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這篇文章主要講解了“怎么使用Scala語言”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“怎么使用Scala語言”吧！

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為什么遞歸會受到忽視

為 了回答這一問題，必須先說到編程范式。在所有的編程范式中，面向?qū)ο缶幊蹋∣bject-Oriented  Programming）無疑是***的贏家。看看網(wǎng)上的招聘啟事，無一例外，會要求應(yīng)聘者熟練掌握面向?qū)ο缶幊獭５鋵?shí)面向?qū)ο缶幊滩⒉皇且环N嚴(yán)格意義上  的編程范式，嚴(yán)格意義上的編程范式分為：命令式編程（Imperative Programming）、函數(shù)式編程（Functional  Programming）和邏輯式編程（Logic  Programming）。面向?qū)ο缶幊讨皇巧鲜鰩追N范式的一個(gè)交叉產(chǎn)物，更多的還是繼承了命令式編程的基因。遺憾的是，在長期的教學(xué)過程中，只有命令式   編程得到了強(qiáng)調(diào)，那就是程序員要告訴計(jì)算機(jī)應(yīng)該怎么做，而不是告訴計(jì)算機(jī)做什么。而遞歸則通過靈巧的函數(shù)定義，告訴計(jì)算機(jī)做什么。因此在使用命令式編程思   維的程序中，不得不說，這是現(xiàn)在多數(shù)程序采用的編程方式，遞歸出鏡的幾率很少，而在函數(shù)式編程中，大家可以隨處見到遞歸的方式。下面，我們就通過實(shí)例，為  大家展示遞歸如何作為一種普遍方式，來解決編程問題的。

一組簡單的例子

如何為一組整數(shù)數(shù)列求和？按照通常命令式編程的思 維，我們會采用循環(huán)，依次遍歷列表中的每個(gè)元素進(jìn)行累加，最終給出求和結(jié)果。這樣的程序不難寫，稍  微具備一點(diǎn)編程經(jīng)驗(yàn)的人在一分鐘之內(nèi)就能寫出來。這次我們換個(gè)思維，如何用遞歸的方式求和？為此，我們不妨把問題簡化一點(diǎn)，假設(shè)數(shù)列包含 N  個(gè)數(shù)，如果我們已經(jīng)知道了后續(xù) N – 1 個(gè)數(shù)的和，那么整個(gè)數(shù)列的和即為***個(gè)數(shù)加上后續(xù) N – 1 個(gè)數(shù)的和，依此類推，我們可以以同樣的方式為  N – 1  個(gè)數(shù)繼續(xù)求和，直到數(shù)列為空，顯然，空數(shù)列的和為零。聽起來復(fù)雜，事實(shí)上我們可以用一句話來總結(jié)：一個(gè)數(shù)列的和即為數(shù)列中的***個(gè)數(shù)加上由后續(xù)數(shù)字組成的  數(shù)列的和。現(xiàn)在，讓我們用 Scala 語言把這個(gè)想法表達(dá)出來。

清單 1. 數(shù)列求和

//xs.head 返回列表里的頭元素，即***個(gè)元素 //xs.tail 返回除頭元素外的剩余元素組成的列表 def sum(xs: List[Int]): Int =  if (xs.isEmpty) 0 else xs.head + sum(xs.tail)

大家可以看到，我們只使用一行程序，就將上面求和的方法表達(dá)出來了，而且這一行程序看上去簡單易懂。盡量少寫代碼，這也是 Scala  語言的設(shè)計(jì)哲學(xué)之一，較少的代碼量意味著寫起來更加容易，讀起來更加易懂，同時(shí)代碼出錯(cuò)的概率也會降低。同樣的程序，使用 Scala  語言寫出的代碼量通常會比 Java 少一半甚至更多。

上述這個(gè)數(shù)列求和的例子并不是特別的，它代表了遞歸對于列表的一種普遍的處理方式，即對一個(gè)列表的操作，可轉(zhuǎn)化為對***個(gè)元素，及剩余列表的相同操 作。比如我們可以用同樣的方式求一個(gè)數(shù)列中的***值。我們假設(shè)已經(jīng)知道了除***個(gè)元素外剩余數(shù)列的***值，那么整個(gè)數(shù)列的***值即為***個(gè)元素和剩余數(shù)列 ***值中的大者。這里需要注意的是對于一個(gè)空數(shù)列求***值是沒有意義的，所以我們需要向外拋出一個(gè)異常。當(dāng)數(shù)列只包含一個(gè)元素時(shí)，***值就為這個(gè)元素本 身，這種情況是我們這個(gè)遞歸的邊界條件。一個(gè)遞歸算法，必須要有這樣一個(gè)邊界條件，否則會一直遞歸下去，形成死循環(huán)。

清單 2. 求***值

def max(xs: List[Int]): Int = {    if (xs.isEmpty)      throw new java.util.NoSuchElementException    if (xs.size == 1)      xs.head    else      if (xs.head > max(xs.tail)) xs.head else max(xs.tail) }v

同樣的方式，我們也可以求一個(gè)數(shù)列中的最小值，作為一個(gè)練習(xí)，讀者可下去自行實(shí)現(xiàn)。

讓我們再看一個(gè)例子：如何反轉(zhuǎn)一個(gè)字符串？比如給定一個(gè)字符串"abcd"，經(jīng)過反轉(zhuǎn)之后變?yōu)?nbsp;"dcba"。同樣的，我們可以做一個(gè)大膽的假設(shè)，假設(shè)后續(xù)字符串已經(jīng)反轉(zhuǎn)過來，那么接上***個(gè)字符，整個(gè)字符串就反轉(zhuǎn)過來了。對于一個(gè)只有一個(gè)字符的字符串，不需要反轉(zhuǎn)，這是我們這個(gè)遞歸算法的邊界條件。程序?qū)崿F(xiàn)如下：

清單 3. 反轉(zhuǎn)字符串

def reverse(xs: String): String = if (xs.length == 1) xs else reverse(xs.tail) + xs.head

***一個(gè)例子是經(jīng)典的快速排序，讀者可能會覺得這個(gè)例子算不上簡單，但是我們會看到，使用遞歸的方式，再加上 Scala 簡潔的語言特性，我們只需要短短幾行程序，就可以實(shí)現(xiàn)快速排序算法。 快速排序算法的核心思想是：在一個(gè)無序列表中選擇一個(gè)值，根據(jù)該值將列表分為兩部分，比該值小的那一部分排在前面，比該值大的部分排在后面。對于這兩部分 各自使用同樣的方式進(jìn)行排序，直到他們?yōu)榭眨@然，我們認(rèn)為一個(gè)空的列表即為一個(gè)排好序的列表，這就是這個(gè)算法中的邊界條件。為了方便起見，我們選擇*** 個(gè)元素作為將列表分為兩部分的值。程序?qū)崿F(xiàn)如下：

清單 4. 快速排序

def quickSort(xs: List[Int]): List[Int] = {    if (xs.isEmpty) xs    else      quickSort(xs.filter(x=>xx>xs.head)) }

當(dāng)然，為了使程序更加簡潔，作者在這里使用了列表中的一些方法：給列表增加一個(gè)元素，連接兩個(gè)列表以及過濾一個(gè)列表，并在其中使用了 lambda 表達(dá)式。但這一切都使程序變得更符合算法的核心思想，更加易讀。

尾遞歸

從上面的例子中我們可以看到，使用遞歸方式寫出的程序通常通俗易懂，這其實(shí)代表這兩種編程范式的不同，命令式編程范式傾向于使用循環(huán)，告訴計(jì)算機(jī)怎 么做，而函數(shù)式編程范式則使用遞歸，告訴計(jì)算機(jī)做什么。習(xí)慣于命令式編程范式的程序員還有一個(gè)擔(dān)憂：相比循環(huán)，遞歸不是存在效率問題嗎？每一次遞歸調(diào)用， 都會分配一個(gè)新的函數(shù)棧，如果遞歸嵌套很深，容易出現(xiàn)棧溢出的問題。比如下面計(jì)算階乘的遞歸程序：

清單 5. 遞歸求階乘

def factorial(n: Int): Int = if (n == 0) 1 else n * factorial(n - 1)

當(dāng)遞歸調(diào)用 n – 1的階乘時(shí)，由于需要保存前面的 n，必須分配一個(gè)新的函數(shù)棧，這樣當(dāng) n很大時(shí)，函數(shù)棧將很快被耗盡。然而尾遞歸能幫我們解決這個(gè)問題，所謂尾遞歸是指在函數(shù)調(diào)用的***一步，只調(diào)用該遞歸函數(shù)本身，此時(shí)，由于無需記住其他變量，當(dāng)前的函數(shù)棧可以被重復(fù)使用。上面的程序只需稍微改造一下，既可以變成尾遞歸式的程序，在效率上，和循環(huán)是等價(jià)的。

清單 6. 尾遞歸求階乘

def factorial(n: Int): Int = {    @tailrec    def loop(acc: Int, n: Int): Int =      if (n == 0) acc else loop(n * acc, n - 1)      loop(1, n) }

在上面的程序中，我們在階乘函數(shù)內(nèi)部定義了一個(gè)新的遞歸函數(shù)，該函數(shù)***一步要么返回結(jié)果，要么調(diào)用該遞歸函數(shù)本身，所以這是一個(gè)尾遞歸函數(shù)。該函數(shù)多出一個(gè)變量 acc，每次遞歸調(diào)用都會更新該變量，直到遞歸邊界條件滿足時(shí)返回該值，即為***的計(jì)算結(jié)果。這是一種通用的將非尾遞歸函數(shù)轉(zhuǎn)化為尾遞歸函數(shù)的方法，大家可多加練習(xí)，掌握這一方法。對于尾遞歸，Scala 語言特別增加了一個(gè)注釋 @tailrec，該注釋可以確保程序員寫出的程序是正確的尾遞歸程序，如果由于疏忽大意，寫出的不是一個(gè)尾遞歸程序，則編譯器會報(bào)告一個(gè)編譯錯(cuò)誤，提醒程序員修改自己的代碼。

一道面試題

也許有的讀者看了上面的例子后，還是感到不能信服：雖然使用遞歸會讓程序變得簡潔易懂，但我用循環(huán)也一樣可以實(shí)現(xiàn)，大不了多幾行代碼而已，而且我還 不用知道什么尾遞歸，寫出的程序就是效率***的。那我們一起來看看下面這個(gè)問題：有趣的零錢兌換問題。題目大致如下：假設(shè)某國的貨幣有若干面值，現(xiàn)給一張 大面值的貨幣要兌換成零錢，問有多少種兌換方式。這個(gè)問題經(jīng)常被各大公司作為一道面試題，不知難倒了多少同學(xué)，下面我給出該問題的遞歸解法，讀者們可以試 試該問題的非遞歸解法，看看從程序的易讀性，及代碼數(shù)量上，兩者會有多大差別。該問題的遞歸解法思路很簡單：首先確定邊界條件，如果要兌換的錢數(shù)為  0，那么返回 1，即只有一種兌換方法：沒法兌換。這里要注意的是該問題計(jì)算所有的兌換方法，無法兌換也算一種方法。如果零錢種類為 0 或錢數(shù)小于  0，沒有任何方式進(jìn)行兌換，返回  0。我們可以把找零的方法分為兩類：使用不包含***枚硬幣（零錢）所有的零錢進(jìn)行找零，使用包含***枚硬幣（零錢）的所有零錢進(jìn)行找零，兩者之和即為所有 的找零方式。***種找零方式總共有 countChange(money, coins.tail)種，第二種找零方式等價(jià)為對于 money – conins.head進(jìn)行同樣的兌換，則這種兌換方式有 countChange(money - coins.head, coins)種，兩者之和即為所有的零錢兌換方式。

清單 7. 零錢兌換問題的遞歸解法

def countChange(money: Int, coins: List[Int]): Int = {   if (money == 0)     1   else if (coins.size == 0 || money < 0)     0   else     countChange(money, coins.tail) + countChange(money - coins.head, coins) }

感謝各位的閱讀，以上就是“怎么使用Scala語言”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對怎么使用Scala語言這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

文章題目：怎么使用Scala語言
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