Scala 系列（十一）—— 模式匹配

1、模式匹配

Scala 支持模式匹配機制，能夠代替 swith 語句、執行類型檢查、以及支持析構表達式等。

1.1 更好的swith

Scala 不支持 swith，能夠使用模式匹配 match...case 語法代替。可是 match 語句與 Java 中的 switch 有如下三點不一樣：

• Scala 中的 case 語句支持任何類型；而 Java 中 case 語句僅支持整型、枚舉和字符串常量；
• Scala 中每一個分支語句後面不須要寫 break，由於在 case 語句中 break 是隱含的，默認就有；
• 在 Scala 中 match 語句是有返回值的，而 Java 中 switch 語句是沒有返回值的。以下：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest(x: Int) = x match {
    case 1 => "one"
    case 2 => "two"
    case _ if x > 9 && x < 100 => "兩位數"   //支持條件表達式 這被稱爲模式守衛
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(1))   //輸出 one
  println(matchTest(10))  //輸出 兩位數
  println(matchTest(200)) //輸出 other
}

1.2 用做類型檢查

object ScalaApp extends App {

  def matchTest[T](x: T) = x match {
    case x: Int => "數值型"
    case x: String => "字符型"
    case x: Float => "浮點型"
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(1))     //輸出 數值型
  println(matchTest(10.3f)) //輸出 浮點型
  println(matchTest("str")) //輸出 字符型
  println(matchTest(2.1))   //輸出 other
}

1.3 匹配數據結構

匹配元組示例：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest(x: Any) = x match {
    case (0, _, _) => "匹配第一個元素爲 0 的元組"
    case (a, b, c) => println(a + "~" + b + "~" + c)
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest((0, 1, 2)))             // 輸出: 匹配第一個元素爲 0 的元組
  matchTest((1, 2, 3))                      // 輸出: 1~2~3
  println(matchTest(Array(10, 11, 12, 14))) // 輸出: other
}

匹配數組示例：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest[T](x: Array[T]) = x match {
    case Array(0) => "匹配只有一個元素 0 的數組"
    case Array(a, b) => println(a + "~" + b)
    case Array(10, _*) => "第一個元素爲 10 的數組"
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(Array(0)))          // 輸出: 匹配只有一個元素 0 的數組
  matchTest(Array(1, 2))                // 輸出: 1~2
  println(matchTest(Array(10, 11, 12))) // 輸出: 第一個元素爲 10 的數組
  println(matchTest(Array(3, 2, 1)))    // 輸出: other
}

1.4 提取器

數組、列表和元組能使用模式匹配，都是依靠提取器 (extractor) 機制，它們伴生對象中定義了 unapply 或 unapplySeq 方法：

• unapply：用於提取固定數量的對象；
• unapplySeq：用於提取一個序列；

這裏以數組爲例，Array.scala 定義了 unapplySeq 方法：

def unapplySeq[T](x : scala.Array[T]) : scala.Option[scala.IndexedSeq[T]] = { /* compiled code */ }

unapplySeq 返回一個序列，包含數組中的全部值，這樣在模式匹配時，才能知道對應位置上的值。

2、樣例類

2.1 樣例類

樣例類是一種的特殊的類，它們被通過優化以用於模式匹配，樣例類的聲明比較簡單，只須要在 class 前面加上關鍵字 case。下面給出一個樣例類及其用於模式匹配的示例：

//聲明一個抽象類
abstract class Person{}

// 樣例類 Employee
case class Employee(name: String, age: Int, salary: Double) extends Person {}

// 樣例類 Student
case class Student(name: String, age: Int) extends Person {}

當你聲明樣例類後，編譯器自動進行如下配置：

• 構造器中每一個參數都默認爲 val；
• 自動地生成 equals, hashCode, toString, copy 等方法；
• 伴生對象中自動生成 apply 方法，使得能夠不用 new 關鍵字就能構造出相應的對象；
• 伴生對象中自動生成 unapply 方法，以支持模式匹配。

除了上面的特徵外，樣例類和其餘類相同，能夠任意添加方法和字段，擴展它們。

2.3 用於模式匹配

樣例的伴生對象中自動生成 unapply 方法，因此樣例類能夠支持模式匹配，使用以下：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest(person: Person) = person match {
    case Student(name, _) => "student:" + name
    case Employee(_, _, salary) => "employee salary:" + salary
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(Student("heibai", 12)))        //輸出: student:heibai
  println(matchTest(Employee("ying", 22, 999999))) //輸出: employee salary:999999.0
}

參考資料

1. Martin Odersky . Scala 編程 (第 3 版)[M] . 電子工業出版社 . 2018-1-1
   
2. 凱.S.霍斯特曼 . 快學 Scala(第 2 版)[M] . 電子工業出版社 . 2017-7

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