Scala学习文档-样本类与模式匹配(match,case,Option)

样本类：添加了case的类便是样本类。这种修饰符可以让Scala编译器自动为这个类添加一些语法上的便捷设定。

//样本类case class
//层级包括一个抽象基类Expr和四个子类，每个代表一种表达式
//样本类自动添加与类名一致的工厂方法
abstract class Expr
case class Var(name:String) extends Expr//括号内参数不用加val，默认为加val的字段
case class Number(num:Double) extends Expr
case class UnOp(operator: String, arg: Expr) extends Expr
case class BinOp(operator: String, left:Expr,right:Expr)extends Expr

  def main(args:Array[String]):Unit = {
    //1、样本类自动添加与类名一致的工厂方法,所以可以不用new就构造出相应对象
    val v = Var("x");
    val op = BinOp("+",Number(1.0),v);
    //2、样本类参数列表中的所有参数隐式获得了val前缀，构造器中的每一个参数都成为val，除非显式生命为var（不建议）
    var s1:String = v.name 
    //3、此外将生成toString equals hashCode copy方法，除非显式定义
    //除上述外，样例类与其他类完全一样
//============================================================//　　
    //match对应于Java里的Switch
    //选择器 match{备选项}  取代了 switch{选择器}{备选项}
    //一个备选项包含了一个模式以及多个表达式，箭头符号=>隔开了模式与表达式

    //本函数不对表达式进行任何的改变，只用来返回用来做匹配的表达式expr
    def simplifyTop(expr:Expr):Expr = expr match{
      case UnOp("-",UnOp("-",e)) =>e
      case BinOp("+",e,Number(0))=>e
      case BinOp("*",e,Number(1))=>e
　　　 case _ => expr //如果没有通配， 在匹配不到的时候抛出异常　　　　

    }
    println(simplifyTop(BinOp("+",v,Number(0))))
    println(simplifyTop(BinOp("*",op,Number(1))))
  }

模式匹配：

match与switch的比较：匹配表达式可以被看作Java风格Switch的泛化。但有三点不同：

1. match是Scala的表达式，始终以值作为结果；
2. Scala的备选项表达式永远不会“掉到”下一个case；
3. 如果没有模式匹配，MatchError异常会被抛出。这意味着必须始终确信所有的情况都考虑到了，或者至少添加一个默认情况什么都不做。如 case _ =>

模式的种类

　　通配模式 

　　　　通配模式_匹配任意对象，也可以用来忽略对象中不关心的部分

　　常量模式

　　　　常量模式仅仅匹配自身。任何字面量都可以作为常量

　　变量模式

　　　　变量模式类似于通配符，可以匹配任何对象。不同点在于，Scala把变量绑定在匹配的对象上。之后就可以使用这个变量操作对象。如：

  def pipei (x:Any) = {
    x match{
      case 0 => "zero"　　//常量模式
      case somethingElse => "not zero" + somethingElse　　//变量模式
    }
  }

　　构造器模式

　　　　它的存在使得模式匹配真正变得强大。它由名称及若干括号之内的模式构成。如BinOp("+" , e , Number(0))

　　序列模式

　　　　可以像匹配样本类那样匹配List或Array这样的序列类型。同样的语法现在可以指定模式内任意数量的元素。如：

    val myList = List(1,1,2,3)
    def findL(l1:List[Int]):Unit={
        l1 match{
          case List(0,1,_,_) =>println("找到了！");
          case _ =>println("没找到！");
        }
    }
    findL(myList)

　　　　如果想匹配一个不指定长度的序列，可以指定_*作为模式的最后元素。它能匹配序列中0到任意数量的元素。

　　元组模式

 def tupleDemo(expr : Any) = 
   expr match {
     case (a , b, c) => println("matched " + a + b + c)
     case _ => 
   }

　　类型模式：可以把它当做类型测试和类型转换的简易替代。例如：

 def generalSize(x : Any) = x match{
   case s : String => s.length
   case m : Map[_ , _] => m.size
   case _ => 1
 }

　　　　使用： scala> generalSize(Map(1 -> 'a' , 2 -> 'b'))

　　　　　　res15 : Int = 2

　　　　另：在Scala里类型测试和转换的代码很冗长，因为不建议这么做。

　　模式守卫：

模式变量仅允许在模式中出现一次。如：

case BinOp("+" , x , x ) => BinOp("*" , x , Number(2))

　　这种写法就会出错。可以改成：  case BinOp("+" , x , y ) if x == y => BinOp("*" , x , Number(2))

　　模式守卫接在模式之后，开始于if。守卫可以是任意的引用模式中变量的布尔表达式。如果存在模式守卫，那么只有在守卫返回true的时候匹配才成功。

　　类型擦除：

def isIntMap(x:Any)={
      x match{
        case m: Map[Int,Int]=>true
        case _ =>false
      }
    }
    val m1 =Map(1->11,2->22)
    val m2 = Map("s1"->"sss111")
    println(isIntMap(m1))
    println(isIntMap(m2))
打印出　　true   
　　　　　true

第一个true看起来正确，第二个true看起来不合理，因为只能判断出是某种参数类型的Map，而不能判断出参数类型

擦除规则的唯一例外就是数组。

//数组的类型，不擦除
    def isStringArray(x:Any)={
      x match{
        case s:Array[String]=>true
        case _=> false
      }
    }
    val a1 = Array("aa","bb")
    val a2 = Array[Int](1,2)
    println(isStringArray(a1))
    println(isStringArray(a2))

打印出   true

　　　　false

　　变量绑定

如果匹配成功，把变量设置成匹配的对象

    //变量绑定
    def doubleABS(expr:Expr)={
      expr match{
        case UnOp("abs",e @ UnOp("abs",_))=>e    //相当于把UnOp("abs",_)绑定到e，以便后面使用
        case _ =>
      }
    }
    val e1 = UnOp("abs",UnOp("abs",v))
    println(doubleABS(e1))

输出：UnOp(abs,Var(x))

模式守卫

模式守卫开始于if 只有在守卫返回true时匹配才成功。

//模式守卫
    def simplifyAdd(expr:Expr)={
      expr match{
        //case BinOp("+",x,x)=>BinOp("*",x,Number(2))错误，不能有两个x，模式变量仅允许在模式中出现一次
        case BinOp("+",x,y) if(x==y )=>BinOp("*",x,Number(2))
        case _=>expr
      }
    }

封闭类

sealed abstract class Expr //加上sealed 代表封闭类
case class Var(name:String) extends Expr//括号内参数不用加val，默认为加val的字段
case class Number(num:Double) extends Expr
case class UnOp(operator: String, arg: Expr) extends Expr
case class BinOp(operator: String, left:Expr,right:Expr)extends Expr
//封闭类除了类定义所在的文件之外，不能再添加任何新的子类。
//如果使用继承自封闭类的样本类做匹配，若缺失了某种模式组合，编译器将警告

//封闭类的使用
    def fengbi(expr:Expr)={
      expr match{    //有警告标志，因为丢失了可能样本的模式匹配
        case BinOp("+",e,y)=>e;
      }
    }

编译后的警告

Description Resource Path Location Type
match may not be exhaustive.

It would fail on the following inputs:

BinOp((x: String forSome x not in "+"), _, _), Expr(), Number(_), UnOp(_, _), Var(_)

Test1.scala /test14/src/com/evor/test14 line 93 Scala Problem

Option类型

def main(args:Array[String]):Unit = {
    val captials = Map("China"->"Beijing","France"->"Paris")
    val c = captials.get("China")    //get方法返回可选值，Map的get方法在找到指定键时返回Some(value)，否则返回None
    val a = captials.get("Americas")
    println(c)
    println(a)

    def show(x:Option[String])={ //通过模式匹配，分离可选值
      x match{
          case Some(s)=>s
          case None=> "Don't know." //如果可选类型为None 返回don't know
      }
    }
    println(show(c))
    println(show(a))
  }

运行结果：

Some(Beijing)
None
Beijing
Don't know.