5、Scala模式匹配

一、case class

    用case修饰的Class 我们称之为Case Class。编译器看到这个case修饰的class，会为这个class加一些额外的特性：

1、编译器会为Case Class增加一个以类名为名字的工厂方法，这个工厂方法作用是构建这个类的对象

                val v = Var("x") //构建对象的时候不需要用new关键词

2、编译器默认的为case class的值参数加上了val来进行修饰，所以这些值参数和一个类里的域一样

                v.name

3、编译器自动为case class添加了toString、hashCode以及equals方法。可以用 == 来比较case class，比较case class的类型以及case class中的值参数

op.right == Var("x")

4、编译器为case class增加了一个copy方法，使得case class的值参数的值可以修改。如果一个case class中只要几个特定的值参数需要改变的话，用copy比较方便。

                val opNew = op.copy(operator = "-")

    case 除了可以修饰class，还可以修饰object，就是表示一个单例对象

    case class最大的优点就是配合模式匹配

二、Scala的match表达式 和java switch区别

    1、Scala的match表达式可以计算出一个值，而Java的switch却不能

    2、模式匹配的表达式永远不会穿透到下一个case表达式中， java的switch中没有break的话，则会穿透到下一个分支

    3、模式匹配中如果没有任何的模式被匹配到，则抛出MatchError异常

三、SealedClass

    当你在用模式匹配的时候，你肯定需要考虑所有场景的case，有的时候我们可以用default来代替所有没有考虑到的情况，但是有的时候这个默认值没有意义，这个时候怎么来保证你能考虑到所有的情况呢？我们让编译器来帮我们考虑，我们可以在case class的父类上加一个sealed的关键字，这个sealed会帮我们做两件事情：

        1：在我们定义模式匹配的时候，如果没有考虑全场景，编译器会报警告

        2：被sealed修饰的类，不能被在其他文件中的case class继承

四、模式的种类

    1、通配符模式  case _        可以用于匹配默认的场景，可以用于可以忽略的对象的域的情况

    2、常量模式

            def describe(x: Any) = x match {

                case 5 => "five"

                case true => "truth"

                case "hello" => "hi!"

                case Nil => "the empty list"

                case _ => "something else"

              }

                describe(5) //res6: String = five

                describe(true) //res7: String = truth

                describe("hello") //res8: String = hi!

                describe(Nil) //res9: String = the empty list

                describe(List(1, 2, 3)) //res10: String = something else                     

    3、变量模式

            可以将被匹配的表达式的值绑定到模式中的变量中，这样可以在expressions中使用这个变量

                val i = 1 + 1

                var result = i match {

                  case 0 => "zero"

                  case somethingElse => "not zero: " + somethingElse

                }

                println(result) // not zero: 2

            编译器怎么判断是常量模式还是变量模式？

                val pi = math.Pi

                result = E match {

                  case pi => "strange math? Pi = " + pi //以小写字母开头的单词被编译器认为是变量模式

                }

               result = E match {

                  case `pi` => "strange math? Pi = " + pi //以反引号扩起来的为常量模式

                  case _ => "OK"

                }

    4、构造器模式。支持深度匹配   

    5、序列模式。支持固定长度的序列或者数组，也支持非固定长度。

                v match {

                      case List(0, _*) => println("list it")//匹配含有任意个元素的List，并且第一个元素等于0

                      case Array(0, _*) => println("array it")//匹配含有任意个元素的Array，并且第一个元素等于0

                      case _ =>

                    }

    6、元组模式

             def tupleDemo(expr: Any) = expr match {

                case (a, b, c) => println("matched " + a + b + c)

                case _ =>

              }

7、类型模式

        def generalSizeWithPattern(x: Any) = x match {

              case s: String => s.length

              case m: Map[Int, Int] => m.size

              case _ => -1

            }

        关于类型擦除，数组是个例外，因为数组在java中是特殊处理了，在scala中也是特殊处理了，在jvm中对应着不同类型的数组，比如int[], float[]等

            isIntIntMap(Map(1 -> 1)) //true

            isIntIntMap(Map("abc" -> "abc")) //true

            isStringArray(Array("abc")) //yes

            isStringArray(Array(1, 2, 3)) //no

8、变量绑定

        val expr = UnOp("abs", UnOp("abs", Var("x")))

        expr match {

          case UnOp("abs", e@UnOp("abs", i@Var(_))) => println(e + " " + i)

          case _ =>

        }

五、模式守卫

    在模式中可以定义条件。

    def simplifyAdd(e: Expr) = e match {

    case BinOp("+", a, b) if a == b => BinOp("*", b, Number(2))

    case _ => e

   }

六、模式重叠

    尽量避免模式重叠    

    def simplifyBad(expr: Expr): Expr = expr match {

        case UnOp("-", UnOp("-", e)) => e   //第一个case

        case UnOp(op, e) => UnOp(op, simplifyBad(e))  //第二个case

      }

    当case1属于case2的子集，那么case1可以放在case2之前，若放在case2之后，则永远无法执行，编译器会报警告unreachable code.

七、Option

    Option视作一个容器，可以有东西，也可以没有东西。Some 表示有且仅有一个东西 None表示没有东西

    val opt = Some("aaa")

    opt.getOrElse("default")

     在模式匹配中使用：

    val capitals =

          Map("France" -> "Paris", "Japan" -> "Tokyo")

    def show(x: Option[String]) = x match {

        case Some(s) => s

        case None => "?"

      }

    show(capitals get "Japan") //res25: String = Tokyo

    show(capitals get "France") //res26: String = Paris

    show(capitals get "North Pole") //res27: String = ?

八、模式在变量定义中的使用

    val myTuple = (123, "abc")

    val (number, string) = myTuple

    val exp = new BinOp("*", Number(5), Number(1))

    val BinOp(op, left, right) = exp

九、模式在偏函数中使用

    1、一个case序列作为全函数(complete function)

        val withDefault: Option[Int] => Int = {

          case Some(x) => x

          case None => 0

        }

    2、如果缺少了一个case会出现什么情况呢？编译会出现警告

        val second: Option[Int] => Int = {

          case Some(x) => x

        }

     3、如果我们的case列表是部分的场景，我们需要告诉编译器这是一个偏函数(partial function)

        val partial : PartialFunction[Option[Int], Int] = {

          case Some(x) => x

        }

    4、我们尽可能的用全函数，因为偏函数如果没有考虑清楚需要处理的case的话，可能会抛异常。

    上面的partial就是和下面的p是一个意思

         val p =  new PartialFunction[Option[Int], Int] {

          override def isDefinedAt(x: Option[Int]) = x match {

            case Some(_) => true

            case None => false

          }

          override def apply(v1: Option[Int]) = v1 match {

            case Some(x) => x

          }

    5、如果要使用偏函数，推荐用下面模式

        if (partial.isDefinedAt(None)) {

          partial(None) //如果单独运行的话，还是会抛异常

        }

十、模式在for中使用

    val results = List(Some("apple"), None, Some("orange"))

    for (Some(fruit) <- results) println(fruit)

    val capitals =

      Map("France" -> "Paris", "Japan" -> "Tokyo")

    for ((country, city) <- capitals)

      println("The capital of " + country + " is " + city)

十一、萃取器unapply

    含有成员方法unapply的object，我们称之为extractors(萃取器)。extractors可以同时定义apply(可选的)和unapply方法。