Scala学习笔记（一）编程基础

强烈推荐参考该课程：http://www.runoob.com/scala/scala-tutorial.html

1.   Scala概述

1.1.  什么是Scala

Scala是一种多范式的编程语言，其设计的初衷是要集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。Scala运行于Java平台（Java虚拟机），并兼容现有的Java程序。

1.2.  为什么要学Scala

1.优雅：这是框架设计师第一个要考虑的问题，框架的用户是应用开发程序员，API是否优雅直接影响用户体验。

2.速度快：Scala语言表达能力强，一行代码抵得上Java多行，开发速度快；Scala是静态编译的，所以和JRuby,Groovy比起来速度会快很多。

3.能融合到Hadoop生态圈：Hadoop现在是大数据事实标准，Spark并不是要取代Hadoop，而是要完善Hadoop生态。JVM语言大部分可能会想到Java，但Java做出来的API太丑，或者想实现一个优雅的API太费劲。

2.   Scala编译器安装

2.1.  安装JDK

因为Scala是运行在JVM平台上的，所以安装Scala之前要安装JDK。

2.2.  安装Scala

2.2.1.   Windows安装Scala编译器

访问Scala官网http://www.scala-lang.org/下载Scala编译器安装包，下载scala-2.12.2.msi后点击下一步就可以了。

2.2.2.   Linux安装Scala编译器

下载Scala地址http://downloads.typesafe.com/scala/2.12.2/scala-2.12.2.tgz，然后解压Scala到指定目录。

tar -zxvf scala-2.12..tgz -C /usr/java

配置环境变量，将scala加入到PATH中。

vi /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1..0_45
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:/usr/java/scala-2.12./bin

2.2.3.   Scala开发工具安装

目前Scala的开发工具主要有两种：Eclipse和IDEA，这两个开发工具都有相应的Scala插件，如果使用Eclipse，直接到Scala官网下载即可http://scala-ide.org/download/sdk.html。

由于IDEA的Scala插件更优秀，大多数Scala程序员都选择IDEA，可以到http://www.jetbrains.com/idea/download/下载社区免费版，点击下一步安装即可，安装时如果有网络可以选择在线安装Scala插件。这里我们使用离线安装Scala插件：

1.安装IDEA，点击下一步即可。由于我们离线安装插件，所以点击Skip All and Set Defaul

2.下载IEDA的scala插件，地址http://plugins.jetbrains.com/?idea_ce

3.安装Scala插件：Configure -> Plugins -> Install plugin from disk -> 选择Scala插件 -> OK -> 重启IDEA

这里下载插件，一定要对应好scala版本，否则报错。建议参考：http://blog.csdn.net/a2011480169/article/details/52712421

3. Scala基础

3.1.  声明变量

package cn.itcast.scala

object VariableDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //使用val定义的变量值是不可变的，相当于java里用final修饰的变量
    val i = 1
    //使用var定义的变量是可变得，在Scala中鼓励使用val
    var s = "hello"
    //Scala编译器会自动推断变量的类型，必要的时候可以指定类型
    //变量名在前，类型在后
    val str: String = "itcast"
  }
}

3.2.  常用类型

Scala和Java一样，有7种数值类型Byte、Char、Short、Int、Long、Float和Double（无包装类型）和一个Boolean类型

3.3.  条件表达式

Scala的的条件表达式比较简洁，例如：

package cn.itcast.scala
object ConditionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val x = 1
    //判断x的值，将结果赋给y
    val y = if (x > 0) 1 else -1
    //打印y的值
    println(y)

    //支持混合类型表达式
    val z = if (x > 1) 1 else "error"
    //打印z的值
    println(z)

    //如果缺失else，相当于if (x > 2) 1 else ()
    val m = if (x > 2) 1
    println(m)

    //在scala中每个表达式都有值，scala中有个Unit类，写做(),相当于Java中的void
    val n = if (x > 2) 1 else ()
    println(n)

    //if和else if
    val k = if (x < 0) 0
    else if (x >= 1) 1 else -1
    println(k)
  }
}

3.4.  块表达式

package cn.itcast.scala

object BlockExpressionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val x = 0
    //在scala中{}中课包含一系列表达式，块中最后一个表达式的值就是块的值
    //下面就是一个块表达式
    val result = {
      if (x < 0){
        -1
      } else if(x >= 1) {
        1
      } else {
        "error"
      }
    }
    //result的值就是块表达式的结果
    println(result)
  }
}

3.5.  循环

在scala中有for循环和while循环，用for循环比较多

for循环语法结构：for (i <- 表达式/数组/集合)

package cn.itcast.scala

object ForDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //for(i <- 表达式),表达式1 to 10返回一个Range（区间）
　  //每次循环将区间中的一个值赋给i
　　for (i <- 1 to 10)
      println(i)

    //for(i <- 数组)
    val arr = Array("a", "b", "c")
　　for (i <- arr)
      println(i)
　　//to是含首含尾，until是含首不含尾
　　for (i <- (0 until arr.length))
      println(arr(i))

    //高级for循环
    //每个生成器都可以带一个条件，注意：if前面没有分号
    for(i <- 1 to 3; j <- 1 to 3 if i != j)
      print((10 * i + j) + " ")
    println()

    //for推导式：如果for循环的循环体以yield开始，则该循环会构建出一个集合
    //每次迭代生成集合中的一个值
    val v = for (i <- 1 to 10) yield i * 10
      println(v)
  }
}

3.6.  调用方法和函数

Scala中的+ - * / %等操作符的作用与Java一样，位操作符 & | ^ >> <<也一样。只是有

一点特别的：这些操作符实际上是方法。例如：

a + b

是如下方法调用的简写：

a.+(b)

a 方法 b可以写成 a.方法(b)

3.7.  定义方法和函数

3.7.1.   定义方法

方法的返回值类型可以不写，编译器可以自动推断出来，但是对于递归函数，必须指定返回类型。

3.7.2.   定义函数

两种写法：

Val func1 = (x:Int, y:Double) => (y, x)

Val func2 = (Int, Double) => (Double, Int) = {

(a, b)=>(b, a)

}

3.7.3.   方法和函数的区别

在函数式编程语言中，函数是“头等公民”，它可以像任何其他数据类型一样被传递和操作。

案例：首先定义一个方法，再定义一个函数，然后将函数传递到方法里面。

package cn.itcast.scala

object MethodAndFunctionDemo {
  //定义一个方法
  //方法m2参数要求是一个函数，函数的参数必须是两个Int类型
  //返回值类型也是Int类型
  def m1(f: (Int, Int) => Int) : Int = {
    f(2, 6)
  }

  //定义一个函数f1，参数是两个Int类型，返回值是一个Int类型
  val f1 = (x: Int, y: Int) => x + y
  //再定义一个函数f2
  val f2 = (m: Int, n: Int) => m * n

  //main方法
  def main(args: Array[String]) {
    //调用m1方法，并传入f1函数
    val r1 = m1(f1)
    println(r1)
    //调用m1方法，并传入f2函数
    val r2 = m1(f2)
    println(r2)
  }
} 

3.7.4.   将方法转换成函数（神奇的下划线）

4.   数组、映射、元组、集合

4.1.  数组

4.1.1.   定长数组和变长数组

package cn.itcast.scala
import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

object ArrayDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //初始化一个长度为8的定长数组，其所有元素均为0
    val arr1 = new Array[Int](8)
    //直接打印定长数组，内容为数组的hashcode值
    println(arr1)

    //将数组转换成数组缓冲，就可以看到原数组中的内容了
    //toBuffer会将数组转换长数组缓冲
    println(arr1.toBuffer)

    //注意：如果不用new，相当于调用了数组的apply方法，直接为数组赋值
    //初始化一个长度为1的定长数组
    val arr2 = Array[Int](10)
    println(arr2.toBuffer)

    //定义一个长度为3的定长数组
    val arr3 = Array("hadoop", "storm", "spark")
    //使用()来访问元素
    println(arr3(2))

    //变长数组（数组缓冲）
    //如果想使用数组缓冲，需要导入import scala.collection.mutable.ArrayBuffer包
    val ab = ArrayBuffer[Int]()
    //向数组缓冲的尾部追加一个元素
    //+=尾部追加元素
    ab += 1

    //追加多个元素
    ab += (2, 3, 4, 5)

    //追加一个数组++=
    ab ++= Array(6, 7)

    //追加一个数组缓冲
    ab ++= ArrayBuffer(8,9)//在数组某个位置插入元素用insert
    ab.insert(0, -1, 0)
    //删除数组某个位置的元素用remove
    ab.remove(8, 2)

    println(ab)
  }
}

4.1.2.   遍历数组

1.增强for循环。

2.好用的until会生成脚标，0 until 10 包含0不包含10。

package cn.itcast.scala

object ForArrayDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //初始化一个数组
    val arr = Array(1,2,3,4,5,6,7,8)

    //增强for循环
    for(i <- arr)
      println(i)

    //好用的until会生成一个Range
    //reverse是将前面生成的Range反转
    for(i <- (0 until arr.length).reverse)
      println(arr(i))
  }
} 

4.1.3.   数组转换

yield关键字将原始的数组进行转换会产生一个新的数组，原始的数组不变。

package cn.itcast.scala

object ArrayYieldDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //定义一个数组
    val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
    //将偶数取出乘以10后再生成一个新的数组
    val res = for (e <- arr if e % 2 == 0) yield e * 10
    println(res.toBuffer)

    //更高级的写法,用着更爽
    //filter是过滤，接收一个返回值为boolean的函数
    //map相当于将数组中的每一个元素取出来，应用传进去的函数
    val r = arr.filter(_ % 2 == 0).map(_ * 10)
    println(r.toBuffer)
  }
}

4.1.4.   数组常用算法

在Scala中，数组上的某些方法对数组进行相应的操作非常方便！

arr.sortBy(key)

arr.sortWith(_>_):从大到小

arr.sortWith(_<_):从小到大

arr.sortWith((x,y)=>x>y):从大到小

arr.sortWith((x,y)=>x<y):从小到大

4.2.  映射

在Scala中，把哈希表这种数据结构叫做映射。

4.2.1.   构建映射

4.2.2.   获取和修改映射中的值

好用的getOrElse。

注意：在Scala中，有两种Map，一个是immutable包下的Map，该Map中的内容不可变；另一个是mutable包下的Map，该Map中的内容可变。

例子：

注意：通常我们在创建一个集合是会用val这个关键字修饰一个变量（相当于java中的final），那么就意味着该变量的引用不可变，该引用中的内容是不是可变，取决于这个引用指向的集合的类型。

4.3.  元组

映射是K/V对偶的集合，对偶是元组的最简单形式，元组可以装着多个不同类型的值。

4.3.1.   创建元组

4.3.2.   获取元组中的值

4.3.3.   将对偶的集合转换成映射

4.3.4.   拉链操作

zip命令可以将多个值绑定在一起

注意：如果两个数组的元素个数不一致，拉链操作后生成的数组的长度为较小的那个数组的元素个数。

4.4.  集合

Scala的集合有三大类：序列Seq、集Set、映射Map，所有的集合都扩展自Iterable特质

在Scala中集合有可变（mutable）和不可变（immutable）两种类型，immutable类型的集合初始化后就不能改变了（注意与val修饰的变量进行区别）。

4.4.1.   序列

不可变的序列 import scala.collection.immutable._

在Scala中列表要么为空（Nil表示空列表）要么是一个head元素加上一个tail列表。

9 :: List(5, 2)  :: 操作符是将给定的头和尾创建一个新的列表

注意：:: 操作符是右结合的，如9 :: 5 :: 2 :: Nil相当于 9 :: (5 :: (2 :: Nil))

package cn.itcast.collect

object ImmutListDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //创建一个不可变的集合
    val lst1 = List(1,2,3)
    //将0插入到lst1的前面生成一个新的List
    val lst2 = 0 :: lst1
    val lst3 = lst1.::(0)
    val lst4 = 0 +: lst1
    val lst5 = lst1.+:(0)
    //将一个元素添加到lst1的后面产生一个新的集合
    val lst6 = lst1 :+ 3

    val lst0 = List(4,5,6)
    //将2个list合并成一个新的List
    val lst7 = lst1 ++ lst0
    //将lst1插入到lst0前面生成一个新的集合
    val lst8 = lst1 ++: lst0
    //将lst0插入到lst1前面生成一个新的集合
    val lst9 = lst1.:::(lst0)

    println(lst9)
  }
}

可变的序列 import scala.collection.mutable._

package cn.itcast.collect
import scala.collection.mutable.ListBuffer
  
object MutListDemo extends App{
  //构建一个可变列表，初始有3个元素1,2,3
  val lst0 = ListBuffer[Int](1,2,3)
  //创建一个空的可变列表
  val lst1 = new ListBuffer[Int]
  //向lst1中追加元素，注意：没有生成新的集合
  lst1 += 4
  lst1.append(5)

  //将lst1中的元素最近到lst0中， 注意：没有生成新的集合
  lst0 ++= lst1

  //将lst0和lst1合并成一个新的ListBuffer 注意：生成了一个集合
  val lst2= lst0 ++ lst1

  //将元素追加到lst0的后面生成一个新的集合
  val lst3 = lst0 :+ 5
} 

4.4.2.   Set

不可变的Set。

package cn.itcast.collect
import scala.collection.immutable.HashSet

object ImmutSetDemo extends App{

  val set1 = new HashSet[Int]()
  //将元素和set1合并生成一个新的set，原有set不变
  val set2 = set1 + 4
  //set中元素不能重复
  val set3 = set1 ++ Set(5, 6, 7)
  val set0 = Set(1,3,4) ++ set1
  println(set0.getClass)
}

可变的Set。

package cn.itcast.collect
import scala.collection.mutable

object MutSetDemo extends App{
  //创建一个可变的HashSet
  val set1 = new mutable.HashSet[Int]()
  //向HashSet中添加元素
  set1 += 2
  //add等价于+=
  set1.add(4)
  set1 ++= Set(1,3,5)
  println(set1)

  //删除一个元素
  set1 -= 5
  set1.remove(2)
  println(set1)
}

4.4.3.   Map

package cn.itcast.collect
import scala.collection.mutable
  
object MutMapDemo extends App{
  val map1 = new mutable.HashMap[String, Int]()
  //向map中添加数据
  map1("spark") = 1
  map1 += (("hadoop", 2))
  map1.put("storm", 3)
  println(map1)

  //从map中移除元素
  map1 -= "spark"
  map1.remove("hadoop")
  println(map1)
}

补充：练习

实现单机版的WordCount

val lines = List("hello tom hello jerry", "hello jerry", "hello kitty")
lines.flatMap(_.split(" ")).map((_, 1)).groupBy(_._1).mapValues(_.foldLeft(0)(_+_._2)).toList.sortBy(_._2).reverse
lines.flatMap(_.split(" ")).map((_, 1)).groupBy(_._1).map(t=>(t._1, t._2.size)).toList.sortBy(_._2).reverse