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深入浅出Swift高阶函数-Map、Filter、Reduce

Swift 作为一门新兴的语言,它吸收了众多语言的优点,函数式编程就是其中之一。在 Swift 中,函数是作为一等公民的存在,所以学习高阶函数还是非常有必要的,它可以使你的代码扩展性更高,代码更 Swift 范。废话不多说,下面就让我们开始吧!

初探高阶函数

在 Swift 中,高阶函数一共有下面几个:

  • map:对给定数组每个元素,执行闭包中的映射,将映射结果放置在数组中返回。
  • flatMap:对给定数组的每个元素,执行闭包中的映射,对映射结果进行合并操作,然后将合并操作后的结果放置在数组中返回。
  • compactMap:对给定数组的每个元素,执行闭包中的映射,将非空的映射结果放置在数组中返回。
  • compactMap对给定数组的每个元素,执行闭包中的映射,将非空的映射结果-键值对放置在字典中返回。
  • filter:对给定数组的每个元素,执行闭包中的操作,将符合条件的元素放在数组中返回。
  • reduce:对给定数组的每个元素,执行闭包中的操作对元素进行合并,并将合并结果返回。

通过上面的阐述,我们大概了解到了这几个函数是做什么用的,下面我们在通过几个例子来具体看一下代码上如何使用。

map

对于 map 函数,使用场景就是将数组的类型映射为别的类型。比如,我们有一个模型数组,模型的 id 字段我们从服务器拿的是 String 类型,在某种场景下我们需要转为 Int 类型,这时候我们就可以通过 map 函数来实现该需求。

struct Student {
    let id: String
    let name: String
    let age: Int
}

let stu1 = Student(id: "1001", name: "stu1", age: 12)
let stu2 = Student(id: "1002", name: "stu2", age: 14)
let stu3 = Student(id: "1003", name: "stu3", age: 16)
let stu4 = Student(id: "1004", name: "stu4", age: 20)
let stus = [stu1, stu2, stu3, stu4]

let intIds = stus.map { (stu) in
    Int(stu.id)
}

print(intIds) //[Optional(1001), Optional(1002), Optional(1003), Optional(1004)]
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通过上述代码,我们将 id 字段从 String 映射为了 Int? 类型,这并不是我们想要的 Int 类型。如果我们需要访问元素的话还得需要解包,那么我们如何既能将元素映射又能自动筛选 nil 的值呢?这时,就轮到 compactmap 出马了。

optional 也可以使用map函数

var num: Int? = 2
let result = num.map {
    $0 * 2
}

print(result) // Optional(4)

// ----而不是使用下面的代码
var result: Int?

if let n = num {
    result = n * 2
} else {
    result = nil
}
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compactMap

我们将上面的代码替换为:

let intIds = stus.compactMap { (stu) in
    Int(stu.id)
}
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这时,我们再打印 intIds 就会发现它已经为 Int 类型了。

compactMapValues

对于 Set 和 Array ,你可以使用 compactMap 来获得非空的集合,但是对于 Dictionary 来说,这个函数是不起作用的。

let dict = ["key1": 10, "key2": nil]
let result = dict.compactMap { $0 }
print(result) //[(key: "key1", value: Optional(10)), (key: "key2", value: nil)]
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这时候,我们需要使用 compactMapValues 函数来获得非空的字典。

let dict = ["key1": 10, "key2": nil]
let result = dict.compactMapValues { $0 }
print(result) //["key1": 10]
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flatMap

对于 flatMap,主要的应用场景就是你想获得一个单层集合的数组。通过下面的代码来看一下 map 和 flapMap 的区别。

let scoresByName = ["Henk": [0, 5, 8], "John": [2, 5, 8]]

let mapped = scoresByName.map { $0.value }
// [[2, 5, 8], [0, 5, 8]]
print(mapped)

let flatMapped = scoresByName.flatMap { $0.value }
// [2, 5, 8, 0, 5, 8]

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map 会直接将元素放在数组中,而 flatMap 会将元素平铺在一个数组中。实际上,s.flatMap(transform) 等同于s.map(transform).joined()

filter

这个函数就如同单词的意思:查找。将符合条件的元素查找出来放置在数组中返回。比如我们想查找年龄大于18岁的所有学生。

let adults = stus.filter { (stu) -> Bool in
    stu.age >= 18
}

print(adults) // 数组中只包含stu4 学生
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reduce

对于 reduce,我们的使用场景就是对数组中的元素进行组合运算,比如我们想计算所有学生的年龄加载一起是多少。

let totalAges = stus.reduce(0) { (result, stu) in
    return result + stu.age
}

print(totalAges) // 62
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该函数的第一个参数为初始值,后面元组中的第一个参数为每次计算的结果,第二个参数为每次遍历的元素。最后将计算的结果返回。

组合使用

对于使用高阶函数最大的好处就是可以进行函数式编程了。下面我们通过几个小栗子来对这几个高阶函数进行组合使用。

将 String 类型映射为 Int 类型,并查找id大于1002的所有学生

let adults = stus.compactMap { (stu) in
    Int(stu.id)
    }.filter { (id) -> Bool in
        id > 1002
}

print(adults) //[1003, 1004]
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计算年龄大于12的所有学生年龄总和

let totalAge = stus.filter { (stu) -> Bool in
    stu.age > 12
    }.reduce(0) { (result, stu) in
        return result + stu.age
}

print(totalAge) // 50
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自己动手实现上面的函数

通过上面的讲述我们知道了这几个函数的工作原理,下面我们来动手自己实现以下这几个函数,加深一下对函数的理解。

下面的几个函数只是实现一下大体思路,并没有很细致的实现官方函数的功能。

map

func customMap<T>(translate: (Element) -> T) -> [T] {
    var results = [T]()
    self.forEach { (ele) in
        results.append(translate(ele))
    }
    return results
}
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compactMap

func customCompactMap<T>(translate: (Element) -> T?) -> [T] {
    var results = [T]()
    
    for ele in self {
        if let value = translate(ele) {
            results.append(value)
        }
    }
    return results
}
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filter

func customFilter(condition: (Element) -> Bool) -> [Element] {
    var results = [Element]()
    
    self.forEach { (ele) in
        if condition(ele) {
            results.append(ele)
        }
    }
    return results
}
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reduce

func customReduce<T>(initialvalue: T, produce:(T, Element) -> T) -> T {
    var total = initialvalue
    self.forEach { (ele) in
        total = produce(total, ele)
    }
    return total
}
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总结

  • 使用函数式编程不仅能减少代码的行数,还可使用链式结构构建复杂的逻辑。
  • 当你需要映射一个数组,并且不需要改变返回数组的层级结构的时候,使用 map ,反之,则使用 flatMap 。
  • 当返回数组中的值必须非空的时候,使用 compactMap ;当返回字典中的键值对中的value 必须为非空的时候,使用 compactMapValues 。
  • 当你需要查询的时候,使用 filter 。
  • 当你需要将数组进行某种计算并返回一个值得时候,使用 reduce 。

思维导图:

参考链接

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