Swift5 高阶函数

map flatMap compactMap filter reduce sort

map（转换）

map(sequence, transformClosure): 如果transformClosure适用于所给序列中所有的元素，则返回一个新序列。

它接受一个闭包 transformClosure 作为参数，作用于数组中的每个元素，闭包返回一个变换后的元素，接着将所有这些变换后的元素组成一个新的数组。

// 计算字符串的长度
let stringArray = ["Objective-C", "Swift", "HTML", "CSS", "JavaScript"]
let counts = stringArray.map($0.count)
  • 适用于任何数据类型，能够返回不同与最初的类型，不能过滤掉不符合规则的元素
// 转化为 [Int?] 因为内部元素可能不符合转化规则
let strings = ["1", "2", "fish"]
let a = strings.map {Int($0)}
print(a)
//[Optional(1), Optional(2), nil]

compactMap（执行转换，解包所有可选选项并丢弃nil值）

与 map 作对比，转化成了[Int]，并且过滤掉解包后为 nil 的值

// 转化为 [Int?] 因为内部元素可能不符合转化规则
let strings = ["1", "2", "fish"]
let a = strings.map {Int($0)}
let b = strings.compactMap {Int($0)}
print(a)
print(b)
// [Optional(1), Optional(2), nil]
// [1,2]

使用场景：

// 读出子视图中的 UIImageView
let imgViews = view.subviews.compactMap { $0 as? UIImageView }
// 读出有效的 URL
let urls = urlStrings.compactMap { URL(string: $0) }

flatMap（降低数组维度，降低可选项维度，过滤nil值）

思考下面的代码：

// name 是 String? 类型
let name: String? = nil  
// Int($0) 会将字符串转换为可选整数，因为字符串可能是非数字形式，例如“ Fish”。
// greeting 将是一个 Int?? 类型
let greeting = name.map { Int($0) }

广义上讲，任何时候当你看到可选的可选内容时，某个地方就已经出现了问题，你应该重新考虑。
可选的可选意味着：

  • 外部可选项可能存在，而内部可选项可能存在.
  • 可能存在外部可选项，但内部可选项可能为nil。
  • 外部可选项可能为nil，这意味着没有内部可选项。

可选的可选参数使用起来非常混乱，但这就是 flatMap() 出现的地方：它不仅执行转换，随后将返回的内容展平，因此“可选的可选参数”变为“可选的”。
它会将双重可选值变为单个可选值。最终，我们不在乎外部可选或内部可选是否存在，仅在乎其中是否存在值，这就是为什么flatMap()如此有用的原因。

let number: String? = getUser(id: 97)
// 使用 flatMap 展平了一次，result 为 Int?
let result = number.flatMap { Int($0) }

与 map 的区别：

  • flatMap 会降低数组维度，过滤nil值，但是每次操作只执行一种功能，优先执行过滤 nil的操作。
  • 在没有明确指定原数组为:[Any]的情况下，会将 [String] 处理为 [String.Element]，里面的元素由 String 降为 Character
  • 嵌套情况见下
let arr = [[[1,1,1],2],[3,4], nil, nil]
// 优先处理nil值
let arr1 = arr.flatMap{ $0 }
let arr2 = arr.flatMap{ $0 }.flatMap{ $0 }
print(arr1, arr2, separator: "\n")
// [[[1, 1, 1], 2], [3, 4]]
// [[1, 1, 1], 2, 3, 4]

使用效果对比

map(), flatMap() 和 compactMap() 的区别

总结：

  • map 和 compactMap 返回的元素不改变原先的类型
  • 在嵌套 map 的情况下，flatMap 会将 String 降维至 Character
  • 在不是嵌套 map 的情况下
    • 若原序列是 String 序列，不指定类型或指定为[String]：flatMap 将元素处理成 Character
    • 指定[Any]类型，flatMap 与 map、compactMap 一致，不改变原先类型。
  • flatMap 仅对 String 降为
let level = ["A", "B", "C"]
let map = level.map{$0}
let flatMap = level.flatMap{$0}
let compactMap = level.compactMap{$0}

let level = ["A", "B", "C"]
let num = [1, 2]
let result = level.??? { (level) in
    num.??? { (num) in
        return level + String(num)
    }
}

作用于可选对象

可选的map和flatMap的用法

map()方法也存在于可选对象上：如果一个可选类型有值，map会获取这个值，经过map的闭包处理变为另外一个值，如果这个可选类型的值为nil，那么不会执行map闭包，而是直接返回nil。

// 如果name包含字符串，则map()会将解包，将其转换为“ Hi， name包含的字符串”，然后将整个拼接后的字符串放入一个可选对象中并返回以存储在greeting中。
// 如果name不包含字符串为nil，map()将直接返回nil给greeting。
let name: String? = valueOrNil(id: 97)
let greeting = name.map { "Hi, \($0)" }
print(greeting ?? "Unknown user")

类似的 flatMap() 同样可以作用于可选对象，区别是map闭包不能return nil，而flatmap可以

var value: Double? = 10
var newValue: Double? = value.flatMap { v in
    if v < 5.0 {
        return nil
    }
    return v / 5.0
}
// newValue is now Optional(2)

newValue = newValue.flatMap { v in
    if v < 5.0 {
        return nil
    }
    return v / 5.0
}
// now it's nil

使用场景：替代三目运算符

一般在使用可选对象时，必须分有值和nil值的情况，运用到三目运算符时肯定会使用强制解包，这样很不优雅。
使用 map 代替，如果可选值为 nil，则会直接返回 nil，不会进入后面的闭包。

// 时间操作
var date: NSDate? = ...
// var formatted: String? = date == nil ? nil : NSDateFormatter().stringFromDate(date!)
var formatted: String? =  date.map(NSDateFormatter().stringFromDate)

// 获取String字面量的值
func ageToString(age: Int?) -> String {
    //return age == nil ? "Unknown age" : "She is (age!) years old"
    return age.map { "She is ($0) years old" } ?? "Unknown age"
}

// 本地化字符串
let label = UILabel()
func updateLabel(value: String?) {
  label.text = value.map { 
    String.localizedStringWithFormat(NSLocalizedString("value %@", comment: ""), $0) 
  }
}

// 构造枚举
enum State: String {
    case Default = ""
    case Cancelled = "CANCELLED"

    static func parseState(state: String?) -> State {
        return state.flatMap(State.init) ?? .Default
    }
}

// 在数组中找到某项
func find(identifier: String) -> Item? {
    return items.indexOf({$0.identifier == identifier}).map({items[$0]})
}

// json字典构造对象
func createPerson(json: [String: AnyObject]) -> Person? {
    return (json["person"] as? [String: AnyObject]).flatMap(Person.init)
}

filter（过滤）

可以对数组中的元素按照某种规则进行一次过滤

let numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
//筛选偶数值
let evens = numbers.filter{$0 % 2 == 0} //等同于
let even = numbers.filter{(num) -> Bool in
      num % 2 == 0
}

//筛选奇数值
let odds = numbers.filter{$0 % 2 == 1} //等同于
let odd = numbers.filter{(num) -> Bool in
      num % 2 == 1
}

reduce（归纳合并成一个元素）

Swift化零为整：Reduce方法详解

Reduce 的基础思想是将一个序列转换为一个不同类型的数据，期间通过一个累加器（Accumulator）来持续记录递增状态。

  • reduce(initial, combineClosure): 从第一个初始值开始对其进行combineClosure操作，递归式地将序列中的元素合并为一个元素

  • combineClosure:规则闭包，要返回如何将元素合并，有两个参数

    • $0 代表累加器，初值等于 initial
    • $1 代表遍历数组得到的一个元素
var languages = ["Swift", "OC", "java"]
let r = languages.reduce("_", {$0 + $1}) //等同于
let r = languages.reduce("_") { (result, next) -> String in
    print("result: \(result)")
    print("next: \(next)")
    return result + next
}
print(r)

/**
result: _
next: Swift
result: _Swift
next: OC
result: _SwiftOC
next: java
_SwiftOCjava
*/

print([10, 20, 5].reduce(1, { $0 * $1 }) == 1000) // true
// 极简形式 [10, 20, 5].reduce(1, *)

值的注意的问题

  • 仅传入计算符号 "+" "*" 作为一个 combinator 函数是有效的
    • 它仅仅是对 lhs（Left-hand side，等式左侧） 和 rhs（Right-hand side，等式右侧） 做计算处理，最后返回结果值
[0, 1, 2, 3, 4].reduce(0, +)
[1, 2, 3, 4].reduce(1, *)
  • 反转数组：
[1, 2, 3, 4, 5].reduce([Int](), { [$1] + $0 })
// [element]:[1] result:[] 
// [element]:[2] result:[1] 
// [element]:[3] result:[2, 1] 
// [element]:[4] result:[3, 2, 1] 
// [element]:[5] result:[4, 3, 2, 1]
  • 性能问题：
    使用高阶函数之前多考虑实现方案，通常情况下，map 和 filter 所组成的链式结构会引入性能上的问题，因为它们需要多次遍历你的集合才能最终得到结果值，这种操作往往伴随性能损失。
// 初始序列（即 [0,1,2,3,4]）被重复访问了三次之多
[0, 1, 2, 3, 4].map({ $0 + 3}).filter({ $0 % 2 == 0}).reduce(0, combine: +)

// 可用 reduce 完全替换实现，极大提高执行效率：
[0, 1, 2, 3, 4].reduce(0, { (ac, r) in 
  if (r + 3) % 2 == 0 {
   return ac + r + 3
  } else {
   return ac
  }
})

// for-loop 版本
var ux = 0
for i in 0...100000 {
    if (i + 3) % 2 == 0 {
      ux += (i + 3)
    }
}

不过，在某些情况中，链式操作是优于 reduce 的。思考如下范例：

[0...100000].map({ $0 + 3}).reverse().prefix(3)
// 0.027 Seconds
[0...100000].reduce([], combine: { (var ac: [Int], r: Int) -> [Int] in
    ac.insert(r + 3, atIndex: 0)
    return ac
}).prefix(3)
// 2.927 Seconds

使用链式操作花费 0.027s，这与 reduce 操作的 2.927s 形成了鲜明的反差，从 reduce 的语义上来说，传入闭包的参数（如果可变的话，即 mutated），会对底层序列的每个元素都产生一份 copy 。在我们的案例中，这意味着 accumulator 参数 ac 将为 0...100000 范围内的每个元素都执行一次复制操作。Arrays, Linked Lists and Performance
因此，当我们试图使用 reduce 来替换掉一组操作时，请时刻保持清醒，问问自己：reduction 在问题中的情形下是否确实是最合适的方式。

更多范式

更多：Swift化零为整：Reduce方法详解

  • min：返回列表中的最小项。[1,5,2,9,4].minElement() 方法更胜一筹。
// 初始值为 Int.max，传入闭包为 min：求两个数的最小值
// min 闭包传入两个参数：1. 初始值 2. 遍历列表时的当前元素
// 倘若当前元素小于初始值，初始值就会替换成当前元素
// 示意写法： initial = min(initial, elem)
[1, 5, 2, 9, 4].reduce(Int.max, min)
  • unique：剔除列表中重复的元素。最好的解决方式是使用集合（Set）
[1, 2, 5, 1, 7].reduce([], { (a: [Int], b: Int) -> [Int] in
if a.contains(b) {
   return a
} else {
   return a + [b]
}
})
// prints: 1, 2, 5, 7

sort

let Arr = [13, 45, 27, 80, 22, 53]
// 完整
let sort1 = Arr.sorted { (a: Int, b: Int) -> Bool in
    return a < b
}
// 简略
let sort2 = Arr.sorted { $0 < $1 }
// 极简
let sort3 = Arr.sorted(by: <)
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