Why Coding like This?—— Reduce 函数揭秘

3.Reduce 函数揭秘

Topic 3:

请用Reduce函数对Int类型数组内所有元素求和,例如数组[1,2,3,4]的4个元素和为10.

Example:

//例一:
let intArray = [1,2,3,4]

var sum = intArray.reduce(0){
  result, x in
  result + x
}

why coding like this?

1.开篇

命题一:假设让你写一个函数来实现对Int类型数组内所有元素求和,例如数组[1,2,3,4]的求和结果为10。
思路:与类map,filter函数思路不同,前者是对数组内每一个元素单独做处理,而reduce恰恰相反,是将所有数组元素整合到一起。因此关于求和函数思路很明确,遍历整个数组元素,逐一求和后作为结果值返回,大致为 0 + 1 + 2 + 3 +4。其中0是初始值。
代码:

//例二:
func sum(xs:[Int])->Int{
  var result:Int = 0
  for x in xs{
    result += x
  }
  return result
}
//不妨测试下
sum(intArray)//print 10

可以看到对于sum函数传入Int类型数组,首先我们声明一个Int类型变量用于保存最后的求和结果值,初始值为0;接着使用for-in语句遍历传入的数组,使用result += x逐一求和累加;最后返回结果值result。

2.过渡

命题二:基础入门之后,按照惯例对条件进行改变,假如把所有元素求和更改为对所有元素求乘,如[1,2,3,4] 返回1 * 2 * 3 * 4 = 24。
思路:显然对于前面的代码稍许改动即可,主要是替换result += x(累加运算) 更为result = result * x(阶乘运算)。当然有一点切记不要遗忘,就是初始result = 1
代码:

//例三:
func multiplicator(xs:[Int])->Int{
    var result:Int = 1
    for x in xs{
        result = x * result
    }
    return result
}
multiplicator(intArray)//输出24

命题三: 说完Int类型数组,再来说说String类型,将一个文字片段数组组成一个完整的句子,例如["hello"," ","world","!","say"," ","by"," ","optionalswift"],最后整合成"hello world!say by optionalswift"
思路: 思路大概是遍历数组,然后将所有字符串元素拼接在一起,关键这个拼接用什么?例如有str1str2,swift中其实只需要简单的newStr = str1 + str2 即可。
代码:

//例四:
func jointStringArray(xs:[String])->String{
  var result :String = ""
  
  for x in xs{
    result += x
  }
  return result
}
let helloworld = ["hello"," ","world","!","say"," ","by"," ","optionalswift"]
jointStringArray(helloworld)//输出"hello world!say by optionalswift"  

你已经急着上手想写泛型函数了吗?等等,我们貌似还忽略了一些复杂的链接情况。比如["hello","world","say","By","optional"],我们需要在每一个单词之间插入"-"连字符,别问我为什么?因为是我出题!

//例五:hyphen 意思为连字符`-`
func jointStringArrayByHyphen(xs:[String])->String{
  var result : String = "整合后的字符串为:"
  for x in xs{
    result = result + "-" + x  //注意右侧是一个类似combine(result,x)函数进行处理 得到整合后的结果给result
  }
  return result
}
let newArray = ["hello","world","say","By","optional"]
jointStringArrayByHyphen(newArray)//输出"整合后的字符串为:-hello-world-say-By-optional"

3.高潮

在开始写我们的泛型reduce函数之前,分析函数的输入输出以及如何实现:首先该函数将传入一个泛型类数组,暂且定为[T];此外函数可自己设定初始值给result,暂且定为U;最后是重中之重:传入一个闭包作为连接result和数组元素的处理函数,combine(result,x),不难分析result的类型为T,x是数组xs中的元素,类型为U,返回嘛自然是和result一致的类型喽。因此combine闭包类型为(U,T)->U。因此代码这么写:

//例六:
func myReduce<T,U>(arr:[T],initialValue:U,combine:(U,T)->U)->U{
  var result = initialValue //赋值初始值 类型为U 并且是作为结果值返回的
  for elem in arr{
    result = combine(result,elem)   //注意右侧是传入的闭包 该闭包类型为(U,T)->U,即把上一次的结果值依次和数组元素做拼接处理,该处理可在闭包中实现,取决于你
  }
  return result
}
myReduce(newArray, "整合后的字符串为:"){
  result , elem in //注意result ,x 于combine(result,elem)相对应
  return result + "-" + x //注意这里return 其实是可以省略的!
}

不得不说,这个函数还是有点料的,需要细细品味一番。你以为这就结束了吗,还有落幕呢?

4.落幕

对sum函数进行改写,使用前面自定义的myReduce函数封装

func sumUsingReduce(xs:[Int])->Int{
    return myReduce(xs,0){result, x in result + x}
}

注意到省略了return 因为swift会帮你推算要返回什么。简化的感觉不够彻底。

func sumUsingReduce(xs:[Int])->Int{
    return myReduce(xs,0,+)
}

闭包仅仅传入了一个+号,swift推算过程是首先combine闭包有两个传入参数result和elem,除此之外别无其他,因此+只能对这两个参数求和,得到一个结果值x,由于combine函数还需要返回一个结果值,但是思来想去貌似除了x没有其他可用,因此把x作为闭包结果值返回和result相加。

类似的你可是使用return myReduce(xs,1,*)。

你以为这就结束了吗? 现在用reduce来改写map函数 以及filter函数

func mapUsingReduce<T,U>(xs:[T],f:T->U)->[U]{
    return xs.reduce([]){result,x in result + [f(x)]}//使用了系统API 尝试用自定义的
}

首先注意到函数传入的两个参数以及返回结果值和早前map函数是一模一样的,关键是在主体的实现上!

再来看filter的实现:

filterUsingReduce<T>(xs:[T],check:T->Bool)->[T]{
    return xs.reduce([]){
        return check(x) ? result + [x] : result //使用了系统API 尝试用自定义的
    }
}

map,filter,reduce 小节至此结束! 希望对大家有收获!

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