12.3.2 筛选和映射

 

12.3.2 筛选和映射

 

    筛选和映射是两个最常用的序列处理运算符。在第 6 章，我们用它们处理过 F# 的函数式列表，和在 C# 中的泛型 .NET List<T> 类型。LINQ 库的 Where 和 Select 扩展方法已经可以处理序列，在 F# 中，我们可以使用两个来自 Seq 模块 （即 Seq.map 和 Seq.filter）的函数来达到相同的效果。

 

使用高阶函数

 

    使用 F# 中的 Seq 模块与处理 List 相同，我们已经看到过，如何在 C# 中使用 LINQ 扩展方法。使用列表和序列，有一个显著区别：序列是延迟的。处理的代码直到我们从返回序列中取元素时才执行，即使在当时它只做需要的工作，为了返回使用的结果，也是一样。我们用简单的代码段来演示一下：

 

var nums1 =
  nums.Where(n => n%3 == 0)
          .Select(n => n * n)

let nums1 =
  nums |> Seq.filter (fun n -> n%3=0)
           |> Seq.map (fun n -> n * n)

 

    当我们运行这段代码时，它不会处理任何元素；它只创建一个对象，表示这个序列，可以用于访问元素。这也意味着：值 nums 可以是无穷的数字序列。如果我们只访问序列的前 10 元素，代码将正常工作，因为筛选和映射都是延迟处理数据的。

    你可能已经熟悉使用高阶处理函数，当我们在第 6 章中广泛讨论之后，在整本书中，提供了很多的例子。在本章中，我们将转而讨论一下表达替代工作流的其他方法。

 

使用查询和序列表达式

 

    在 C# 3.0 中，我们可以使用新的查询表达式语法，来写有关映射和筛选数据的操作。查询表达式支持许多其他运算符，但我们会只关注映射和筛选，以显示函数技术和 F# 功能。

    虽然 F# 没有提供专门的查询表达式的支持，仍可以轻松地写映射和筛选数据的查询，使用序列表达式。这是由于序列表达式可以在 F# 中任意位置使用，而不是仅仅作为返回序列的函数实现。清单 12.9 显示了我们我们前面的示例，如何使用 C# 中的查询和 F# 中的序列表达式来实现的。

 

Listing 12.9 Filtering and projecting sequences in C# and F#

C#F#

var nums1 =
  from n in nums
  where n%3 == 0
  select n * n;

let nums1 = seq {
  for n in nums do
    if (n%3 = 0) then
      yield n * n }

 

    在 C# 中，查询表达式和迭代器是完全不同的，但 F# 中的序列表达式显示它们从概念上讲如何相关。查询表达式中的每个部分在 F# 中都有等效结构，但它总是更加一般：from 子句是由简单的 for 循环取代，where 子句由 if 条件取代，select 子句与 yield 语句相对应，映射表示为一个通常的计算。

    C# 查询表达式语法还支持一些其他的运算符，用 F# 序列表达式不容易表达。这意味着，C# 版本功能更强大，但 F# 实现更加统一。

    要注意 C# 查询表达式和 F# 序列表达式内部是如何工作。C# 查询表达式以明确的方式转化成一系列调用，比如：Where、Select、SelectMany、Join 和 GroupBy，使用 lambda 表达式。这些通常是扩展方法，但不一定，编译器不关心查询表达式的意思，只要翻译的代码是有效的就行。这个“数据源不可知论（data source agnosticism）"对于数据处理技术至关重要，比如 LINQ to Objects，和 LINQ to SQL，我们不久将使用它，来展示查询语法如何能用于处理其它种类的值。

    另一方面，序列表达式可以用来表达更加复杂和通用的结构。我们可以复制 yield 结构，把来自数据源的一个项目返回为两个元素。这使用 C# 中的迭代器可以很容易实现，但是，使用查询语法，不可能表达"内联"转换。

 

LINQ 中的其他查询运算符

 

    在 C# 3.0 中，查询表达式语法是专为从各种数据源检索和格式化数据的，因此，它包括的操作不止映射和筛选。这些操作符主要就为此目的，在 F# 中并没有专门的对应语法。所有这些标准运算符可以作为常规的高阶函数，来操作序列。例如，排序数据：

var q =
  from c in customers
  orderby c.Name
  select c;

let q =
  customers
  |> Seq.sortBy (fun c -> c.City)

    作为给 Seq.sortBy 运算符的第一个参数的函数，指定在比较两个元素时，应该处理元素的哪个属性。在 C# 的查询语法中，这对应于跟在  orderby 子句后的表达式。C# 编译器使用 lambda 函数，将此表达式转换为对标准OrderBy 方法的调用。F# 中作为高阶函数使用的另一个操作是分组：

var q =
  from c in customers
  group c by c.City;

let q =
  customers
  |> Seq.groupBy (fun c -> c.City)

    要地一上序列分组，需要指定一个函数返回键值，表示一个元素所属的组。C# 再次有专门的语法，但在 F# 的代码段中，我们使用标准的 lambda 函数。

    在这些示例中，两个版本的代码看起来是合理的。然而，当我们需要写 F# 的代码，一些操作需要把映射和筛选混到一起，只能使用高阶函数来写，那么，等效的 C# 查询表达式会更容易理解。

 

    在 F# 编译器中，序列表达式的实现进行了优化，但是，如果没有这些优化，它可能与 C# 查询表达式一样运行。任意一个序列表达式，可以转化为一个标准的函数调用序列。类似于 C#，我们可以提供这些函数的自定义实现，这样，可以更深入理解在 F# 中转换是如何工作的。F# 语言使用数量很少的操作，严重依赖于单个操作，被称为平面映射（flattening projection）。