第七章 Scala编程基础

Scala是Scalable Language的简写，是一门多范式的编程语言，由联邦理工学院洛桑（EPFL）的Martin Odersky于2001年基于Funnel的工作开始设计，设计初衷是要集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。因此Scala是一种面向对象的语言，每个值都是对象。同时Scala也是一种函数式编程语言，其函数也能当成值来使用。由于Scala整合了面向对象语言和函数式编程的特性，Scala相对于Java、C#、C++等其他语言更加简洁。

    Scala源代码被编译成Java字节码，所以它可以运行于JVM之上，并可以调用现有的Java类库。Scala一开始就打算基于Java的生态系统发展自身，而这令Scala受益匪浅。

多范式：

编程范式是指编程时的指导思想。放在编程语言里，则代表了这个语言的设计方向，即语言是为了便于遵循某种，或某些思想编程而设计的。多范式编程语言中的多范式，是指这个语言支持使用者采用多种不同的编程范式来撰写程序。

C语言是过程式编程语言；Java、C#是面向对象式编程语言；Haskell是函数式编程语言；而C++则是多范式的编程语言。

C++非常灵活，并不拘泥于某一种特定的编程方法论。一个编程语言属于某种类型，并不代表这个语言只能用哪种思想编程。比如C语言，虽然是过程式，但我们仍然可以利用struct抽象出class的概念，用函数指针和算法模拟面向对象里的多态特征，只是会非常麻烦。而多范式语言则可以在它所支持的这些范式之间自由切换，不会有勉强的生涩感。当然，代价就是多范式语言一般相对复杂一些。

 

Scala一开始就打算基于Java的生态系统发展自身：

Martin Odersky之前工作于Java泛型和javac

 

一、Scala运行环境安装（Windows）

 

1 检查Java运行环境是否配置

 

1） 确保本地已经安装了 JDK 1.6 以上版本，并且设置了 JAVA_HOME 环境变量及 JDK 的 bin 目录；

 

2） 通过命令窗口的方式检测Java运行环境安装配置成功；

 

1.查看是否安装并配置了Java

 

 

 

2.看是否安装了 Java 编译器

 

 

 

如果尚未安装，可参考：https://www.runoob.com/java/java-environment-setup.html。

 

2 下载Scala二进制安装包

 

1） 下载网址：https://www.scala-lang.org/download/ 网址底部位置

 

2） 找到相应的下载链接

 

3）选择合适的文件进行下载

 

3 安装Scala

 

直接双击下载的msi文件，一步步安装即可，安装过程可以使用默认的安装目录。

 

使用D:\scala

 

4 配置环境变量

 

1）右击我的电脑，单击"属性"，进入如图所示页面。下面开始配置环境变量，右击【我的电脑】--【属性】--【高级系统设置】--【环境变量】，如图：

 

2）设置 SCALA_HOME 变量：单击新建，在变量名栏输入：SCALA_HOME: 变量值一栏输入：D:\Program Files（x86）\scala 也就是 Scala 的安装目录，根据个人情况有所不同。

 

应当安装在不带空格的目录，比如D:\scala

 

 

 

3) 设置 Path 变量：找到系统变量下的"Path"如图，单击编辑。在"变量值"一栏的最前面添加如下的路径：

 

%SCALA_HOME%\bin;%SCALA_HOME%\jre\bin;

 

【注意】后面的分号；不要漏掉。

 

4）设置 Classpath 变量：找到系统变量下的"Classpath"如图，单击编辑，如没有，则单击"新建":

"变量名"：ClassPath
"变量值"：
.;%SCALA_HOME%\bin;%SCALA_HOME%\lib\dt.jar;%SCALA_HOME%\lib\tools.jar.;

 

 

【注意】"变量值"最前面的 .; 不要漏掉。

 

5 检查环境变量是否配置成功

 

1）通过命令窗口的形式检查环境变量是否配置成功

 

2）如果显示上图界面的信息则说明配置成功。

 

3）若出现以下信息，请卸载安装好的scala，重新安装在不带空格的目录下如D:\scala\

 

 

 

6 交互式编程HelloWorld

 

1） 在命令窗口scala提示符后输入相应的简单代码即可进行检测。

 

二、Scala运行环境安装（Linux）

 

1 检查Java运行环境是否配置

 

1） 在Windows系统 PC机上通过VMware Workstation工具打开虚拟机，虚拟机的系统是CentOS7。

 

2） 在Windows PC机上通过xshell工具远程连接到虚拟机，检查虚拟机中JDK是否安装。

 

 

 

查看JDK是否安装命令与window相同，如果出现上图界面则说明虚拟机JDK已安装。

 

如果虚拟机环境的JDK未安装，则运行如下步骤：

 

（可参考：https://blog.csdn.net/dhr201499/article/details/81626466）

 

  1.下载jdk安装包（选择jdk-8u111-linux-x64.tar.gz）

 

下载网址：

 

http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html

 

 

             2.安装jdk

 

 

首先将安装包jdk-8u111-linux-x64.tar.gz上传到虚拟机/usr/local下解压之后重命名为jdk。

 

   然后修改环境变量：编辑文件/etc/profile，在文件底部添加环境变量

 

2 下载Scala二进制安装包

 

1) 下载网址：http://www.scala-lang.org/download/

 

2) 找到相应的下载链接

 

 

3) 选择合适的版本直接下载即可

 

3 安装Scala

 

1） 将安装包上传到虚拟机/usr/local目录下解压，解压后将文件夹重命名为“scala”

 

 

 

 

 

4 配置环境变量

 

修改环境变量，编辑文件/etc/profile,在此文件的末尾JDK环境变量信息下增加scala环境变量配置内容：

 

 

配置完成需要使用命令“source /etc/profile”将配置信息生效。

 

5 检测scala环境是否安装配置成功

 

直接输入scala命令即可检测scala安装配置是否成功。

 

 

如果出现上图界面，则说明scala环境安装配置成功，接下来可以直接通过命令行的形式编写scala程序了。

 

 

三、Scala编程基础语法

 

1 交互式、脚本形式编写Scala程序

 

1） 交互式编程

 

1.Windows + r 打开运行会话框,输入cmd进入命令行窗口

 

2.命令提示符后输入scala回车进入交互式编程模式

 

 

 

3.输入简单的scala语法进行验证

 

 

2） 脚本形式编程

 

1.通过文本编辑器编写一个scala程序，文件命名为：HelloWorld.scala，程序代码如下：

object HelloWorld {
   /* 这是我的第一个 Scala 程序
    * 以下程序将输出'Hello World!'
    */
   def main(args: Array[String]) {
      println("Hello, world!") // 输出 Hello World
   }
}

将此文件存放在：D:\scalaWork（参考目录，可修改） 

 

2.使用scalac命令编译此程序

 

 

 

 

 

 

3.检查生成的class文件

 

 

 

4.使用scala命令运行程序

 

 

 

2 Scala中的变量、常量的声明

 

1）声明变量前掌握scala中的数据类型，Scala中的数据类型与Java数据类型基本一致。

 

 

 

2）变量的声明

 

 

 

3） 常量的声明

 

 

 

常量的值不允许修改，如果尝试修改其值则程序报错。

 

3 Scala中的运算符号

 

1） 算术运算符（+ - * / %）

 

 

2） 关系运算符（>  <  >=  <=  ==  !=）

 

 

 

3） 逻辑运算符(&& || !)

 

 

 

4） 赋值运算符(= -= += *= /= %= 等)

 

 

 

四、Scala编程基础（数组）

 

1 数组的声明

 

1） 一位数组的声明

 

1.声明 

 

 

 2.赋值

 

3.另一种数组声明的方式

 

 

 

2）多维数组的声明

 

 多维数组一个数组中的值可以是另一个数组，另一个数组的值也可以是一个数组。矩阵与表格是我们常见的二维数组。

 

3） 数组中元素的获取（通过下标获取）

 

 

 

2 数组的操作（遍历数组、合并数组）

 

1.遍历一维数组

 

 新建ArrayDemo.scala文件，代码如下：

object ArrayDemo {
   def main(args: Array[String]) {
      var myList = Array(1.9, 2.9, 3.4, 3.5)
      // 输出所有数组元素
      for ( x <- myList ) {
         println( x )
      }
      // 计算数组所有元素的总和
      var total = 0.0;
      for ( i <- 0 to (myList.length - 1)) {
         total += myList(i);
      }
      println("总和为 " + total);
      // 查找数组中的最大元素
      var max = myList(0);
      for ( i <- 1 to (myList.length - 1) ) {
         if (myList(i) > max) max = myList(i);
      }
      println("最大值为 " + max);
   }
}

 

 编译并执行，执行结果如下：

 

 

 

2.数组的合并

 

新建ArrayCombine.scala文件，代码如下：

 

import Array._
object ArrayCombine {
   def main(args: Array[String]) {
      var myList1 = Array(1.9, 2.9, 3.4, 3.5)
      var myList2 = Array(8.9, 7.9, 0.4, 1.5)
      var myList3 =  concat( myList1, myList2)
      // 输出所有数组元素
      for ( x <- myList3 ) {
         println( x )
      }
   }
}

 

编译并执行，执行结果如下：

 

 

 

3.数组的连接

 

  与数组的合并原理相同，使用++操作符即可。

 

 

 

五、ScalaIDE for Eclipse开发工具

 

1 ScalaIDE for Eclipse开发工具下载

 

1） 下载ScalaIDE for Eclipse网址：

 

http://scala-ide.org/download/sdk.html

 

2） 选择相应的链接进行下载

 

 

 

   【注意】此版本的Eclipse需JDK1.8及以上版本

 

2 解压下载的安装包（免安装版本）

 

将下载的安装包放于PC机的某工作盘，进行解压，解压后的目录：  

 

3 已有Eclipse的引入Scala插件即可

 

注意ScalaIDE并不是一个独立的IDE，它只是Eclipse的一个插件。如果已经安装Eclipse的，引入相关插件即可。

 

Eclipse太新的版本包括4.8 4.9 4.10等都不能很好的和scala兼容，如果你的是新版本，请回到前面内容，直接下载安装ScalaIDE for Eclipse

 

引入过程：选择Eclipse的菜单项Help->Install New Software,拷贝http://download.scala-ide.org/sdk/lithium/e44/scala211/stable/site到Work with输入框中，一步一步安装。

 

4 创建scala本地工作目录

 

 在个人电脑PC机的某个磁盘目录下创建工作空间（工作目录），如：D:\scalaWork（参考目录，根据自己的需要选择）

 

5 双击运行eclipse.exe

 

 选择已创建的工作目录

 

 

 

点击“launch”

 

 

 

 

 

 

6 创建Scala项目

 

1）菜单栏， File –》 new –》 Scala Project

 

  

 

2）输入scala项目名：

 

3）点击“Finsh”

 

 

 

4)创建scala包

 

 

 

5）在该包下创建第一个scala类

 

 

 

  定义一个类名称：

 

 

 

  点击“Finsh”

 

 

 

 

 

6）类中定义main函数

 

使用Eclipse中的快捷方式， 输入 main 然后 按Alt + / ， 自动补全 Scala 的main 函数。

 

 

 

   在函数体内写一条打印语句： 

 

 

运行 ， Run AS –》 Scala Application， 控制台打印如下图： 

 

 

 

六、Scala编程基础（方法和函数）

 

1 自定义方法（带参数有返回值）并完成方法调用

 

1） 在Eclipse中新建类MaxTest.scala

 

2） 在此类中依据自定义方法的语法结构创建方法max（）。

 

自定义方法的语法结构如下：

 

 

 

       自定义方法的代码如下：

 

 

 

3）定义main方法调用max（）进行测试

 

 

 4） 运行程序，控制台输出如下结果：

 

 

 

2 自定义方法（不带参数不具有返回值）并完成方法调用

 

1）定义方法

 

 

 

2）方法调用测试

 

 

 

3）程序运行结果

 

 

 

3 嵌套函数的定义并完成函数调用

 

1）定义函数

 

 

 

2）调用函数进行测试

 

 

 

3）函数运行结果

 

 

 

七、Scala分支判断与循环

 

1 Scala分支判断结构（判断某年是否为润年，计算某月份的天数）

 

1） Eclipse中新建scala Object：BranchJudgement.scala

 

2） 在此文件中自定义方法judge(),方法的返回类型是Boolean，方法的参数为整型的年份；

 

方法定义如下：

 

/**
   *  根据输入的年份判断是否是闰年
   */
  def judge(year :Int) :Boolean = {
    if (year % 400 == 0) {
      return true
    }
    if (year % 4 == 0 && year % 100 != 0){
      return true
    }else
      return false
} 

 

3） 定义main方法进行调用测试

 

【注意】需要import scala.io.StdIn

 

 

def main(args: Array[String]): Unit = {
    println("please input year:")
    var year = StdIn.readInt()
    if(judge(year)){
      println(year + "是闰年");
    }else{
      println(year + "不是闰年");
    }
   }

 

4）执行结果：

 

 

 

 5）定义计算某月份的天数的方法

 

/**
   * 根据输入的年份、月份判断当月有多少天
   */
  def getNowMonthDays(year:Int,month:Int):Int = {
    if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11){
      return 30
    }else if (month == 2){
      return if(judge(year)) 29 else 28
    }else 
      return 31
  }

 

6） 调用方法进行测试

 

 

 

7） 运行结果：29

 

2 Scala循环结构（for循环-求和计算）

 

1） Eclipse中新建scala Object：LoopExamples.scala

 

2） 熟悉for循环的语法结构：

 

   

 

其中：Range 可以是一个数字区间表示 i to j ，或者 i until j。左箭头 <- 用于为变量 x 赋值。

 

3） 在main方法中直接写程序实现求和计算

 

 

 

4） 运行结果：1~100的和是：5050

 

3 Scala循环结构（while循环-求和）

 

1）在步骤二的LoopExamples.scala中添加方法sum，参数返回值类型Int：

 

 

 

2）调用方法测试：

 

3）运行结果：1~100的和是：5050

 

4 Scala循环结构（do while循环-求和）

 

1）在步骤二的LoopExamples.scala中添加方法add，参数返回值类型Int：

 

 

 

 2)调用方法测试：

 

 3）运行结果：1~100的和是：5050

 

八、Scala 列表

 

1 List的创建与声明

 

1） Eclipse中新建scala Object：ListOperator.scala

 

2） 在main方法中声明不同类型的List

 

 

 

2 List中简单方法的运用（head方法、tail方法、isEmpty方法）

 

1）在以上程序中追加代码：

 

 

 

2）程序运行结果

 

 

 

  3）完成对以上列表的操作（tail方法、isEmpty方法）

 

 

 

3） 程序运行结果：

 

 

 

3 List中的其他方法运用(连接列表)

 

1）熟知列表连接的含义：连接两个或多个列表。

 

2）在步骤1定义的Scala Object ：ListOperator.scala中定义方法完成两个列表的合并操作。

 

 

 

3）调用方法进行测试：

 

4）运行结果：

 

 

 

4 List中的其他方法运用(fill方法)

 

1）熟知fill方法的含义：使用 List.fill() 方法来创建一个指定重复数量的元素列表。

 

2）在步骤1定义的ListOperator.scala中定义方法完成fill方法的运用

 

 

 

3）调用方法进行测试：

 

4）运行结果：

 

 

 

5 List中的其他方法运用(tabulate方法)

 

1）熟知tabulate方法的含义：通过给定的函数来创建列表，方法的第一个参数为元素的数量，可以是二维的，第二个参数为指定的函数，我们通过指定的函数计算结果并返回值插入到列表中，起始值为 0。

 

2）在步骤1定义的ListOperator.scala中定义方法完成tabulate方法的运用。

 

 

 

3）调用方法进行测试：

 

4）运行结果：

 

 

 

6 List中的其他方法运用(reverse方法)

 

1）熟知reverse方法的含义：反转列表

 

2）在步骤1定义的ListOperator.scala中定义方法完成reverse方法的运用。

 

 

 

3）调用方法进行测试：

 

4）运行结果：

 

 

 

九、Scala Set集合

 

1 集合的创建

 

1）在Eclipse中新建Scala Object：SetOperator.scala。

 

2）在此文件的main方法中创建set集合（不可变集合、可变集合）

 

 

 

3）运行程序打印两个集合的信息

 

 

 

2 可变集合中元素的动态添加、删除及类型转换

 

1）在步骤1创建的文件的main方法中完成对集合set02元素的动态添加、删除等操作

 

 

 

2）程序运行结果：

 

 

 

3 集合set的基本方法运用（head、tail、isEmpty）

 

1）在步骤1创建的文件中创建方法setFunction（），完成对声明的set集合变量head、tail、isEmpty方法操作

 

 

 

2）调用方法进行测试：

 

3）程序运行结果：

 

 

4 集合set的其他方法运用(连接集合)

 

1）掌握set集合的连接语法：使用 ++ 运算符或 Set.++() 方法来连接两个集合。如果元素有重复的就会移除重复的元素。

 

2）在步骤1定义的文件中定义方法完成两个set集合连接操作。

 

 

 

3）调用方法进行测试：

 

4）运行结果：

 

5 集合set的其他方法运用(求最大、最小值、交集)

 

1）熟知set集合求最大、最小值以及交集的方法名分别为：min、max、intersect。

 

2）在步骤1定义的文件中定义方法完成以上三个方法的运用

 

 

 

3）调用方法进行测试：

 

4）运行结果：

 

 

 

十、Scala Map映射

 

1 Map的声明

 

1）在Eclipse中新建Scala Object：MapOperator.scala。

 

2）在文件的main方法中创建Map（不可变Map、可变Map）

 

 

 

3）程序运行结果：

 

 

 

2 Map的基本操作（keys、values、isEmpty）

 

1）在步骤1创建的文件的main方法中练习Map的基本方法keys、values和isEmpty。

 

 

 

2）程序运行结果：

 

 

 

3 Map其他方法的运用（合并）

 

1）掌握Map映射的合并方法：++ 运算符或 Map.++() 方法来连接两个 Map，Map 合并时会移除重复的 key。

 

2）在步骤1定义的文件定义方法完成两个Map和合并操作。

 

 

 

  3）调用方法测试：

 

4）程序运行结果：

 

4 Map值的循环遍历

 

1）掌握使用foreach 循环输出 Map 中的 keys 和 values。

 

2）在步骤1定义的文件中定义方法完成Map 键/值的打印输出。

 

 

 

  3）调用方法测试：

 

  4）程序执行结果：

 

 

 

5 判断Map中是否含有指定的key值

 

1）掌握使用 Map.contains 方法来查看 Map 中是否存在指定的 Key。

 

2）在步骤1定义的文件中定义方法完成Map中是否包含某指定key值的判断。

 

 

 

  3）调用方法测试：

 

  4）程序执行结果：

 

 

 

十一、Scala元组

 

1 元组的创建与访问元素

 

1）在Eclipse中新建Scala Object：TupleOperator.scala。

 

2）在此文件的main方法中创建元组并完成元组中元素的访问

 

 

 

3）程序运行结果：

 

 

 

2 元组的基本操作（迭代、转换为字符串、元素交换）

 

1） 掌握使用元组操作的基本方法

 

 Tuple.productIterator() 迭代

 

Tuple.toString()  转换为字符串

 

 Tuple.swap 元素交换

 

2）在步骤1定义的文件中定义方法完成元组的迭代、转换字符串、元素交换方法的运用。

 

 

 

  3）调用方法测试：

 

  4）程序执行结果：

 

 

十二、 Scala类

 

1 类的创建

 

1）掌握Scala类的含义：类是对象的抽象，而对象是类的具体实例

 

2）在Eclipse中创建class类Point

 

 

 

【注】Scala中的类不声明为public，一个Scala源文件中可以有多个类，Scala 的类定义可以有参数，称为类参数，如上面的 xc, yc，类参数在整个类中都可以访问。

 

3）类的实例化

 

  Eclipse中新建一个Object PointTest.scala，在main方法中实例化Point对象。

 

 

 

 4）程序运行结果：

 

 

 

2 类的继承

 

1）掌握Scala类继承的注意事项：

 

1.重写一个非抽象方法必须使用override修饰符。

 

2.只有主构造函数才可以往基类的构造函数里写参数。

 

3.在子类中重写超类的抽象方法时，你不需要使用override关键字。

 

2）在Eclipse中定义类Location继承步骤1中的类Point

 

 

 

【注】Scala 使用 extends 关键字来继承一个类。实例中 Location 类继承了 Point 类。Point 称为父类(基类)，Location 称为子类。override val xc 为重写了父类的字段。继承会继承父类的所有属性和方法，Scala 只允许继承一个父类。

 

3）在步骤1建的PointTest.scala的main方法中进行测试

 

 

 

4）程序运行结果

 

 

 

3 Scala中的Object关键词

 

1） 掌握Scala中的Object关键词的作用

 

1.Scala中没有static关键字，因此Scala的类中不存在静态成员。但是Scala可是使用“object”关键字实现单例模式。

 

2.Scala中使用单例模式时需要使用object定义一个单例对象（object对象），单例对象就是在整个程序中只有这么一个实例。object对象与类的区别在于object对象不能带参数。

 

3.包含main方法的object对象可以作为程序的入口点

 

2） 在Eclipse中定义Object Person.scala

 

 

 

3） 程序运行：控制台输出18。

 

十三、文件的读写操作

 

1 写文件

 

1）在Eclipse中创建Object：FileWrite.scala

 

2) 在此文件的main方法完成文件的写操作

 

 

 

 

 

3）程序运行结果：

 

2 读文件

 

1） 在Eclipse中创建Object：FileRead.scala

 

2）在此文件的main方法完成文件的读操作

 

 

 

3）程序运行结果：

 

 

 

3 接收键盘输入

 

1）在步骤1建立的FileWrite.scala文件的main方法中编写接收键盘输入代码

 

 

 

2)程序运行结果