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在Scala中表達狀態過濾器的函式式方法

2022-04-24 22:18:58 後端開發

想象一下List[Int]Scala 中的以下內容:

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]

我想對其應用一種動態過濾器,以便與串列中間相比,對頭/尾過濾的資料更少:

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]
 _  ____  __________  ___________  ______  __

[0, 1, 3, 7, 11, 13] // result

為此,索引從兩端增加下一個 2的冪,從中間開始,2 的冪再次減少: 0, 0 2**0 = 1, 1 2**1 = 3, 3 2^2 = 7等。

為了通過命令式方法實作這一點,可以使用與此類似的代碼:

var log = 0
var idx = 0
val mask: ListBuffer[Int] = mutable.ListBuffer()
while (idx < buffer.size) {
  mask  = idx
  if (idx   (2 ** log) < buffer.size / 2) {
    idx  = 2 ** log
    log  = 1
  } else {
    idx = buffer.size - (2 ** log)   1
    log -= 1
  }
}

這會產生一個掩碼陣列,然后可以用來過濾原始串列,例如mask.flatMap(list.lift)

有人可以幫助我以更簡潔、更實用的方式做到這一點嗎?我基本上需要的是一種使用外部變化狀態來過濾串列的方法。

提前致謝。

uj5u.com熱心網友回復:

使用狀態進行迭代的常用方法是尾遞回(或者您經常reduceLeft使用足夠簡單的情況做同樣的事情)。

這比其他答案更好,因為它是線性的(按索引訪問串列元素會使整個事情成為二次方),并且是尾遞回的(堆疊上沒有額外的空間)。另外,我認為,另一個版本顛倒了過濾元素的順序。

您可以一次遞回地完成它(這比另一個答案更好,因為它是尾遞回的,并且是線性的(通過索引訪問串列元素使實作成為二次方)。

我沒有檢查邏輯,另一個答案建議是不正確的,只是從你的代碼片段中使用它,但這是這個想法:

@tailrec
def filter(
    in: List[Int], 
    midpoint: Int,
    out: List[Int]=Nil, 
    idx: Int = 0, 
    next: Int = 0,
    log: Int = 0
): List[Int] = in match {
    case Nil => out.reverse
    case head::tail if (idx == next) => 
        filter(tail, midpoint, head::out, idx 1, idx   pow(2, log).toInt, if (idx < midpoint) log   1 else log-1)
    case head::tail => filter(tail, midpoint, out, idx 1, next, log)
}

請注意,這似乎比您的“掩碼”想法效率低,因為它查看串列中的每個元素,而不是跳過被過濾掉的索引,但實際上,只要您使用List,它實際上更有效:首先,無論如何,你的(至少)是 O(N),因為你必須遍歷整個串列才能確定大小,其次,list.lift(idx)是 O(idx),所以在串列的末尾,這將是必需的幾乎整個串列的多次遍歷。

現在,如果你有一個索引容器而不是一個串列,那么整個“屏蔽”的想法確實會改善一些事情:

def filter(list: IndexedSeq[Int]) = {
  val size = list.size
  Iterator.iterate((0, 0)) { case (idx, log) => 
    (idx   math.pow(2, log).toInt, if idx < size/2 log 1 else log-1)
  }.map(_._1).takeWhile(_ < size).map(list)
}

uj5u.com熱心網友回復:

您的代碼片段效果不佳,我不得不對其進行一些調整以使其輸出您想要的結果:

var log = 0
var idx = 0
val resultList: mutable.ListBuffer[Int] = mutable.ListBuffer()
// Fill the result until the middle, increasing the jump size
while (idx < list.size / 2) {
  resultList  = list(idx)
  idx  = math.pow(2, log).toInt
  log  = 1
}
// Fill the result from the middle until the end, decreasing the jump size again
while (idx < list.size && log >= 0) {
  resultList  = list(idx)
  log -= 1
  idx  = math.pow(2, log).toInt
}

使用您的示例,它可以作業:

val list = (0 to 13).toList  ->  ListBuffer(0, 1, 3, 7, 11, 13)

但是,通過另一個示例,我得到了:

val list = (0 to 22).toList  ->  ListBuffer(0, 1, 3, 7, 15)

我不認為這真的是你想要的,是嗎?

無論如何,這是一個更實用的版本:

def filter(list: List[Int]) = {
  // recursive function to traverse the list
  def recursive(l: List[Int], log: Int, idx: Int, size: Int, halfSize: Int): List[Int] = {
    if (idx >= l.size || log < 0)  // terminal case: end of the list
      Nil
    else if (idx < l.size / 2)  // first half of the list: increase the jump size
      l(idx) :: recursive(l, log   1, idx   math.pow(2, log).toInt, size, halfSize)
    else  // second half of the list: decrease the jump size
      l(idx) :: recursive(l, log - 1, idx   math.pow(2, log-1).toInt, size, halfSize)
  }
  // call the recursive function with initial parameters
  recursive(list, 0, 0, list.size, list.size / 2)
}

但是,如果 2 過于激進,則按次冪跳躍。如果您靠近串列的中間,則下一次跳躍將在最后結束,您將無法獲得漸進式跳躍衰減。

另一種解決方案是每次將跳轉大小增加一個,而不是使用 2 的冪。當您靠近串列中間時,您還可以保持一個恒定的跳轉大小,以避免在開始前的后半部分跳過太多值減少跳躍大小:

def filter2(list: List[Int]) = {
  def recursive(l: List[Int], jumpsize: Int, idx: Int, size: Int, halfSize: Int): List[Int] = {
    if (idx >= l.size)  // terminal case: end of the list
      Nil
    else if (idx   jumpsize < l.size/2)  // first half of the list: increase the jump size
      l(idx) :: recursive(l, jumpsize 1, idx   jumpsize, size, halfSize)
    else if (idx < l.size/2)  // around the middle of the list: keep the jump size
      l(idx) :: recursive(l, jumpsize, idx   jumpsize, size, halfSize)
    else {  // second half of the list: decrease the jump size
      val nextJumpSize = jumpsize - 1
      l(idx) :: recursive(l, nextJumpSize, idx   nextJumpSize, size, halfSize)
    }
  }
  // call the recursive function with initial parameters
  recursive(list, 1, 0, list.size, list.size / 2)
}

在我看來,這個版本的結果要好一些:

val list = (0 to 22).toList  ->  List(0, 1, 3, 6, 10, 15, 19, 22)

uj5u.com熱心網友回復:

對于某些極端情況,您的問題不是很清楚,這是我的解決方案:

scala> def filter[A](seq: Seq[A], n: Int = 1): Seq[A] = seq match {
     |   case Nil    => Nil
     |   case Seq(x) => Seq(x)
     |   case _      => seq.head  : filter(seq.drop(n).dropRight(2*n), 2*n) :  seq.last
     | }
def filter[A](seq: Seq[A], n: Int): Seq[A]

scala> filter(0 to 13)
val res0: Seq[Int] = List(0, 1, 3, 7, 11, 13)

scala> filter(0 to 100)
val res1: Seq[Int] = List(0, 1, 3, 7, 15, 31, 38, 70, 86, 94, 98, 100) //  I am not sure if 38 should in the result

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/463275.html

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