18-列表速构（Comprehension）

18-速构（Comprehension）

这参照了《Erlang/OTP in Action》译者的用辞。国内一些Python书（是的，Python也有这个概念）

中翻译为“推导式”、“递推式”。不过这里请不要纠结它翻译成啥，主要是弄明白它是啥。本章

（或者本文）中出现的话，一般翻译成“速构”或是保留英文。

“速构”是函数式语言中常见的概念，它大体上指的是用一套规则（比如从另一个列表，过滤掉一些元素）

来生成元素填充新列表。

国内一些Python书（是的，Python也有这个概念）中翻译为“推导式”、“递推式”。

这里不用纠结它的翻译，更重要的是需要弄明白它是什么。

这个概念我们在中学的数学课上其实就已经接触过，在大学高数中更为常见：

如```{ x | x ∈ N }```，字面上意思是其表示了一个集合，这个集合里所有元素属于自然数N范围

（也就是自然数集合）。

相关知识可见[WIKI](http://en.wikipedia.org/wiki/List_comprehension)。

如`{ x | x ∈ N }`这个表达式，字面上意思是：这是一个集合，

这个集合里每个元素x符合“x属于自然数N”这个条件。即，用自然数集合的所有元素来构成这个集合。

相关知识可参考[WIKI](http://en.wikipedia.org/wiki/List_comprehension)。

Elixir中，使用枚举类型（Enumerable，如列表）来做循环操作是很常见的，

通常还搭配过滤（filtering）和映射（mapping）行为。

速构（comprehensions）就是为此目的诞生的语法糖：把这些常见任务分组，放到特殊的`for`指令中表达出来。

Elixir中，使用枚举类型（如列表）来做循环操作是很常见的。对对象列表进行枚举时，

通常要有选择性地过滤掉其中一些元素，还有可能做一些变换。

列表速构（comprehensions）就是为此目的诞生的语法糖：把这些常见任务分组，

放到特殊的```for```中执行。

例如，我们可以这样，生成原列表中每个元素的平方：

例如，我们可以这样计算列表中每个元素的平方：

iex>for n<- [1,2,3,4],do: n* n

[1,4,9,16]

注意看，```<-```符号就是模拟自```∈```的形象。

这个例子用熟悉（当然，如果你高数课没怎么听那就另当别论）的数学符号表示就是：

这个例子用常见的编程语言去理解，基本上类似于foreach...in...什么的。但是更强大。

一个列表速构由三部分组成：生成器，过滤器和收集器。

速构由三部分组成：生成器，过滤器和收集式。

在上面的例子中，`n <- [1, 2, 3, 4]`就是生成器。

它字面意思上生成了即将要在速构中使用的数值。任何枚举类型（Enumerable）都可以传递给生成器表达式的右端：

##18.2-生成器和过滤器

在上面的例子中，```n <- [1, 2, 3, 4]```就是生成器。

它字面意思上生成了即将要在速构中使用的数值。任何枚举类型都可以传递给生成器表达式的右端：

iex>for n<-1..4,do: n* n

[1,4,9,16]

这个例子中的生成器是一个__范围__。

生成器表达式支持模式匹配，它会忽略所有不匹配的模式。

想象一下如果不用范围而是用一个键值列表，键只有```:good```和```:bad```两种，

来计算中间被标记成‘good’的元素的平方：

生成器表达式左操作数支持模式匹配，它会**忽略**所有不匹配的模式。

想象一下如果不用范围而是用一个键值列表作为生成器的数据源，它的键只有`:good`和`:bad`两种，

我们仅要计算键为‘:good’的元素值的平方：

iex> values= [good:1,good:2,bad:3,good:4]

iex>for {:good, n}<- values,do: n* n

[1,4,16]

过滤器能过滤掉某些产生的值。例如我们可以只对奇数进行平方运算：

除了使用模式匹配，过滤器也可以用来选择某些特定数值。

例如我们可以只选择3的倍数，而丢弃其它数值：

iex>requireInteger

iex>for n<-1..4,Integer.odd?(n),do: n* n

[1,9]

iex>multiple_of_3?=fn(n)->rem(n,3)==0end

iex>for n<-0..5,multiple_of_3?.(n),do: n* n

[0,9]

过滤器会保留所有判断结果是非nil或非false的值。

总的来说，速构比直接使用枚举或流模块的函数提供了更精确的表述。

不但如此，速构还接受多个生成器和过滤器。下面就是一个例子，代码接受目录列表，

速构过程会丢弃过滤器表达式结果为`false`或`nil`的值；其它值都会被保留。

总的来说，速构提供了比直接使用`Enum`或`Stream`模块的函数更精确的表达。

不但如此，速构还可以接受多个生成器和过滤器。下面就是一个例子，代码接受目录列表，

删除这些目录下的所有文件：

for dir<- dirs,

file<-File.ls!(dir),

path=Path.join(dir, file),

File.regular?(path)do

File.rm!(path)

file<-File.ls!(dir),

path=Path.join(dir, file),

File.regular?(path)do

File.stat!(path).size

需要记住的是，在速构中，变量赋值这种事应在生成器中进行。

因为在过滤器或代码块中的赋值操作不会反映到速构外面去。

多生成器还可以用来生成两个列表的笛卡尔积：

iex>for i<- [:a,:b,:c], j<- [1,2],do: {i, j}

[a:1,a:2,b:1,b:2,c:1,c:2]

关于多生成器、过滤器的更高级些的例子：计算毕达哥拉斯三元数（Pythagorean triples）。

毕氏三元数一组正整数满足`a * a + b * b = c * c`，让我们在文件`triples.exs`里写这个速构：

defpythagorean(n)when n>0do

for a<-1..n,

b<-1..n,

c<-1..n,

a+ b+ c<= n,

a*a+ b*b== c*c,

do: {a, b, c}

然后，在终端里：

iex>Triple.pythagorean(5)

[]

iex>Triple.pythagorean(12)

[{3,4,5}, {4,3,5}]

iex>Triple.pythagorean(48)

[{3,4,5}, {4,3,5}, {5,12,13}, {6,8,10}, {8,6,10}, {8,15,17},

{9,12,15}, {12,5,13}, {12,9,15}, {12,16,20}, {15,8,17}, {16,12,20}]

Finally, keep in mind that variable assignments inside the comprehension, be it in generators, filters or inside the block, are not reflected outside of the comprehension.

需要记住的是，在生成器、过滤器或者代码块中赋值的变量，不会暴露到速构外面去。

速构也支持比特串作为生成器，这种生成器在处理比特流时非常有用。

下面的例子中，程序接收一个表示像素颜色的二进制串（格式为<<像素1的R值，像素1的G值，像素1的B值，

像素2的R值，像素2的G...>>），把它转换为三元元组的列表：

速构也支持比特串作为生成器，而且这种生成器在组织处理比特串的流时非常有用。

下面的例子中，程序从二进制数据（表示为<<像素1的R值，像素1的G值，像素1的B值，

像素2的R值，像素2的G...>>）中接收一个像素的列表，把它们转换为元组：

iex> pixels=<<213,45,132,64,76,32,76,0,0,234,32,15>>

iex>for<<r::8, g::8, b::8<- pixels>>,do: {r, g, b}

[{213,45,132},{64,76,32},{76,0,0},{234,32,15}]

[{213,45,132},{64,76,32},{76,0,0},{234,32,15}]

比特串生成器可以和“普通的”枚举类型生成器混合使用，过滤器也是。

在上面的例子中，速构返回一个列表作为结果。

但是，通过使用```:into```选项，速构的结果可以插入到一个不同的数据结构中。

例如，你可以使用比特串生成器加上```:into```来轻松地构成无空格字符串：

在上面的例子中，速构返回列表作为结果。

但是，通过使用```:into```选项，速构的结果可以插入到不同的数据结构中。

例如，你可以使用比特串生成器加上```:into```来轻松地移除字符串中的空格：

iex>for<<c<-" hello world">>, c!=?\s,into:"",do:<<c>>

集合、图以及其他字典类型都可以传递给```:into```选项。总的来说，```:into```接受任何实现了_Collectable_协议的数据结构。

集合、图、其他字典类型都可以传递给`:into`选项。总的来说，`:into`接受任何实现了_Collectable_协议的数据结构。

`:into`选项一个常见的作用是，不用操作键，而改变图中元素的值：

iex>for {key, val}<- %{"a"=>1,"b"=>2},into: %{},do: {key, val* val}

%{"a"=>1,"b"=>4}

再来一个使用流的例子。因为`IO`模块提供了流（既是Enumerable也是Collectable）。

你可以使用速构实现一个回声终端，让其返回任何输入的字母的大写形式：

例如，IO模块提供了流。流既是Enumerable也是Collectable。

你可以使用速构实现一个回声终端，让其返回任何输入的东西的大写形式：

iex> stream=IO.stream(:stdio,:line)

iex>for line<- stream,into: streamdo

现在在终端中输入任意字符串，你会看到同样的内容以大写形式被打印出来。

不幸的是，这个例子会让你的shell陷入到该速构代码中，只能用Ctrl+C两次来退出。

不幸的是，这个例子会让你的shell陷入到该速构代码中，只能用Ctrl+C两次来退出:-)。