如何：在Swift中映射，缩小和过滤

由Reinder de Vries撰写于2017年5月3日在App Development中

Swift的编程功能Map，Reduce和Filter可能难以挑战。 特别是，如果您总是编写for循环来解决迭代问题！

Map，Reduce和Filter函数来自函数编程领域。 在Swift中，您可以使用Map，Reduce和Filter遍历诸如Array和Dictionary集合类型，而无需使用for循环。

在构建应用程序时，通常使用过程式或面向对象的编程方式。 函数式编程是不同的：它仅处理函数。 没有变量，没有“状态”，没有for循环-只是函数。

Swift编程语言非常适合于函数式编程。 但是，您无需严格地编写功能代码，只需采用功能编程中的概念（例如Map，Reduce和Filter）即可帮助您学习如何更好地编写代码。

Map，Reduce和Filter通常被称为高阶函数 ，因为这些函数将一个函数（一个闭包）作为输入，而将返回函数作为输出。 严格来说，Swift将在使用高阶函数时返回操作（即映射数组）的结果，而“纯”函数语言将返回函数的集合。

如果您在想：“伙计，我不需要功能编程或数据处理，因为我的应用程序不需要这样做！” —不要在这里停下来。

在最近的应用程序项目中，我多次使用过Map，Reduce和Filter：

• 过滤成本/收入值，使其达到一定阈值，然后再将其包含在折线图中
• 将成千上万的电影评分降低为一个平均评分
• 在此Photo App模板中的标签上映射一些操作（小写，删除“＃”）

您当然可以通过for循环解决所有这些问题，但是您会发现使用map，reduce和filter函数可以使代码更简洁，可读性和性能更高。

在本指南中，您将学习如何使用地图，缩小和过滤功能。 您将对集合类型 （如Array执行这些功能。

以下是简要概述：

• map函数遍历集合中的每个项目，并对集合中的每个元素执行操作
• reduce函数循环遍历集合中的每个项目，并将它们组合为一个值
• filter函数遍历集合中的每个项目，并返回仅包含满足包含条件的项目的集合

换句话说：

• map功能将功能应用于集合中的每个项目。 考虑将一组值“映射”到另一组值。
• reduce函数将一个集合变成一个值。 可以认为它实际上是将多个值减少为一个值。
• filter函数仅返回通过if -statement条件且仅当该条件导致true的值的数组。

有趣的事实： MapReduce是基本的大数据处理概念，其中对集合并行执行密集操作。 一个示例是将一本书的页面概括为一个单词（映射），然后将这些单词存储在字母框中（减少）。

跳至相关章节：

• 使用地图功能
• 使用减少功能
• 使用过滤功能
• 链接图，缩小和过滤
• 结论

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map 函数遍历集合中的每个项目，并对集合中的每个元素进行操作。 它返回操作所应用到的结果项的数组。

让我们看一个例子。 假设您要转换为华氏温度，并在摄氏有一系列温度。

您可以使用for循环：

 设celcius = [-5.0、10.0、21.0、33.0、50.0] 
  var fahrenheit：[Double] = []表示摄氏{ 
 华氏度+ = [值*（9/5）+ 32] 
  }打印（华氏度） 
  //输出：[23.0、50.0、69.8、91.4、122.0] 

尽管代码可以正常工作，但它不是最有效的。 您需要一个可变的“帮助程序”变量fahrenheit来存储计算的转换，同时还要进行转换，而转换本身需要3行代码。

使用map函数签出代码示例：

 设celcius = [-5.0、10.0、21.0、33.0、50.0] 
  let华氏= celcius.map {$ 0 *（9/5）+ 32} 
 打印（华氏度） 
  //输出：[23.0、50.0、69.8、91.4、122.0] 

这里会发生什么？

• 首先，定义一个常量celcius ，其类型为Array of Double ，并使用一些随机的Celcius值进行初始化。
• 其次，在常数celcius上调用函数map 。 该函数有一个参数，即Closure ，它从Celcius转换为Fahrenheit。
• 最后，结果被打印出来。

让我们仔细看一下闭包 。 如果您以前使用过闭包，那么您会认识到简写的闭包语法 。 这是编码闭包的一种较短方法，并且省去了闭包的大部分语法。

基本上，您只能使用输入，如$0和方括号{ } 。 $0是闭包的第一个输入参数， {和}表示闭包的开始和结束。 如果闭包具有多个参数，则第二个参数为$1 ，第三个参数$1 $2 ，以此类推。

这是“扩展”代码示例的样子：

  let celcius = [-5.0，10.0，21.0，33.0，50.0] let fahrenheit = celcius.map（{（value：Double）-> Double in 
 返回值*（9/5）+ 32 
  }）print（华氏度） 

实际的map函数调用及其关闭是这样的：

  ... = celcius.map（{（value：Double）-> Double in 
 返回值*（9/5）+ 32 
  }） 

如您所见， map函数在数组celcius上调用。 这个map函数接受一个参数：闭包。

闭包的第一部分以{开头，表示此闭包具有一个Double类型的参数value ，并且应返回Double类型的值。 以return开头的闭包主体只是将Celcius的结果返回华氏转换。

如果将简写闭合语法与上面的扩展代码进行比较，则会看到：

• 省略函数括号(和) ，因为您可以在函数调用的最后一个参数为闭包时将其省略。
• 可以省略() -> in部分，因为Swift可以推断您使用一个Double参数作为输入，并且期望返回Double 。 现在您已经省略了value变量，可以使用缩写$0 。
• 还可以省略return语句，因为无论如何该闭合都将返回表达式的结果。

即使上面的代码示例使用Double类型，您也不限于这些类型。 map函数的结果类型可以与您输入的map函数类型不同，并且还可以在Dictionary上使用map 。

这是来自Photo App模板的更复杂的示例：

  ... 
  regex.matches（in：self，options：[]，range：NSRange（location：0，length：self.characters.count））。map { 
  string.substring（with：$ 0.range）.replacingOccurrences（of：“＃”，with：“”）.lowercased（） 
  } 
  ... 

在此示例中，将映射正则表达式的结果，删除#字符，然后将字符串转换为小写。

这就是您的map功能！

reduce 函数循环遍历集合中的每个项目，并将它们组合为一个值。 可以认为它实际上是将多个值减少为一个值。

Reduce功能可能是最难理解的Map，Reduce，Filter。 您如何从一组价值转变为一个价值？

一些例子：

• 创建多个值的总和，即3 + 4 + 5 = 12
• 连接字符串集合，即["Zaphod", "Trillian", "Ford"] = "Zaphod, Trillian, Ford"
• 平均一组值，即(7 + 3 + 10) / 3 = 7/3 + 3/3 + 10/3 = 6.667

在数据处理中，您可以想象出很多情况，例如像这样的简单操作会派上用场。 像以前一样，您可以使用for循环解决任何这些问题，但是reduce会更短，更快。

这是您使用reduce ：

 让值= [3，4，5] 
 让sum = values.reduce（0，+） 
 打印（总和） 
  //输出：12 

函数reduce带有两个参数，一个初始值和一个闭包。 如您在上面的示例中看到的，您可以使用诸如+ ， -或*的简单表达式替换此闭包。

同样，您也可以提供自己的闭包，以及简化的闭包语法，如下所示：

 让值= [7.0、3.0、10.0] 
 让avg：Double = values.reduce（0.0）{$ 0 +（$ 1 / Double（values.count））} 
 打印（平均） 
  //输出：6.667 

在上面的示例中，您正在计算三个值7、3、10的平均值。 因为所有类型都需要匹配，所以values数组， avg常量和values.count的类型均为Double 。

重要的是在此处注意，用于reduce函数的闭包有两个参数。 第一个是先前减少的结果，即函数的输出，用$0表示。 第二个是要减少的当前项，即当前迭代的输入，用$1表示。

如果您“扩展”前面的示例，闭包的输入将变得更加清晰，例如：

 让值= [7.0、3.0、10.0] 
 让avg = values.reduce（0.0，{（结果：Double，item：Double）-> Double in 
 返回结果+（item / Double（values.count）） 
  }） 
 打印（平均） 
  //输出：6.667 

在上面的示例中，您可以看到两个闭包参数result和item ，均为Double类型。 这也清楚了为什么reduce函数需要一个初始值-这是循环的第一次迭代的result ！

减少可能很难把握。 您正在对两个操作数（例如A + B执行一个运算，但是怎么可能只有一个结果呢？ 在集合中的所有项目中，哪些项目用作操作数？

看一下这个：

  3 + 4 + 5 + 6 
  （（3 + 4）+ 5）+ 6 
  3 + 4 = 7 
  7 + 5 = 12 
  12 + 6 = 18 

在上面的示例中，您使用+运算符添加数字列表。 在第二行上，您可以看到执行顺序，即首先执行3 + 4 。 在接下来的几行中，您可以看到3 + 4的结果被加到第三项5 ，结果为12 ，用作12 + 6的左侧操作数，结果为18 。

在Swift代码中，是这样的：

 让值= [3、4、5、6] 
 让sum = values.reduce（0，+） 
 打印（总和） 
  //输出：18 

在上面的示例中，第一次迭代需要初始值为0 ： 0 + 3 = 3 。

filter 函数循环遍历集合中的每个项目，并返回仅包含满足包含条件的项目的集合。 这就像将if-语句应用于集合，而只获取那些将条件传递回来的语句。

看看这个例子：

  let值= [11、13、14、17、21、33、22] 
 让偶数= values.filter {$ 0％2 == 0} 
 打印（偶数） 
  //输出：[14，22] 

在上面的示例中，您要从偶数中选择数字。

表达式$0 % 2 == 0使用余数运算符%来确定$0是否可被2整除。 如果操作的余数为0 ，则数字必须为偶数。

  5％2 == 0 
  //输出：false16％2 == 0 
  //输出：true 

5/2将1作为余数，而16/2将0作为余数，因此16必须是偶数。

您还可以看到上面的表达式返回Bool ，因此是true或false 。 您可以假设filter的闭包需要返回Bool ，然后仅返回通过条件的值数组，即返回true 。

这是前面的示例“扩展”，仅包括奇数 ：

  let值= [11、13、14、17、21、33、22] 
 让偶数= values.filter（{（value：Int）-> Bool in 
 返回值％2！= 0 
  }）打印（偶数） 
  //输出：[11、13、17、21、33] 

在示例中，闭包应该返回一个布尔值，用-> Bool表示。 它提供了一个参数（集合中的项目），并返回value % 2 != 0 。

您可以结合使用Map，Reduce和Filter功能吗？ 你当然可以！

假设我们有一班学生，每个学生都知道他们的出生年份。 您想对2000年或之后出生的所有学生的年龄求和。

这是您的操作方式：

 让年= [1989、1992、2003、1970、2014、2001、2015、1990、2000、1999] 
  let sum = years.filter（{$ 0> = 2000}）。map（{2017-$ 0}）。reduce（0，+） 
 打印（总和） 
  //输出：52 

上面的代码示例使用chaining ，您可以在其中链接函数，并将一个函数的结果用作另一个函数的输入。

换句话说，在filter函数的结果数组上调用map函数，在map函数的结果数组上调用reduce函数。

代码本身非常简单：

• 首先，您将任意出生年份的数组声明为整数。
• 然后，使用filter功能过滤该数组。 如果该值大于或等于2000 ，则它将包含在结果数组中。 在此必须注意，结果的大小小于年的大小，因为不包括1989这样的值！
• 然后，使用map功能对每个项目执行操作，计算学生在2017年的年龄。
• 最后，使用+操作将集合减小为一个值，创建所有年龄的总和。

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现在，如果要使用for循环编写所有代码，该怎么办？ 您至少需要3个for循环，1个if语句和3套辅助集合变量。 使用Map，Reduce和Filter，您只需两行代码即可完成操作，而不会损失可读性和性能。 太棒了！

Map，Reduce和Filter函数在许多编程语言（包括Java，JavaScript，Ruby和PHP）中具有同样强大的实现。 学习如何使用函数式编程概念来处理数据可能是一个挑战，但它无疑会节省您的时间，并使您的代码更简洁，可读性和性能更高。

学到更多？ 以下是有关Map，Reduce和Filter的Apple官方文档：

• 地图（_：）
• 降低（_：_：）
• 过滤（_：）