在 Scala 中展平任意嵌套集合的通用、类型安全的方法？

Question

有时我会花一些时间来玩 Scala，尽管我无法在自己的工作中使用它（到目前为止），但它的混合功能对我很有吸引力。对于踢球，我决定以最通用的方式尝试前几个 99 Haskell Problems — 操作并返回任何类型的适用集合。前几个问题并不太难，但我发现自己被flatten 完全阻碍了。我就是不知道怎么打这样的东西。

具体来说我的问题：是否可以编写一个类型安全的函数来展平任意嵌套的SeqLikes？比如说，

flatten(List(Array(List(1, 2, 3), List(4, 5, 6)), Array(List(7, 8, 9), List(10, 11, 12))))

会回来

List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12): List[Int]

？请注意，这与 Haskell 和 Scala 问题集中的问题并不完全相同。我正在尝试编写一个函数，该函数不是扁平化异构列表，而是扁平化同质但嵌套的序列。

在网上搜索时，我找到了该问题的 translation into Scala，但它运行并返回 List[Any]。我是否正确，这需要某种类型的递归？还是我把它弄得更难了？

Answer 1

以下适用于 Scala 2.10.0-M7。您将需要为Array 支持添加额外的案例，并可能对其进行改进以具有更具体的输出集合类型，但我想这一切都可以从这里开始：

sealed trait InnerMost {
  implicit def innerSeq[A]: CanFlatten[Seq[A]] { type Elem = A } =
    new CanFlatten[Seq[A]] {
      type Elem = A
      def flatten(seq: Seq[A]): Seq[A] = seq
    }
}
object CanFlatten extends InnerMost {
  implicit def nestedSeq[A](implicit inner: CanFlatten[A]) 
  : CanFlatten[Seq[A]] { type Elem = inner.Elem } =
    new CanFlatten[Seq[A]] {
      type Elem = inner.Elem
      def flatten(seq: Seq[A]): Seq[inner.Elem] =
        seq.flatMap(a => inner.flatten(a))
    }
}
sealed trait CanFlatten[-A] {
  type Elem
  def flatten(seq: A): Seq[Elem]
}

implicit final class FlattenOp[A](val seq: A)(implicit val can: CanFlatten[A]) {
  def flattenAll: Seq[can.Elem] = can.flatten(seq)
}

// test        
assert(List(1, 2, 3).flattenAll == Seq(1, 2, 3))
assert(List(Seq(List(1, 2, 3), List(4, 5, 6)), Seq(List(7, 8, 9),
                List(10, 11, 12))).flattenAll == (1 to 12).toSeq)

Answer 2

似乎正确的做法是调用.flatten 正确的次数：

scala> val x = List(Array(List(1, 2, 3), List(4, 5, 6)), Array(List(7, 8, 9), List(10, 11, 12)))
x: List[Array[List[Int]]] = List(Array(List(1, 2, 3), List(4, 5, 6)), Array(List(7, 8, 9), List(10, 11, 12)))

scala> x.flatten.flatten
res0: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)

由于 Scala 是类型化的，因​​此您总是可以提前知道特定变量的嵌套深度。由于您提前知道这一点，因此处理任意结构没有太大价值，就好像您不确定需要调用多少次 .flatten。

Answer 3

您面临着他们在 Haskell solution 中描述的相同问题：Scala 中没有异构的 List。幸运的是，您可以遵循他们在 Haskell 解决方案中所采用的完全相同的路径。

定义一些可以嵌套的数据类型：

sealed trait NestedList[A]
case class Elem[A](a: A) extends NestedList[A]
case class AList[A](a: List[NestedList[A]]) extends NestedList[A]

然后为该类型编写一个通用的 flatten 函数：

def flatten[A](l: NestedList[A]): List[A] = l match {
  case Elem(x) => List(x)
  case AList(x :: xs) => flatten(x) ::: flatten(AList(xs))
  case AList(Nil) => Nil
}

甚至

def flatten[A](l: NestedList[A]): List[A] = l match {
  case Elem(x) => List(x)
  case AList(x) => x.flatMap(flatten)
}

用法：

flatten(AList(Elem(1) :: Elem(2) :: AList(Elem(3) :: Nil) :: Nil))

当然，我们也可以将其作为方法直接添加到 NestedList 特征中。