如何在Scala中擴展一組Integer？

Question

如何在Scala中編寫自定義整數集？具體而言，我想要一個具有以下屬性的類：

1. 它是不可變的。
2. 它擴展了Set的特質。
3. 所有集合操作都會根據需要返回此類型的另一個對象。
4. 它在其構造函數中使用整數參數的變量列表。
5. 其字符串表示形式是逗號分隔的由花括號包圍的元素列表。
6. 它定義了一個方法mean，它返回元素的平均值。

例如：

CustomIntSet(1,2,3) & CustomIntSet(2,3,4) // returns CustomIntSet(2, 3) 
CustomIntSet(1,2,3).toString // returns {1, 2, 3} 
CustomIntSet(2,3).mean // returns 2.5 

（1）和（2）確保該對象確實在合適的Scala方式的東西。 （3）要求構建器代碼正確寫入。 （4）確保構造函數可以被定製。 （5）是如何覆蓋現有toString實現的示例。 （6）是如何添加新功能的示例。

這應該使用最少的源代碼和樣板文件來完成，儘可能使用已經存在於Scala語言中的功能。

我已經問了couplequestions瞭解了任務的各個方面，但我認爲這個涵蓋了整個問題。目前爲止，我得到的最好的response是使用SetProxy，這很有幫助，但是失敗了（3）。我已經在第二版編程Scala中深入研究了「Scala Collections的體系結構」一章並查閱了各種在線示例，但仍然不知所云。

我這樣做的目標是寫一篇博客文章，比較Scala和Java處理這個問題的設計權衡，但在此之前我必須真正編寫Scala代碼。我不認爲這會很困難，但它一直是，我承認失敗。

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經過幾天后，我想出了以下解決方案。

package example 

import scala.collection.{SetLike, mutable} 
import scala.collection.immutable.HashSet 
import scala.collection.generic.CanBuildFrom 

case class CustomSet(self: Set[Int] = new HashSet[Int].empty) extends Set[Int] with SetLike[Int, CustomSet] { 
    lazy val mean: Float = sum/size 

    override def toString() = mkString("{", ",", "}") 

    protected[this] override def newBuilder = CustomSet.newBuilder 

    override def empty = CustomSet.empty 

    def contains(elem: Int) = self.contains(elem) 

    def +(elem: Int) = CustomSet(self + elem) 

    def -(elem: Int) = CustomSet(self - elem) 

    def iterator = self.iterator 
} 

object CustomSet { 
    def apply(values: Int*): CustomSet = new CustomSet ++ values 

    def empty = new CustomSet 

    def newBuilder: mutable.Builder[Int, CustomSet] = new mutable.SetBuilder[Int, CustomSet](empty) 

    implicit def canBuildFrom: CanBuildFrom[CustomSet, Int, CustomSet] = new CanBuildFrom[CustomSet, Int, CustomSet] { 
    def apply(from: CustomSet) = newBuilder 

    def apply() = newBuilder 
    } 

    def main(args: Array[String]) { 
    val s = CustomSet(2, 3, 5, 7) & CustomSet(5, 7, 11, 13) 
    println(s + " has mean " + s.mean) 
    } 
} 

這似乎符合上述所有條件，但它有很多樣板。我發現以下Java版本更容易理解。

import java.util.Collections; 
import java.util.HashSet; 
import java.util.Iterator; 

public class CustomSet extends HashSet<Integer> { 
    public CustomSet(Integer... elements) { 
     Collections.addAll(this, elements); 
    } 

    public float mean() { 
     int s = 0; 
     for (int i : this) 
      s += i; 
     return (float) s/size(); 
    } 

    @Override 
    public String toString() { 
     StringBuilder sb = new StringBuilder(); 
     for (Iterator<Integer> i = iterator(); i.hasNext();) { 
      sb.append(i.next()); 
      if (i.hasNext()) 
       sb.append(", "); 
     } 
     return "{" + sb + "}"; 
    } 

    public static void main(String[] args) { 
     CustomSet s1 = new CustomSet(2, 3, 5, 7, 11); 
     CustomSet s2 = new CustomSet(5, 7, 11, 13, 17); 

     s1.retainAll(s2); 

     System.out.println("The intersection " + s1 + " has mean " + s1.mean()); 
    } 
} 

這是糟糕的，因爲Scala的賣點之一是它比Java更簡潔和乾淨。

Scala版本中有很多不透明的代碼。 SetLike,newBuilder和canBuildFrom都是語言樣板文件：它們與用大括號編寫套件或採取一種方法無關。我幾乎可以接受它們作爲您爲Scala的不可變收藏類庫支付的價格（目前接受不變性作爲不合格產品），但是仍留下contains,+,-和iterator，這些只是樣板直通代碼。 它們至少和getter和setter函數一樣醜陋。

看來斯卡拉應該提供一種不寫Set接口樣板的方法，但我無法弄清楚。我嘗試使用SetProxy和擴展具體HashSet類而不是摘要Set，但這兩個都給編譯器錯誤編寫錯誤。

有沒有寫這個代碼不contains，+，-，並且iterator定義的方式，或者是上面的我能做到的最好？

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繼axel22建議下面我寫了一個簡單的實現，它利用了非常有用的，如果不幸名爲皮條客我的圖書館模式。

package example 

class CustomSet(s: Set[Int]) { 
    lazy val mean: Float = s.sum/s.size 
} 

object CustomSet { 
    implicit def setToCustomSet(s: Set[Int]) = new CustomSet(s) 
} 

有了這個，你剛剛實例Set！而非CustomSet S和需要採取的意思是隱式轉換。

scala> (Set(1,2,3) & Set(2,3,5)).mean 
res4: Float = 2.0 

這滿足了我大部分原來的願望清單，但仍然失敗了項目（5）。

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東西axel22在評論中說，下面得到的，爲什麼我問這個問題的心臟。

至於繼承，不可變的（集合）類不容易 繼承一般...

這廣場憑我的經驗，但是從語言設計的角度有什麼不對勁這裏。 Scala是一種面向對象的語言。 （當我看到馬丁奧德斯基去年發表演講時，這是他突出強調的哈斯克爾的賣點。）不變性是明確的首選操作模式。斯卡拉的收藏類被吹捧爲其對象庫的王冠之寶。然而，當你想擴展一個不可變的集合類時，你會遇到所有這種非正式的傳說，以「不要那樣做」或「除非你知道你在做什麼真的」。通常類的要點是使它們易於擴展。 （畢竟，集合類沒有標記爲final。）我正在試圖確定這是Scala中的設計缺陷還是我沒有看到的設計權衡。

Answer 1

除了可以使用隱式類和值類作爲擴展方法添加的mean之外，標準庫中的immutable.BitSet類應支持您列出的所有屬性。也許你可以在實現中找到一些提示，特別是出於提高效率的目的。

你寫了很多代碼來實現上面的委託，但是你可以用Java繼承類繼承類似的東西 - 注意編寫自定義集的委託版本也需要更多的Java樣板。

也許宏將在未來允許您編寫自動生成委託樣板文件的代碼 - 在此之前，舊版本爲AutoProxy編譯器插件。