使用Java 8实现递归lambda函数

时间:2013-10-17 14:34:43

标签: java recursion lambda java-8

Java 8引入了lambda函数,我想实现像factorial这样的东西:

 IntToDoubleFunction fact = x -> x == 0 ? 1 : x * fact.applyAsDouble(x-1);

编译返回

  error: variable fact might not have been initialized

如何参考功能本身。类是匿名的但实例存在:它被称为fact

25 个答案:

答案 0 :(得分:39)

我通常使用(一次为所有功能接口定义)通用助手类,它包装了功能接口类型的变量。 这种方法解决了局部变量初始化的问题,并使代码看起来更清晰。

如果出现此问题,代码将如下所示:

// Recursive.java
// @param <I> - Functional Interface Type
public class Recursive<I> {
    public I func;
}

// Test.java
public double factorial(int n) {

    Recursive<IntToDoubleFunction> recursive = new Recursive<>();
    recursive.func = x -> (x == 0) ? 1 : x * recursive.func.applyAsDouble(x - 1);

    return recursive.func.applyAsDouble(n);
}

答案 1 :(得分:16)

一种方法是编写一个辅助函数helper,它接受​​一个函数和一个数字作为参数,然后编写你真正想要的函数fact = helper(helper,x)

像这样:

BiFunction<BiFunction, Double, Double> factHelper =
        (f, x) -> (x == 0) ? 1.0 : x*(double)f.apply(f,x-1);
Function<Double, Double> fact =
        x -> factHelper.apply(factHelper, x);

在我看来,这比依赖于角落案例语义更优雅,例如一个捕获对可变结构的引用的闭包,或者允许自引用并警告“可能没有初始化”。< / p>

但是,由于Java的类型系统,它不是一个完美的解决方案 - 泛型不能保证ffactHelper的参数与factHelper的类型相同(即相同的输入类型和输出类型),因为那将是一个无限嵌套的泛型。

因此,相反,更安全的解决方案可能是:

Function<Double, Double> fact = x -> {
    BiFunction<BiFunction, Double, Double> factHelper =
        (f, d) -> (d == 0) ? 1.0 : d*(double)f.apply(f,d-1);
    return factHelper.apply(factHelper, x);
};

factHelper不完美的泛型类型产生的代码气味现在包含在lambda中(或者,我敢说,封装),确保factHelper永远不会在不知不觉中被调用

答案 2 :(得分:13)

本地和匿名类以及lambdas在创建时按值捕获局部变量。因此,他们不可能通过捕获局部变量来引用自己,因为在创建它们时,指向它们的值还不存在。

本地和匿名类中的代码仍然可以使用this引用自己。但是,lambda中的this不是指lambda;它指的是来自外部范围的this

您可以捕获可变数据结构,例如数组:

IntToDoubleFunction[] foo = { null };
foo[0] = x -> { return  ( x == 0)?1:x* foo[0].applyAsDouble(x-1);};

虽然不是一个优雅的解决方案。

答案 3 :(得分:7)

如果你发现自己经常需要做这种事情,另一种选择是创建一个辅助接口和方法:

public static interface Recursable<T, U> {
    U apply(T t, Recursable<T, U> r);
}

public static <T, U> Function<T, U> recurse(Recursable<T, U> f) {
    return t -> f.apply(t, f);
}

然后写:

Function<Integer, Double> fact = recurse(
    (i, f) -> 0 == i ? 1 : i * f.apply(i - 1, f));

(虽然我通常使用引用类型执行此操作,但您也可以创建基本特定版本。)

这借用了The Little Lisper的一个老技巧来制作未命名的功能。

我不确定我是否会在生产代码中执行此操作,但这很有趣......

答案 4 :(得分:2)

使用累加器的另一个版本,以便可以优化递归。 已移至通用接口定义。

Function<Integer,Double> facts = x -> { return  ( x == 0)?1:x* facts.apply(x-1);};
BiFunction<Integer,Double,Double> factAcc= (x,acc) -> { return (x == 0)?acc:factAcc.apply(x- 1,acc*x);};
Function<Integer,Double> fact = x -> factAcc.apply(x,1.0) ;

public static void main(String[] args) {
   Test test = new Test();
   test.doIt();
}

 public void doIt(){
int val=70;
System.out.println("fact(" + val + ")=" + fact.apply(val));
}
}

答案 5 :(得分:2)

您可以将递归lambda定义为实例或类变量:

static DoubleUnaryOperator factorial = x -> x == 0 ? 1
                                          : x * factorial.applyAsDouble(x - 1);

例如:

class Test {
    static DoubleUnaryOperator factorial = x -> x == 0 ? 1
                                             : x * factorial.applyAsDouble(x - 1));
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(factorial.applyAsDouble(5));
    }
}

打印120.0

答案 6 :(得分:2)

public class Main {
    static class Wrapper {
        Function<Integer, Integer> f;
    }

    public static void main(String[] args) {
        final Wrapper w = new Wrapper();
        w.f = x -> x == 0 ? 1 : x * w.f.apply(x - 1);
        System.out.println(w.f.apply(10));
    }
}

答案 7 :(得分:2)

一种解决方案是将此函数定义为INSTANCE属性。

import java.util.function.*;
public class Test{

    IntToDoubleFunction fact = x -> { return  ( x == 0)?1:x* fact.applyAsDouble(x-1);};

    public static void main(String[] args) {
      Test test = new Test();
      test.doIt();
    }

    public void doIt(){
       System.out.println("fact(3)=" + fact.applyAsDouble(3));
    }
}

答案 8 :(得分:2)

以下作品但看起来确实很神秘。

import java.util.function.Function;

class recursion{

Function<Integer,Integer>  factorial_lambda;  // The positions of the lambda declaration and initialization must be as is.

public static void main(String[] args) {  new recursion();}

public recursion() {
 factorial_lambda=(i)->{
        if(i==1)
            return 1;
        else
            return i*(factorial_lambda.apply(i-1));
    };
    System.out.println(factorial_lambda.apply(5));
 }
}

// Output 120

答案 9 :(得分:2)

有点像第一个回复...

public static Function<Integer,Double> factorial;

static {
    factorial = n -> {
        assert n >= 0;
        return (n == 0) ? 1.0 : n * factorial.apply(n - 1);
    };
}

答案 10 :(得分:1)

在使用Fibonacci作为可能的用例的Lambdas讲座中遇到了这个问题。

你可以像这样制作一个递归的lambda:

import java.util.function.Function;

public class Fib {

   static Function<Integer, Integer> fib;

   public static void main(String[] args) {
       fib = (n) -> { return n > 1 ? fib.apply(n-1) + fib.apply(n-2) : n; };

       for(int i = 0; i < 10; i++){
           System.out.println("fib(" + i + ") = " + fib.apply(i));
       }
   }
}

你有什么要记住的?

  • Lambda在执行时进行评估 - &gt;它们可能是递归的

  • 在另一个lambda中使用lambda变量需要 要初始化的变量 - &gt;在定义递归lambda之前你 必须用foo值定义它

  • 在lambda中使用本地lambda变量需要变量 是最终的,因此无法重新定义 - &gt; 使用类/对象 lambda 的变量,因为它是使用默认值

  • 初始化的

答案 11 :(得分:1)

Java 8的另一个递归因子

public static int factorial(int i) {
    final UnaryOperator<Integer> func = x -> x == 0 ? 1 : x * factorial(x - 1);
    return func.apply(i);
}

答案 12 :(得分:1)

@IanRobertson很好,事实上,您可以将静态“工厂”移到接口本身的主体中,从而将其完全封装:

public static interface Recursable<T, U> {
        U apply(T t, Recursable<T, U> r);

        public static <T, U> Function<T, U> recurseable(Recursable<T, U> f) {
            return t -> f.apply(t, f);
        }
}

这是到目前为止我所看到的最干净的解决方案/答案……尤其是因为“事实”的调用是“自然地”编写的:fac.apply(n)是一元函数所希望看到的就像fac()

答案 13 :(得分:1)

答案是:您必须在名称变量调用applyAsDouble函数之前使用 this :-

IntToDoubleFunction fact = x -> x == 0 ? 1 : x * this.fact.applyAsDouble(x-1);

如果您将事实定为最终事实,也将适用

final IntToDoubleFunction fact = x -> x == 0 ? 1 : x * this.fact.applyAsDouble(x-1);

我们可以在此处使用功能界面 UnaryOperator 。一元运算符,始终返回其输入参数。

1)只需添加。函数名称之前,如:

UnaryOperator<Long> fact = x -> x == 0 ? 1  : x * this.fact.apply(x - 1 );

此操作将避免“在定义字段之前无法引用字段”

2)如果您希望使用静态字段,只需将其替换为类的名称:

static final UnaryOperator<Long> fact = x -> x== 0? 1: x * MyFactorial.fact.apply(x - 1 );

答案 14 :(得分:1)

考虑到&#34;这个&#34;在lambda中引用包含类,下面编译时没有错误(当然还有添加的依赖项):

data[0][0:1439,1]

答案 15 :(得分:1)

您也可以通过创建一个大小为1的最终数组(比如Function [])将其定义为局部变量,然后将该函数分配给元素0.如果您需要确切的语法,请告诉我

答案 16 :(得分:1)

我今年在JAX上听说过,&#34; lambads不支持递归&#34;。这句话的意思是&#34;这个&#34; lambda里面总是指周围的类。

但我设法定义 - 至少我如何理解术语&#34;递归&#34; - 一个递归的lambda,就像那样:

interface FacInterface {
  int fac(int i);
}
public class Recursion {
  static FacInterface f;
  public static void main(String[] args)
  {
    int j = (args.length == 1) ? new Integer(args[0]) : 10;
    f = (i) -> { if ( i == 1) return 1;
      else return i*f.fac( i-1 ); };
    System.out.println( j+ "! = " + f.fac(j));
  }
}

将其保存在文件中&#34; Recursion.java&#34;并使用两个命令&#34; javac Recursion.java&#34;和#34; java递归&#34;它对我有用。

clou是保持lambda必须在周围类中作为字段变量实现的接口。 lambda可以引用该字段,该字段不会隐式最终。

答案 17 :(得分:0)

在这里选择答案的通用主题是,lambda可以递归,只要它们具有固定的参考点即可(因此,基于类/接口的答案,例如@assylias@Andrey Morozov,{{ 3}}等。

我真的很喜欢@Ian Robertson的答案,它提供了成员变量解决方法,但是我担心要使用的lambda函数是否要引用包含函数范围内的其他变量。当然,它将在赋值时评估这些本地引用,并将结果函数放入成员变量中,该变量可以由类中的其他方法访问。听起来不... 正确(如果包含方法本身被递归调用,可能会很有趣)。

以下是基于类的解决方案的一种变体,其表达形式接近于OP的原始单行lambda,但Eclipse对此并不抱怨。

IntToDoubleFunction fact = new IntToDoubleFunction() {
    @Override
    public double applyAsDouble(int x) {
        return x == 0 ? 1 : x * this.applyAsDouble(x-1);
    }
};

{}当然会创建一个匿名类,并因此为lambda的评估创建一个带有参考点的新范围,其附加好处是仍在包含函数自己的范围之内,因此也包含“兄弟”变量。

答案 18 :(得分:0)

您也可以自己定义接口,以便在调用过程中将其本身作为参数传递。例如

interface MyOwnFunction<T,R>{
    R apply(MyOwnFunction<T,R> self,T arg);
}

答案 19 :(得分:0)

尝试一下。

Function<Integer, Integer> factorial = n ->
    new Object() {
        Function<Integer, Integer> fact = n -> n <= 0 ? 1 : this.fact.apply(n - 1) * n;
    }.fact.apply(n);

System.out.println(factorial.apply(10));

输出

3628800

答案 20 :(得分:0)

您可以使用此类创建递归函数:

public class Recursive<I> {
    private Recursive() {

    }
    private I i;
    public static <I> I of(Function<RecursiveSupplier<I>, I> f) {
        Recursive<I> rec = new Recursive<>();
        RecursiveSupplier<I> sup = new RecursiveSupplier<>();
        rec.i = f.apply(sup);
        sup.i = rec.i;
        return rec.i;
    }
    public static class RecursiveSupplier<I> {
        private I i;
        public I call() {
            return i;
        }
    }
}

然后你可以使用lambda和你的功能界面的定义在一行中使用任何功能界面,如下所示:

Function<Integer, Integer> factorial = Recursive.of(recursive ->
        x -> x == 0 ? 1 : x * recursive.call().apply(x - 1));
System.out.println(factorial.apply(5));

我发现它非常直观且易于使用。

答案 21 :(得分:0)

public class LambdaExperiments {

  @FunctionalInterface
  public interface RFunction<T, R> extends Function<T, R> {
    R recursiveCall(Function<? super T, ? extends R> func, T in);

    default R apply(T in) {
      return recursiveCall(this, in);
    }
  }

  @FunctionalInterface
  public interface RConsumer<T> extends Consumer<T> {
    void recursiveCall(Consumer<? super T> func, T in);

    default void accept(T in) {
      recursiveCall(this, in);
    }
  }

  @FunctionalInterface
  public interface RBiConsumer<T, U> extends BiConsumer<T, U> {
    void recursiveCall(BiConsumer<T, U> func, T t, U u);

    default void accept(T t, U u) {
      recursiveCall(this, t, u);
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    RFunction<Integer, Integer> fibo = (f, x) -> x > 1 ? f.apply(x - 1) + f.apply(x - 2) : x;

    RConsumer<Integer> decreasingPrint = (f, x) -> {
      System.out.println(x);
      if (x > 0) f.accept(x - 1);
    };

    System.out.println("Fibonnaci(15):" + fibo.apply(15));

    decreasingPrint.accept(5);
  }
}

在我的测试中,这是我可以为本地递归lambdas实现的最好的。 它们也可以在流中使用,但是我们忽略了目标类型的简单性。

答案 22 :(得分:0)

这是一种不依赖副作用的解决方案。为了使目的有趣,让我们说你想要在递归上进行抽象(否则实例字段解决方案是完全有效的)。 诀窍是使用匿名类来获取'this'引用:

public static IntToLongFunction reduce(int zeroCase, LongBinaryOperator reduce) {
  return new Object() {
    IntToLongFunction f = x -> x == 0
                               ? zeroCase
                               : reduce.applyAsLong(x, this.f.applyAsLong(x - 1));
  }.f;
}

public static void main(String[] args) {
  IntToLongFunction fact = reduce(1, (a, b) -> a * b);
  IntToLongFunction sum = reduce(0, (a, b) -> a + b);
  System.out.println(fact.applyAsLong(5)); // 120
  System.out.println(sum.applyAsLong(5)); // 15
}

答案 23 :(得分:0)

问题是,lambda函数想要对final变量进行操作,而我们需要一个可变的Function - 引用,可以用我们的lambda替换。

最简单的技巧似乎是将变量定义为成员变量,编译器不会抱怨。

我将我的示例更改为使用IntUnaryOperator而不是IntToDoubleFunction,因为我们只是在Integers进行操作。

import org.junit.Test;
import java.util.function.IntUnaryOperator;
import static org.junit.Assert.assertEquals;

public class RecursiveTest {
    private IntUnaryOperator operator;

    @Test
    public void factorialOfFive(){
        IntUnaryOperator factorial = factorial();
        assertEquals(factorial.applyAsInt(5), 120); // passes
    }

    public IntUnaryOperator factorial() {
        return operator = x -> (x == 0) ? 1 : x * operator.applyAsInt(x - 1);
    }
}

答案 24 :(得分:-2)

我没有Java8编译器方便,所以无法测试我的答案。但如果你将'fact'变量定义为final,它会起作用吗?

final IntToDoubleFunction fact = x -> {
    return  ( x == 0)?1:x* fact.applyAsDouble(x-1);
};