类型安全的矩形多维数组类型

时间:2012-07-17 06:58:35

标签: arrays scala collections types multidimensional-array

如何在Scala中表示矩形二维(或多维)数组数据结构?

也就是说,每行具有相同的长度,在编译时验证,但维度是在运行时确定的?

Seq[Seq[A]]具有所需的接口,但它允许用户提供“参差不齐”的数组,这可能导致运行时失败。

Seq[(A, A, A, A, A, A)](和类似的)确实验证长度是否相同,但它也强制在编译时指定此长度。

示例界面

这是我的意思的一个示例界面(当然,内部维度不必是元组;它可以指定为列表或其他类型):

// Function that takes a rectangular array
def processArray(arr : RectArray2D[Int]) = {
    // do something that assumes all rows of RectArray are the same length
}

// Calling the function (OK)
println(processArray(RectArray2D(
    ( 0,  1,  2,  3),
    (10, 11, 12, 13),
    (20, 21, 22, 23)
)))
// Compile-time error
println(processArray(RectArray2D(
    ( 0,  1,  2,  3),
    (10, 11, 12),
    (20, 21, 22, 23, 24)
)))

3 个答案:

答案 0 :(得分:6)

使用Shapeless库的大小类型可以实现这一点:

import shapeless._

def foo[A, N <: Nat](rect: Seq[Sized[Seq[A], N]]) = rect

val a = Seq(Sized(1, 2, 3), Sized(4, 5, 6))
val b = Seq(Sized(1, 2, 3), Sized(4, 5))

现在foo(a)已编译,但foo(b)没有。

这使我们能够编写非常接近您所需界面的内容:

case class RectArray2D[A, N <: Nat](rows: Sized[Seq[A], N]*)

def processArray(arr: RectArray2D[Int, _]) = {
  // Run-time confirmation of what we've verified at compile-time.
  require(arr.rows.map(_.size).distinct.size == 1)
  // Do something.
}

// Compiles and runs.
processArray(RectArray2D(
  Sized( 0,  1,  2,  3),
  Sized(10, 11, 12, 13),
  Sized(20, 21, 22, 23)
))

// Doesn't compile.
processArray(RectArray2D(
  Sized( 0,  1,  2,  3),
  Sized(10, 11, 12),
  Sized(20, 21, 22, 23)
))

答案 1 :(得分:2)

使用封装以确保适当的尺寸。

final class Matrix[T]( cols: Int, rows: Int ) {
  private val container: Array[Array[T]] = Array.ofDim[T]( cols, rows )
  def get( col: Int, row: Int ) = container(col)(row)
  def set( col: Int, row: Int )( value: T ) { container(col)(row) = value } 
}

答案 2 :(得分:2)

注意:我误读了这个问题,误将矩形误认为是正方形。哦,好吧,如果你正在寻找广场,这将是合适的。否则,你应该使用@Travis Brown的回答。

此解决方案可能不是最通用的解决方案,但它与在Scala中定义 Tuple 类的方式一致。

class Rect[T] private (val data: Seq[T])

object Rect {
    def apply[T](a1: (T, T), a2: (T, T)) = new Rect(Seq(a1, a2))
    def apply[T](a1: (T, T, T), a2: (T, T, T), a3: (T, T, T)) = new Rect(Seq(a1, a2, a3))
    // Continued...
}

Rect(
     (1, 2, 3),
     (3, 4, 5),
     (5, 6, 7))

这是您正在寻找的接口,如果您有无效大小的行,列或元素类型,编译器将阻止您。