[Day 06] 遠征 Kotlin × Collections 介紹

2020-10-11 2020-IThome鐵人賽 Kotlin Comments

集合（Collections）是可以儲存一群相同型別資料的物件，Kotlin 集合類型主要有 List、Set、Map，又可再細分為可變（mutable ）集合與不可變（immutable）集合， Kotlin 官方這邊有提供一張 Collection 結構圖（參考 Kotlin 官方文件）：

我們可以從上圖觀察出 Collection 是集合結構的根節點 root，而 Collection 還繼承了 Iterable interface<T>，其中 Iterable、Collection、List、Set與Map 都會再延伸出可變（Mutable）集合，清楚表達出集合成員們的關係。

Collection 既然作為根節點，我們可以觀察它內部是如何定義，下圖會發現它的內部除了繼承 Iterable 以外，也包含了 size、isEmpty、contains與 override iterator 迭代元素的操作：

我們利用一個範例進行測試，在下面範例中我們先定義一個 List 與一個 Set 的集合，再定義一個參數為 Collection 的函數，觀察兩者是否會印出一樣的值：

fun main() {
    // 定義一個 List 集合
    val stringList = listOf("one", "two", "three")
    printAll(stringList) // 印出 one two three

    // 定義一個 Set 集合
    val stringSet = setOf("one", "two", "three")
    printAll(stringSet) // 印出 one two three
}

fun printAll(strings: Collection<String>) {
    for(s in strings) print("$s ")
    println()
}

集合類型

List 是一個有序集合，可利用索引來存取項目（item）資料，同樣的項目數值在 list 中可重複出現多次

fun main() {
    val numbers = listOf(1, 4, 3, 4)
    // 印出集合共有幾個元素
    println("集合共有 ${numbers.size} 個元素")

    // 索引起始值為 0，故 get(2) 是取得第三個數值
    println("第三個元素為 ${numbers.get(2)}")

    // 同上，索引起始值為 0，故 numbers[3] 是取得第四個數值
    println("第四個元素為 ${numbers[3]}")

    // 數值 3 所在索引值為 2
    println("利用數值找出所在的索引值 ${numbers.indexOf(3)}")  

    // 此段程式會印出下列訊息：
    // 集合共有 4 個元素
    // 第三個元素為 3
    // 第四個元素為 4
    // 利用數值找出所在的索引值 2
}

Set 是一個無序集合，與 List 最大差別在於 Set 不可儲存重複數值項目，對於 Set 來說，元素的顺序並不重要

fun main() {
    val numbers = setOf<Int>(1, 4, 3, 4)

    // 因 set 集合元素值不會重複，故 size 會為 3
    println("集合共有 ${numbers.size} 個元素")

    // 回傳 true
    println("集合是否存在 3 的元素 ${numbers.contains(3)}")

    // 印出下列訊息：
    // 集合共有 3 個元素
    // 集合是否存在 3 的元素 true
}

Map 是由鍵值（Key）與數值（Value）所組成的集合，Key 必須符合唯一性，每個 Key 值都會搭配一個 Value

fun main() {
    val numbers = mapOf<String, Int>("key1" to 1, "key2" to 4, "key3" to  3, "key4" to  4)
    println("集合共有 ${numbers.size} 個元素")

    // 檢查是否有該索引值，若存在則回傳 true
    println("集合是否存在 key2 的索引值 ${"key2" in numbers}")

    // 檢查是否有該數值，若有則回傳 true
    println("集合是否存在 4 的數值 ${numbers.containsValue(4)}")

    // 印出下列訊息：
    // 集合共有 4 個元素
    // 集合是否存在 key2 的索引值 true
    // 集合是否存在 4 的數值 true
}

可變（mutable）與不可變（immutable）

在文章開頭有提到， Kotlin 在集合這塊會再細分為可變（mutable）集合與不可變（immutable）集合，依照文章開頭的 Kotlin 官方集合結構圖會發現，所有的可變集合都是繼承自不可變的集合，兩者只差在可變集合可以改變原集合的元素數值、順序、數量等，而不可變集合只能對元素進行讀取和查詢，我們利用下面範例進行測試：

fun main() {
    // 定義一個不可變集合 List，將無法針對內容修改
    val list = listOf(1, 2, 3, 4)

    // 定義一個可變集合 mutableList，此集合可修改內容
    val mutableList = mutableListOf(1, 2, 3, 4)

    list[0] = 1 // 此行會出現編譯錯誤，錯誤訊息可參考下圖
    mutableList[0] = 5  // 成功編譯
}

編譯錯誤可參考下圖訊息，會發現到 list 集合無法修改內容：

集合操作

在實務開發中，我們經常會遇到產品的某個業務邏輯問題需要操作集合，此時就會需要了解集合的操作方式，像是如何建立一個空集合、如何加入元素到集合、如何進行集合複製、如何逐步印出集合內所有元素、如何在集合取得特定條件的元素等方法，我們利用一個範例進行深入探討：

fun main() {

    // 建立一個空集合 List
    val list: MutableList<Int> = mutableListOf<Int>()
    list.add(1) // 加入元素 1
    list.add(2) // 加入元素 2
    list.add(3) // 加入元素 3
    list.add(4) // 加入元素 4

    // 此段會進行集合複製，利用 toMutableList() 方法
    val copyList = list.toMutableList()

    // 嘗試印出 copyList 共有幾個元素，此段會印出 「copyList 有 4 個元素」
    println("copyList 有 ${copyList.size} 個元素")

    // 嘗試利用 forEach 方法逐步印出集合內元素，結果印出「1 2 3 4 」結果
    copyList.forEach { print("$it ") }

    // 嘗試利用 filter 方法加入偶數判斷條件，印出「2 4」結果
    copyList.filter { it % 2 == 0 }.forEach { print("$it ") }

    println("集合取值方法")

    // slice 是利用區間索引值進行取值，此行會印出 [2, 3, 4]
    println(copyList.slice(1..3))

    // take 是取得0-2的元素，此行會印出 [1, 2]
    println(copyList.take(2))

    // takeList 則是取得倒數0-2的元素，此行會印出 [3, 4]
    println(copyList.takeLast(2))

    // drop 會回傳指定索引的後面全部元素，此行會印出 [3, 4]
    println(copyList.drop(2))

    // 此段會印出 copyList 共有 4 個元素
    println("copyList 有 ${copyList.size} 個元素")
}

Reference

Kotlin 官方文件－Collection

Devin

Software Enginner

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集合類型

可變（mutable）與不可變（immutable）

集合操作

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