Scala 循环

在 Scala 中，循环是用于重复执行代码块的控制结构。Scala 提供多种循环方式，包括 for 循环、while 循环和 do-while 循环，同时支持函数式编程风格的循环替代方案（如集合操作）。Scala 强调简洁和不可变性，因此函数式方法（如 map 和 foreach）通常比传统循环更受欢迎。以下是对 Scala 循环的中文讲解，内容简洁清晰，涵盖语法、用法、特性及注意事项，适合初学者理解。

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1. 循环概述

• 定义：循环用于重复执行一段代码，直到满足特定条件。
• 特点：
• Scala 提供传统的命令式循环（for, while, do-while）。
• 函数式编程中，推荐使用集合操作（如 map, filter, foreach）替代循环。
• for 循环支持强大的推导式（comprehension）语法，可生成值。
• 用途：处理重复任务、遍历集合或执行条件控制的迭代。

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2. Scala 循环类型及语法

1. for 循环

• 定义：for 循环用于遍历集合、范围或执行多条件迭代，支持推导式。
• 语法：

  for (变量 <- 迭代器) {
    // 代码块
  }

或作为表达式（推导式）：

  val result = for (变量 <- 迭代器) yield 值

• 常见用法：
• 遍历范围：
  scala for (i <- 1 to 5) { println(i) }
  输出：
  1 2 3 4 5
  • to：包含结束值。
  • until：不包含结束值（1 until 5 遍历 1 到 4）。
• 遍历集合：
  scala val fruits = List("apple", "banana", "orange") for (fruit <- fruits) { println(fruit) }
  输出：
  apple banana orange
• 多重循环：
  scala for (i <- 1 to 3; j <- 1 to 2) { println(s"i=$i, j=$j") }
  输出：
  i=1, j=1 i=1, j=2 i=2, j=1 i=2, j=2 i=3, j=1 i=3, j=2
• 带条件过滤：
  scala for (i <- 1 to 5 if i % 2 == 0) { println(i) }
  输出：
  2 4
• 推导式（生成新集合）： val evens = for (i <- 1 to 5 if i % 2 == 0) yield i println(evens) // 输出: Vector(2, 4)
• 特点：
• for 循环可以嵌套，条件用 if 过滤。
• 推导式（yield）返回新集合，符合函数式编程。
• 支持多变量和复杂条件。

2. while 循环

• 定义：在条件为 true 时重复执行代码块，适合不确定迭代次数的场景。
• 语法：

  while (条件) {
    // 代码块
  }

• 示例：

  var i = 1
  while (i <= 5) {
    println(i)
    i += 1
  }

输出：

  1
  2
  3
  4
  5

• 特点：
• 需要手动更新循环变量（如 i += 1），否则可能导致死循环。
• 不返回值的命令式循环，返回类型为 Unit。

3. do-while 循环

• 定义：先执行一次代码块，再检查条件，适合至少执行一次的场景。
• 语法：

  do {
    // 代码块
  } while (条件)

• 示例：

  var i = 6
  do {
    println(i)
    i += 1
  } while (i <= 5)

输出：

  6

• 即使条件不满足（i <= 5 为 false），代码块仍执行一次。

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3. 函数式循环替代

Scala 鼓励函数式编程，常用集合方法替代传统循环：

• foreach：遍历集合，执行操作，无返回值。

  List(1, 2, 3).foreach(x => println(x))

输出：

  1
  2
  3

• map：遍历并转换元素，返回新集合。

  val doubled = List(1, 2, 3).map(_ * 2)
  println(doubled) // 输出: List(2, 4, 6)

• filter：筛选符合条件的元素。

  val evens = List(1, 2, 3, 4).filter(_ % 2 == 0)
  println(evens) // 输出: List(2, 4)

• 优点：
• 不可变，线程安全。
• 代码简洁，符合函数式编程理念。
• 避免手动管理循环变量。

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4. 循环控制

Scala 不支持 break 和 continue 关键字，但可以通过以下方式实现：

• 使用 return：提前退出方法。

  def findFirstEven(numbers: List[Int]): Int = {
    for (n <- numbers) {
      if (n % 2 == 0) return n
    }
    -1
  }
  println(findFirstEven(List(1, 3, 4, 5))) // 输出: 4

• 使用 scala.util.control.Breaks：

  import scala.util.control.Breaks._

  breakable {
    for (i <- 1 to 5) {
      if (i == 3) break // 退出循环
      println(i)
    }
  }

输出：

  1
  2

• 条件过滤：用 if 替代 continue：

  for (i <- 1 to 5 if i % 2 == 0) {
    println(i) // 只打印偶数
  }

输出：

  2
  4

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5. 注意事项

• 优先函数式方法：Scala 鼓励用 map, filter, foreach 替代 while 和 do-while，减少副作用。
• 避免死循环：while 循环需确保条件最终变为 false。
• 类型安全：循环条件必须是 Boolean 类型：

  // while (5) println("Error") // 错误：5 不是 Boolean

• 推导式返回值：for 推导式返回 Vector（Scala 2）或 List（Scala 3，视上下文）。
• Scala 2 vs Scala 3：
• Scala 3 简化了 for 语法（如允许省略括号），但核心功能一致。
• Scala 3 的推导式更灵活，错误提示更友好。
• 性能：函数式方法（如 map）可能生成新集合，内存开销稍高，但更安全。

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6. 实践示例

综合示例，展示多种循环和函数式替代：

object LoopDemo {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    // for 循环：遍历范围
    println("for 循环:")
    for (i <- 1 to 3) {
      println(i)
    }

    // for 推导式
    println("for 推导式:")
    val squares = for (i <- 1 to 3) yield i * i
    println(squares) // 输出: Vector(1, 4, 9)

    // while 循环
    println("while 循环:")
    var i = 1
    while (i <= 3) {
      println(i)
      i += 1
    }

    // do-while 循环
    println("do-while 循环:")
    var j = 4
    do {
      println(j)
      j += 1
    } while (j <= 3)

    // 函数式替代
    println("函数式循环:")
    List(1, 2, 3).foreach(println)

    // 使用 break
    import scala.util.control.Breaks._
    println("带 break 的循环:")
    breakable {
      for (i <- 1 to 5) {
        if (i == 3) break
        println(i)
      }
    }
  }
}

输出：

for 循环:
1
2
3
for 推导式:
Vector(1, 4, 9)
while 循环:
1
2
3
do-while 循环:
4
函数式循环:
1
2
3
带 break 的循环:
1
2

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7. 学习建议

• 实践：在 Scala REPL（运行 scala 命令）中测试 for 推导式和 while 循环，比较与函数式方法的差异。
• 函数式思维：优先使用 map, filter, foreach，减少 var 和命令式循环。
• 控制流：熟悉 breakable 和 return 的使用，但尽量用条件过滤替代。
• 资源：
• 官方文档：https://www.scala-lang.org/
• Scala Exercises (https://www.scala-exercises.org/)
• 《Programming in Scala》by Martin Odersky

如果需要深入讲解某一循环类型（如 for 推导式或函数式替代）或更多示例，请告诉我！