如何在Scala中扩展一组Integer？

Question

如何在Scala中编写自定义整数集？具体而言，我想要一个具有以下属性的类：

1. 它是不可变的。
2. 它扩展了Set的特质。
3. 所有集合操作都会根据需要返回此类型的另一个对象。
4. 它在其构造函数中使用整数参数的变量列表。
5. 其字符串表示形式是逗号分隔的由花括号包围的元素列表。
6. 它定义了一个方法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）确保该对象确实在合适的Scala方式的东西。 （3）要求构建器代码正确写入。 （4）确保构造函数可以被定制。 （5）是如何覆盖现有toString实现的示例。 （6）是如何添加新功能的示例。

这应该使用最少的源代码和样板文件来完成，尽可能使用已经存在于Scala语言中的功能。

我已经问了couplequestions了解了任务的各个方面，但我认为这个涵盖了整个问题。目前为止，我得到的最好的response是使用SetProxy，这很有帮助，但是失败了（3）。我已经在第二版编程Scala中深入研究了“Scala Collections的体系结构”一章并查阅了各种在线示例，但仍然不知所云。

我这样做的目标是写一篇博客文章，比较Scala和Java处理这个问题的设计权衡，但在此之前我必须真正编写Scala代码。我不认为这会很困难，但它一直是，我承认失败。

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经过几天后，我想出了以下解决方案。

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) 
    } 
} 

这似乎符合上述所有条件，但它有很多样板。我发现以下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()); 
    } 
} 

这是糟糕的，因为Scala的卖点之一是它比Java更简洁和干净。

Scala版本中有很多不透明的代码。 SetLike,newBuilder和canBuildFrom都是语言样板文件：它们与用大括号编写套件或采取一种方法无关。我几乎可以接受它们作为您为Scala的不可变收藏类库支付的价格（目前接受不变性作为不合格产品），但是仍留下contains,+,-和iterator，这些只是样板直通代码。 它们至少和getter和setter函数一样丑陋。

看来斯卡拉应该提供一种不写Set接口样板的方法，但我无法弄清楚。我尝试使用SetProxy和扩展具体HashSet类而不是摘要Set，但这两个都给编译器错误编写错误。

有没有写这个代码不contains，+，-，并且iterator定义的方式，或者是上面的我能做到的最好？

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继axel22建议下面我写了一个简单的实现，它利用了非常有用的，如果不幸名为皮条客我的图书馆模式。

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) 
} 

有了这个，你刚刚实例Set！而非CustomSet S和需要采取的意思是隐式转换。

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

这满足了我大部分原来的愿望清单，但仍然失败了项目（5）。

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东西axel22在评论中说，下面得到的，为什么我问这个问题的心脏。

至于继承，不可变的（集合）类不容易 继承一般...

这广场凭我的经验，但是从语言设计的角度有什么不对劲这里。 Scala是一种面向对象的语言。 （当我看到马丁奥德斯基去年发表演讲时，这是他突出强调的哈斯克尔的卖点。）不变性是明确的首选操作模式。斯卡拉的收藏类被吹捧为其对象库的王冠之宝。然而，当你想扩展一个不可变的集合类时，你会遇到所有这种非正式的传说，以“不要那样做”或“除非你知道你在做什么真的”。通常类的要点是使它们易于扩展。 （毕竟，集合类没有标记为final。）我正在试图确定这是Scala中的设计缺陷还是我没有看到的设计权衡。

Answer 1

除了可以使用隐式类和值类作为扩展方法添加的mean之外，标准库中的immutable.BitSet类应支持您列出的所有属性。也许你可以在实现中找到一些提示，特别是出于提高效率的目的。

你写了很多代码来实现上面的委托，但是你可以用Java继承类继承类似的东西 - 注意编写自定义集的委托版本也需要更多的Java样板。

也许宏将在未来允许您编写自动生成委托样板文件的代码 - 在此之前，旧版本为AutoProxy编译器插件。