如何一次通过多个谓词筛选列表

Question

假设我用几个谓词过滤列表，例如

val xs = List(1, 0, -1, 2, 3, 4, 5, -6, 5, 0)
val pred1: Int => Boolean = _ > 0
val pred2: Int => Boolean = _ < 0
val pred3: Int => Boolean = _ % 2 == 0
val xs1 = xs.filter(pred1) // List(1, 2, 3, 4, 5, 5)
val xs2 = xs.filter(pred2) // List(-1, -6)
val xs3 = xs.filter(pred3) // List(0, 2, 4, -6, 0)

如何在一次遍历中通过所有这些谓词筛选列表？

def filterByFew(xs: List[Int], preds: List[Int => Boolean]): List[List[Int]] = ???

filterByFew(xs, List(pred1, pred2, pred3))应返回
List(List(1, 2, 3, 4, 5, 5), List(-1, -6), List(0, 2, 4, -6, 0))

Answer 1

一个仍然多次遍历集合的线性答案：

List(pred1, pred2, pred3).map(xs.filter)

as方法：

def filterByFew(xs: List[Int], preds: List[Int => Boolean]): List[List[Int]] = 
preds.map(xs.filter)

它以几乎相同的方式处理流：

val p1 = (x: Int) => x % 2 == 0
val p2 = (x: Int) => x % 3 == 0
val preds = List(p1, p2)
val str = Stream.from(0)
val filteredStreams = preds.map(str.filter)
filteredStreams foreach { s => println(s.take(10).toList) }
// Output:
// List(0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18)
// List(0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27)

但不要在REPL中尝试：REPL挂起自己为什么要显示中间结果。

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遍历集合一次

如果你真的负担不起多次遍历集合的费用，那么我看不到任何有效的解决方案，最简单的事情似乎是重新实现filter，但要使用多个可变的构建器：

def filterByMultiple[A](
it: Iterator[A],
preds: List[A => Boolean]
): List[List[A]] = {
val n = preds.size
val predsArr = preds.toArray
val builders = Array.fill(n){
new collection.mutable.ListBuffer[A]
}
for (a <- it) {
for (j <- 0 until n) {
if (predsArr(j)(a)) {
builders(j) += a
}
}
}
builders.map(_.result)(collection.breakOut)
}

filterByMultiple((0 to 30).iterator, preds) foreach println
// Output:
// List(0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30)
// List(0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30)

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如果你是从谷歌搜索到这里的，你可能想要其他东西：

与多个谓词进行AND运算：

def filterByAnd(xs: List[Int], preds: List[Int => Boolean]) = 
xs.filter(x => preds.forall(p => p(x)))

对多个谓词进行OR运算：

def filterByOr(xs: List[Int], preds: List[Int => Boolean]) = 
xs.filter(x => preds.exists(p => p(x)))

Answer 2

我相信Andrey Tyukin的回答并没有解决问题的"一次性"方面。如果不必保留元素的顺序，那么我认为以下实现将相当有效：

def filterByFew[A](xs: Traversable[A], preds: List[A => Boolean]): List[List[A]] = {
xs.foldLeft(List.fill(preds.size)(List.empty[A]))((acc, el) => {
acc.zip(preds).map({
case (l, p) => if (p(el)) el :: l else l
})
})
}

如果必须保留顺序，则简单的解决方案是反转filterByFew末尾的所有内部列表，但如果过滤器不是很有选择性，则它有效地在整个集合上迭代多次。另一种解决方案是这样的：

def filterByFew2[A](xs: Traversable[A], preds: List[A => Boolean]): List[Traversable[A]] = {
val builders = xs.foldLeft(List.fill(preds.size)(xs.companion.newBuilder[A]))((acc, el) => {
acc.zip(preds).foreach({
case (b, p) => if (p(el)) b += el
})
acc
})
builders.map(b => b.result())
}

它的FP更低，但性能更好。实际上，这与filter在标准库中的实现方式类似。

一个简单的测试可以确保这项功能如所声称的那样工作：

def test(): Unit = {
val xs0 = List(1, 0, -1, 2, 3, 4, 5, -6, 5, 0)
val xs = xs0.view.map(x => {
println(s"accessing $x")
x
})
val pred1: Int => Boolean = _ > 0
val pred2: Int => Boolean = _ < 0
val pred3: Int => Boolean = _ % 2 == 0
val preds = List(pred1, pred2, pred3)
val res = preds.map(xs.filter)
println(res)
println("---------------")
println(filterByFew(xs, preds))
println("---------------")
println(filterByFew2(xs, preds))
}

view是惰性方法，因此我们将记录对底层集合的每次访问。很容易看出，Andrey的代码访问每个元素3次，而我的解决方案只访问一次。