10.2.3.1 以函数方式使用数组 

我们先来看一个 F# 的例子，这是两个F# 库处理数组的重要的高阶函数，然后，用 C# 实现相同的功能。清单 10.12 的中脚本，先用随机数初始化一个数组，然后，计算出它们的平方。

清单 10.12 处理数组的函数式方法(F# Interactive)

> let rnd = new System.Random();; 

val rnd : System.Random

> let numbers = Array.init 5 (fun _-> rnd.Next(10));;   [1]

val numbers : int array = [|1; 0; 7; 2; 2|]

> let squares = numbers |> Array.map(fun n -> (n, n*n));;   [2]

val squares : (int * int) array = [| ... |]

> for sq in squares do  | 从结果数组中输出元组

printf "%A " sq;;      |

(1, 1) (0, 0) (7, 49) (2, 4) (2, 4)

我们使用的第一个高阶函数是 Array.init [1]，类似于在清单 10.2 中讨论过的 List.int，它使用给定的函数初始化数组；第二个函数是 Array.map [2]，与我们熟悉的 List.map 函数功能相同，在这个例子中，我们用它来创建一个元组数组，结果的每个元素包含原始的整数及其平方。

关键在于，这个例子中，我们在整个代码中都没有使用赋值运算符。第一个操作构造新的数组，第二个操作没有修改这个数组，而是返回另一个新创建的数组。虽然，数组是可变的，但是，我们在代码中，使用高阶函数来处理，根本不改变它们。如果我们使用函数式列表，这个例子一样能运行。

在数组和列表之间选择

我们已经看到，数组和列表的使用方式是相似的，因此，就有一个什么时候选择哪一个的问题。第一点要考虑的是类型是否可变。函数编程极力强调数据类型是不可变的，我们将在下一章和第十四章看到的实际例子，说明为什么这是值得的。我们能够以函数方式处理数组，但在保证程序的正确性方面，列表要更强一些。

另一点要考虑的是，对于某些操作，一种数据类型比另外的数据类型，更容易或更有效。在列表的前面追加元素，是比复制数组的内容到稍大一点的新数组中，要更容易。另一方面，对于随机存取，数组更好。处理数组的操作往往更快。我们可以看一个简单的使用 #time 指令的例子：

let l = [ 1 .. 100000 ] 

let a = [| 1 .. 100000 |];; 

for i in 1 .. 100 do  ? Takes 885ms

 ignore(l |> List.map (fun n -> n));;

for i in 1 .. 100 do  ? Takes 109ms

 ignore(a |> Array.map (fun n -> n));;

如果需要高效处理大型数据集，通常数组更好。在大多数情况下，首要目的应该使用清晰和简单的代码，函数式列表通常会有更好的可读性。

我们前面的例子表明，虽然可以使用数组上提供的一些基本操作，但仍经常要自己写一些类似的操作。清单 10.13 是一个函数，以函数风格处理数组：参数为一个数组，根据输入计算并返回一个新的数组。这个函数常用于“平滑”或“模糊”值数组，在新数组中的每个值与原有的值和它两侧的值相对应。

清单 10.13 模糊化数组的函数式方法 (F#)

let blurArray (arr:int[]) = 

  letres = Array.create arr.Length 0 

 res.[0] <- (arr.[0] + arr.[1]) / 2                                  | [1]

 res.[arr.Length-1] <- (arr.[arr.Length-2] + arr.[arr.Length-1]) / 2  |

  for iin 1 .. arr.Length - 2 do     [1]

    res.[i] <- (arr.[i-1] + arr.[i] + arr.[i+1]) / 3 

  res

函数首先创建用于存储结果的数组，大小与输入数组相同；然后，计算出新数组的第一个元素的值和最后一个元素的值[1]（这是两个元素的平均值），这些值的计算与数组的其余部分是分开的，因为它们是边界，模式与其余部分不在一样；最后，遍历数组中间的元素，取三个值的平均值，作为结果写入新的数组中。

函数内部使用可变模式（mutation），在开始时，创建的数组用零填充，后来，把计算值写到这个数组中。这种可变性从外部是不可见的，到调用者能够使用数组的时候，我们已经完成了变。当我们使用这个函数时，完全可以放心地使用所有通常的函数技术：

> let ar = Array.init 10 (fun _ ->rnd.Next(20));;  ? 初始化随机数组

val ar : int [] = [|14; 14; 4; 16; 1; 15;5; 14; 7; 13|]

> ar |> blurArray;;  ? 对数组进行模糊化一次

val it : int [] = [|14; 10; 11; 7; 10; 7;11; 8; 11; 10|]

> ar |> blurArray |> blurArray|> blurArray;;    ? 使用管道对数组进行模糊化三次

val it : int [] = [|7; 8; 9; 9; 9; 9; 9; 9;8; 8|]

blurArray 函数的类型是int[] -> int[]，这使它成为可组合的。第二个命令，我们使用管道运算符，把随机生成的数组作为输入，发送给函数，F# 交互控制台自动输出结果。最后一个命令表明，我们还能够连续调用函数几次，同样的方法，我们在列表的 map 或 filter 操作上使用过。

我们可能想扩展这个例子用来处理图像，把 blurArray 函数转换成为真正的、能处理位图的模糊滤镜。如果想尝试一下，还需要使用 Array2D 模块，它有处理二维数组的函数，以及读取、写入图形数据的 .NET 位图类，比如 GetPixel 和 SetPixel。到第十四章，我们还会回来到这个问题，讨论使用并行化更有效地执行操作。

在看过在 F# 中优美地使用数组以后，我们将把注意力放回到 C# 中。所有的 C# 程序员都知道使用数组的基本知识，而我们感兴趣的是，能使用函数风格写出处理数组的 C# 代码。

10.2.3.1 以函数方式使用数组