iThome 網站首載：開發者應認識的資料型態及效用函式
程式經常面對資料處理問題。不同語言提供不同核心型態及效用（Utility）函式，雖然分別有其擅長處理的資料類型，但這些類型有不少共通處理模式。作為一個通用型語言，其核心型態語法或效用函式，若能提供支援資料共通處理模式的實作，對於程式撰寫非但能增進效率，更能具備啟發的作用。身為開發者，亦應對這些資料型態或效用函式有所認識，除了能善加利用之外，在語言不支援時，亦可從第三方程式庫採用或自行實作類似特性。
- 實用資料型態與建立方式
對現代主流語言來說，基本上都會提供三種資料結構的實作，分別是有序陣列或數列（List）、不重複集合（Set）以及鍵值結構的對應（Map）、字典（Dictionary）、雜湊（Hash）或關聯陣列（Associative array）。有經驗的開發者，對這些基本資料結構的特性與使用絕不陌生。不過有個並非語言都會具備，但非常實用的是範圍（Range）物件，只要指定起點、終點，就能在程式中逐一列舉指定範圍的所有資料，資料不一定是數字，也可以是字元或甚至遵守某列舉協定（Protocol）的一組資料。像是Scala、Haskell、Ruby等語言，都在語法層面直接支援範圍物件，Python則是透過range函式傳回類別range的實例。
數列、集合或關聯陣列式的結構由於使用頻繁，以簡潔為訴求特性之一的動態語言，往往會提供實字方式來建立相關實例。例如在Python、Ruby、JavaScript等中，可以[1, 2, 3]方式來建立有序數列或陣列。對於不提供實字建立方式的靜態語言，可使用工廠方法加以封裝，例如Java可以Arrays.asList來建立List實作物件，或者如Google Guava中以of方法提供對應的Set、Map等不可變動結構的實作物件。基於簡潔，JDK8中亦預計引入相關實字語法，舉例來說，以下建立分別建立不可變動的List、Set與Map實作物件：
List<Integer> piDigits = [3, 1, 4, 1, 5, 9];
Set<Integer> primes = {2, 7, 31, 127, 8191};
Map<Integer, String> platonicSolids = {4 : "tetrahedron", 6 : "cube"};
Set<Integer> primes = {2, 7, 31, 127, 8191};
Map<Integer, String> platonicSolids = {4 : "tetrahedron", 6 : "cube"};
對於陣列或數列資料的初始，語言可能會有其預設值，然而多半情況下，預設值不會符合需求。Python或Ruby中提供一個不錯的特性，[10] * 5會建立[10, 10, 10, 10, 10]。若語言本身沒有支援，可透過工廠方法或函式封裝，例如Java中可使用Arrays.fill或Collections.fill將一個已存在的陣列或數列填滿想要的初值，Scala的List.fill亦有類似作用。
- 實用的切割、串接與鍊扣函式
經常地，必須將數列切割為數個子數列，通常語言會提供slice之類名稱的效用函式來達到此目的，在Java中則是由List的subList方法來提供。切割時通常是以指定索引範圍為依據。要留意的是，程式庫提供的切割方法，是否會對原數列作了變動，比方說，Ruby分別提供了slice或slice!方法，前者不會對原數列變動，後者在切出子數列後，原數列就不包括子數列。基於簡潔，有些語言會在語法上直接支援數列切割，像是Python中可以list[3:9]將索引3至索引9前的元素切割出來，對於程式撰寫效率上有非常大的幫助。
有些切割範圍經常進行，slice方法若能在起始或結束索引從缺時提供預設值，會對程式簡潔有所幫助。例如Python可以list[5:]將索引5開始至尾端的子數列切分出來。除了提供從缺索引的預設值之外，可提供語意更清楚的方法來封裝slice的動作，例如list.slice(0, x)是個經常進行的切割模式，其實就是取數列前x項，因此可撰寫list.take(x)方法來取代，list.slice(x, list.size)實際就是拋棄數列前x項，因此可用list.drop(x)來取代。實際上，slice可以由take、drop實作出來，例如Haskell本身就沒有提供slice方法，但可以用take、drop組合而成，例如slice from to = take (to - from) . drop from。
除了以明確的take、drop取代slice之外，亦可以list.head取代list.get(0)。將第一個元素去掉，只留下剩下的尾端數列亦為常見，因此可以list.tail取代。與head相反的則是last，作用為取數列最後一個元素，奇怪的是，這是個經常需要的動作，但不少程式庫缺少此方法，像是Java的List預設就沒有定義getLast方法。與tail相反的則是取不包括最後元素的子數列，通常命名為init。last與init在反向處理一組資料時會很有用。
兩個數列的串接是常見需求，因此程式庫多會提供append或concat函式，同樣地，必須注意是否對原數列作了變動。通常變動原數列的動作，會以方法或函式呈現，而對於產生新數列作為兩數列串接成果的需求來說，若能提供簡便的語法，在語意上也會更清楚，像是Python的數列串接就可以是[1, 2, 3] + [4, 5, 6]。另一個經常使用的是鍊扣函式，名稱通常取名為zip，正如其名稱，它將兩個數列看作是拉鍊，其作用就是將來自兩數列的元素兩兩配對，成為一個新數列。當你要同時處理兩個數列時，先用zip將它們扣合在一起，處理上會方便許多。
- 數列通用處理模式
處理一組資料經常需要重複性動作，其中最常出現的三個處理模式就是映射（Map）、過濾（Filter）與折合（Fold）。映射是指定處理方式將某組資料映射為另一組資料；過濾是指定篩選條件以留下符合條件的一組元素；折合是較抽象的流程概念，就作用而言，是指定動作從一組資料中計算出單一值，例如計算一組字串的長度加總，之所以稱為折合，是因為就流程概念而言，就像將元素逐一寫在紙上，從左而右或從右而左開始折疊，每次重疊都取當次折合元素與上次折合成果作指定運算，在所有元素都折疊完畢後得到結果。有些語言會將折合概念的效用函式命名為reduce。
許多資料處理問題，都是由這三種操作搭配組合就可獲得解決。在進行資料處理前，優先以映射、過濾與折合來思考可否解決問題，不僅可避免撰寫類似結構的重複流程，程式庫的實作通常也較有效率，更重要的是，可因此得到對問題的不同思考方向，像是簡化的子問題處理，更清楚的邊界條件等。如果語言本身具備一級函式（First-class）特性，在程式語意上也會更為簡潔與清晰。
實際上有些語言提供有數列表達式（List comprehension）語法，可用比較簡單的語法來作到映射、過濾。例如Python中要將所有元素加1，可以[ele + 1 for ele in list]，要將大於3的元素過濾出來，可以[ele for ele in list if ele > 3]。基本上映射、過濾、折合作得到的，數列表達式都作得到，因此像Ruby就沒有直接提供類似數列表達式的語法，但有時數列表達式作得到的，使用映射、過濾與折合來實作可能會囉嗦點。例如一個情況是巢狀數列表達式[(i, j) for i in [1, 2, 3] for j in [4, 5, 6]]，要產生相同的結果，不使用數列表達式就得在映射後進行折合的處理。
不過數列表達式也不只是為了簡潔而設立的語法，某些情況下，它的樣子會像是數學表達式。例如數學中1到100的正整數中，由2倍數組成的數列可表達為{2 * x | x ∈ {1, 2..100}}，若用Haskell的數列表達式來寫，會是[2 * x | x <- [1, 2..100]]，跟原本的數學定義真的是蠻像的。既便不使用Haskell，在具有數列表達式的語言中，從數學表達式的方向來思考此一語法目的，也會具有啟發不同解題方式的作用。
- 數列處理模式延伸出來的函式
映射、過濾與折合是處理一組資料時的通用模式，針對特定需求可以將它們的職責細化。例如若想要一組資料中任一元素符合條件就傳回真值，或者所有資料都符合條件時才傳回真值，雖可折合來實作，但若可分別實作出any或all函式，語意上會清楚許多。類似地，若想從清單中擷取或拋棄某條件失敗前的子清單，結合折合與過濾可以實作得出來，但若可以分別實作出takeWhile或dropWhile之類的效用函式，對於程式撰寫時的效率也會有不少的幫助。