Swift 入门学习：集合（Collection）类型趣谈-下

news2025/6/15 5:00:07

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概览

集合的概念在任何编程语言中都占有重要的位置，正所谓：“古来聚散地，宿昔长荆棘；游人聚散中，一片湖光里”。把那一片片、一瓣瓣、一粒粒“可耐”的小精灵全部收拢、吸纳的井然有序、条条有理，怎能不让我们满心欢喜呢？

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在 Swift 入门学习：集合（Collection）类型趣谈-上这篇博文中，我们已初步学习了集合的相关知识。而在下篇中，我们将继续集合的探索之旅。

在本篇博文中，您将学到如下内容：

概览
4. Set
5. “无限大”的范围类型（Range）
6. 标准库集合的扩展
总结

Swift 中集合的概念简约而不简单，所以让我们闲言少叙，马上开始吧。

Let’s collect it now！！!😉

4. Set

Set 也是一种集合类型，它同样要求其内部元素都遵守 Hashable 协议：

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字典类似， Set 也是无序的。而且每个 Hashable 值相同的元素只能在 Set 中出现一次：

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与其它集合类似，我们也可以方便的遍历它的元素：

let set = Set<Int>([1,2,2,3,3,4,4,5,5])

for i in set {
    print(i)
}

let ary = set.map { $0 * $0}

与其它集合所不同的是，我们可以对其进行数学上的基本集合操作（Fundamental Set Operations）。

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比如：计算两个 Set 间的并集、交集、对称差等等：

let oddDigits: Set = [1, 3, 5, 7, 9]
let evenDigits: Set = [0, 2, 4, 6, 8]
let singleDigitPrimeNumbers: Set = [2, 3, 5, 7]


oddDigits.union(evenDigits).sorted()
// [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
oddDigits.intersection(evenDigits).sorted()
// []
oddDigits.subtracting(singleDigitPrimeNumbers).sorted()
// [1, 9]
oddDigits.symmetricDifference(singleDigitPrimeNumbers).sorted()
// [1, 2, 9]

我们还可以测试集合间的归属性和相等性（Set Membership and Equality）：

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比如在下面的代码中，我们就分别检查了 houseAnimals 是否是 farmAnimals 的子集、farmAnimals 是否是 houseAnimals 的超集、以及 farmAnimals 是否和 cityAnimals 完全不搭噶：

let houseAnimals: Set = ["🐶", "🐱"]
let farmAnimals: Set = ["🐮", "🐔", "🐑", "🐶", "🐱"]
let cityAnimals: Set = ["🐦", "🐭"]


houseAnimals.isSubset(of: farmAnimals)
// true
farmAnimals.isSuperset(of: houseAnimals)
// true
farmAnimals.isDisjoint(with: cityAnimals)
// true

从上面的讨论可知，除了一般意义上的集合，Set 还可以被当做数学概念上的集合来使用。

可能有的小伙伴们并不知道，早在 Objective-c 的“远古时代”就存在一种计数 Set 类型：NSCountedSet，它是 Set 的一种变体：

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它也被用来表示一个 Set，但其中相同的元素可以重复出现。注意它是作为一个类（而不是结构）实现的:

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5. “无限大”的范围类型（Range）

小伙伴们可能会好奇：Swift 中的集合到底能不能包含无穷多个元素？

包含无限元素的集合对于一些动态语言来说简直不要太容易，比如 ruby 语言：

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那么，对于 Swift 这种貌似偏静态的语言也能办得到吗？答案是肯定的！

在 Swift 语言中，有一种范围（Range）类型专门用来表示一段范围内元素的集合。注意这是一种“半包（half-open）”类型，因为 Range 中的元素并不包括它的上界（upper bound）。

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大家可能会猜到，为了增加灵活性还有一种“全包”的 Range 类型：ClosedRange。
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创建 Range 实例更是小菜一碟，我们可以一如既往的用语法糖或是构造器来实现：

// 从 1 开始，不包括 10;下同
let half_range = 1..<10
let half_range_1 = Range(uncheckedBounds: (1,10))
// 从 1 开始，包括 10；下同
let range = 1...10
let range_1 = ClosedRange(uncheckedBounds: (1,10))

同样的，遍历范围的操作也好似“蜻蜓点水”：

for i in half_range {
    print(i)
}

half_range.forEach { print($0)}

因为 Range 也是一种集合，所以我们可以把它轻松转换为数组：

let half_range = 1..<10
let ary = Array(half_range)

之前在介绍数组时提到过惰性序列，Range 就可以被看做一种 LazySequence。这意味着，我们可以用几乎忽略不计的代价就创建出非常“巨大”的 Range：

// 瞬间即可创建包含海量元素的 Range
let half_range = 1..<10000000000
for i in half_range.prefix(10) {
    print(i)
}

因为 Range 是一种惰性序列，所以它的元素只有在实际使用时才会被求值，这使得它的创建开销非常小。相反，如果我们要创建一个包含 100 亿个元素的 Array，即使只会用到前 10 个，内存也会“实打实”的被 100 亿个元素所占用，真是让人欲哭无泪！

由于 Range 足够“懒惰”，它可以表示无穷个元素。比如，在如下代码中我们用 inf_range 来表示所有自然数：

// 包含所有自然数的范围
let inf_range = 1...
for i in inf_range {
    if i > 10 { break }
    print(i)
}

// 千万别这么做！！！
let inf_ary = Array(inf_range)

对于“无限大”的范围，千万不要试图将其转换为 Array，因为除了无限挂起你啥也得不到。

有的小伙伴对于上面自然数的定义会有不同看法，他们会认为 0 也是自然数。对于这个有趣问题，我写过一篇同样有趣的博文，感兴趣的小伙伴们可以猛戳以下链接观赏：

有趣的小实验：五种语言搞定“超超超难”剑桥面试数学题

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由于 Range 的惰性特质加持，当仅需处理海量数据中的一小部分时，我们可以优先考虑它。当然，普通的数组也是可以转换为惰性序列的：

let MAX = 10000
// 创建一个包含 1w 个元素的数组，并初始化
var ary = [Int](repeating: 0, count: MAX)

for i in 0..<MAX {
    ary[i] = i * i
}

let lazy_ary = ary.lazy
for i in lazy_ary {
    guard i < 100 else { break }
    print(i)
}