[Learning Scala] Chapter6. 보편적인 컬렉션 (2)

이 글은 러닝 스칼라를 기반으로 작성 되었습니다.

출처 : https://jpub.tistory.com/677

이전 포스팅에서 기본적인 컬렉션에 대해 알아보았습니다.

이번 포스팅에서는 앞서 공부한 컬렉션들에 대해 조금 더 디테일한 기능에 대해 알아보겠습니다.

(List 컬렉션을 중점으로 두고 작성하겠습니다.)

List에는 무엇이 있는가?

List 정의하기

리스트를 정의하는 법은 다양하게 있지만 간단하게 몇가지를 알아보겠습니다.

// 빈 리스트 선언 (리스트 타입을 지정해줘야합니다.)
val list = List[String]()
  
// String List 정의 (값의 타입을 추론합니다.)
val colors = List("red", "green", "blue")

// List 안에 List 선언
val listInList = List(List(1, 3, 5), List(2, 4, 6))

// List 인에 Tuple 선언 (Map과 유사해보이지만 Map 만의 api를 제공하진 않습니다.)
val tuples = List(('A', 1), 'B' -> 2, 'C' -> 3)

요소 참조하기

List의 요소를 참조할 때는 가장 기본적으로 인덱스 번호로 참조할 수 있고

첫번째, 마지막 요소를 참조하는 메소드도 따로 존재하고 스칼라만의 특이한 tail 메소드가 있습니다.

val colors = List("red", "green", "blue")

colors(1) // 인덱스 번호로 요소를 호출하기.
colors.head // 리스트의 첫번째 요소 가져오기.
colors.last // 리스트의 마지막 요소 가져오기.
colors.tail // head 요소를 제외한 나머지 요소들 가져오기.

List 확인하기

List에 요소가 존재하는지, 비어있는지 등을 확인하는 메소드도 당연히 있습니다.

다만 단순히 List의 요소 존재여부만 판단할 때 size 메소드 보다는 isEmpty를 사용하는 것이 조금 더 효율적입니다.

val colors = List("red", "green", "blue")

// 아래 두 메소드는 결과는 동일하지만 size 메소드는 매번 리스트를 모두 순회하므로 이 경우에는 isEmpty가 더 효율적입니다.
colors.size < 1 // false
colors.isEmpty // false

// isEmpty 를 반대로 구현한 메소드 입니다. !isEmpty
println(colors.nonEmpty) // true

생성 연산자

스칼라에는 Nil 이라는 타입이 있습니다. 아무 것도 없는 리스트를 표현하는 타입이며 모든 리스트의 종점엔 Nil 인스턴스가 있습니다.

또한 지금까지 공부한 대부분의 연산자들은 왼쪽 결합형 (left-associative)이었으나 지금 공부할 리스트 생성 연산자 (::)는 오른쪽 결합형(right-associative) 입니다.

Nil과 생성 연산자(::)를 사용하여 리스트를 생성할 수 있습니다.

val list = 1 :: 2 :: 3 :: Nil
println(list) // List(1, 2, 3)

::는 단순히 List에서 제공하는 메소드이며 1, 2, 3을 Nil 앞에 요소로 추가한다고 볼 수 있습니다.

List의 산술 연산

Int나 String 타입의 값이나 변수에 사용되는 산술 연산이 있듯 List에서도 사용할 수 있는 산술 연산이 다양하게 존재합니다.

바로 위에서 공부했던 생성 연산자 ::도 마찬가지 입니다.

이름	예제	설명
::	1 :: 2 :: Nil	리스트에 개발 요소를 덧붙임, 오른쪽-결합형 연산자
:::	List(1, 2) ::: List(2, 3)	이 리스트 앞에 다른 리스트를 추가함, 오른쪽-결합형 연산자
++	List(1, 2) ++ Set(3, 4, 3)	이 리스트에 다른 컬렉션을 덧붙임
==	List(1, 2) == List(1, 2)	두 컬렉션의 타입과 내용이 동일하다면 참을 반환
distinct	List(3, 5, 4, 3, 4).distinct	중복 요소가 없는 리스트를 반환
drop	List('a', 'b', 'c', 'd') drop 2	리스트의 첫 번째 n개의 요소를 제거
filter	List(23, 8, 14, 21) filter (_ > 18)	Boolean 함수를 통과한 요소들을 반환
flatten	List(List(1, 2), List(3, 4)).flatten	다중 리스트를 단일 리스트로 변환
partition	List(1, 2, 3, 4, 5) partition (_ < 3)	리스트의 요소들을 참/거짓 함수 결과에 따라 분류하여 두 개의 리스트를 포함하는 튜플로 생성
reverse	List(1, 2, 3).reverse	리스트 요소들의 순서를 거꾸로 함
slice	List("apple", "to) slice (1, 3)	리스트 중 첫 번째 인덱스부터 두 번째 인덱스 - 1까지에 해당하는 부분을 반환
sortBy	List("apple", "to") sortBy (_.length)	주어진 함수로부터 반환된 값으로 리스트 순서를 정렬
sorted	List("apple", "to").sorted	핵심 스칼라 타입의 리스트를 자연값 기준으로 정렬함
splitAt	List(2, 3, 5, 7) splitAt 2	List 요소들을 주어진 인덱스의 앞에 위치하는지 뒤에 위치하는지에 따라 두 리스트의 튜플로 분류함
take	List(2, 3, 5, 7, 11, 13) take 3	리스트에서 첫 번째 n개의 요소들을 추출
zip	List(1 , 2) zip List("a", "b")	두 리스트를 각 인덱스에 해당하는 요소들끼리 구성된 튜플의 리스트로 결합

List에는 이렇게 다양한 산술 연산이 존재합니다. 더불어 List는 연결 리스트이기 때문에 리스트를 순회하는 연산을 할 때는 주의해야 합니다. 일반적으로는 앞에서 연산하는 것이 가장 좋습니다.

고차함수 사용해보기

위 표에서 고차함수는 filter, partition, sortBy 가 있는데 가볍게 살펴보겠습니다.

// 20보다 큰 요소만 추출
List(23, 8, 14, 21).filter(_ > 20) // List(23, 21)

// 3보다 작은 것과 그렇지 않은 것들로 나눠서 튜플로 반환
List(1, 2, 3, 4, 5).partition(_ < 3) // (List(1, 2),List(3, 4, 5))

// 문자열의 길이가 짧은 것부터 정렬
List("apple", "to").sortBy(_.length) // List(to, apple)

List 매핑

map 메소드를 사용하여 어떠한 함수를 List의 모든 요소에 적용하고 새로운 리스트로 결과를 반환할 수 있습니다.

책에서 엄선한 map 관련 메소드를 살펴보겠습니다.

// 주어진 함수를 이용하여 각 요소를 반환
List("alan", "sangwoo").map(s => s"$s bae") // List(alan bae, sangwoo bae)

// 주어진 함수를 이용하여 각 요소를 변환하고 그 결과 리스트를 이 리스트에 평면화(flatten) 함
List("milk,tee").flatMap(_.split(",")) // List(milk, tee)

// 각 요소를 부분 함수를 사용하여 변환하고, 해당 함수를 적용할 수 있는 요소를 유지함.
List(0, 1, 2) collect { case 1 => "ok" } // List(ok)
List(0, 1, 2) collect {
  case 1 => "ok"
  case 2 => "fail"
} // List(ok, fail)

List 축소하기

지금까지 List의 사이즈와 구조를 변경하거나 완전히 다른 값과 타입으로 전환하는 방법을 알아보았습니다.

이번에는 리스트를 단일 값으로 축소하는 방법을 알아보겠습니다.

수학적인 축소 연산

이름	예제	설명
max	List(41, 59, 26).max	리스트의 최대값 구하기
min	List(10.9, 32.5, 4.23, 5.67).min	리스트의 최소값 구하기
product	List(5, 6, 7).product	리스트의 숫자들을 곱하기
sum	List(11.3, 23.5, 7.2).sum	리스트의 숫자들을 합하기

부울(bool) 축소 연산

이름	예제	설명
contains	List(34, 29, 18) contains 29	리스트에 이 요소를 포함하고 있는지름 검사함
endsWith	List(0, 4, 3) endsWith List(4, 3)	리스트가 주어진 리스트로 끝나는지를 검사함
exists	List(24, 17, 32) exists (_ < 18)	리스트에서 최소 하나의 요소에 대해 조건자가 성립하지는지를 검사함
forall	List(24, 17, 32) forall (_ < 18)	리스트의 모든 요소에 대해 조건자가 성립하는지를 검사함
startsWith	List(0, 4, 3) startsWith List(0)	리스트가 주어진 리스트로 시작하는지를 테스트함

일반적인 리스트 축소 연산

이름	예제	설명
fold	List(4, 5, 6).fold(0)(_ + _)	주어진 시작값과 축소 함수로 리스트를 축소
reduce	List(4, 5, 6).reduce(_ + _)	리스트의 첫번째 요소를 시작으로 주어진 축소 함수로 리스트를 축소
scan	List(4, 5, 6).scan(0)(_ + _)	시작값과 축소 함수를 취하여 각각의 누곗값의 리스트를 반환함

위 세 가지 연산은 Left, Right 연산도 함께 제공 됩니다. (ex: foldLeft, foldRight)

컬렉션 전환하기

List를 기준으로 이번 포스팅을 진행하지만 필요에 따라

Map이나 Set 등 다른 컬렉션 타입으로 변환이 필요할 수 있을때 사용하는 연산이 있습니다.

컬렉션 전환 연산

이름	예제	설명
mkString	List(24, 99, 104).mkString(", ")	주어진 구분자를 사용하여 컬렉션을 String으로 변환
toBuffer	List('f', 't').toBuffer	불변의 컬렉션을 가변적인 컬렉션으로 전환
toList	Map("a" -> 1, "b" -> 2).toList	컬렉션을 List로 전환
toMap	Set(1 -> true, 3 -> true).toSet	두 요소(길이)로 구성된 튜플의 컬렉션을 Map으로 전환
toSet	List(2, 5, 5, 3, 2).toSet	컬렉션을 Set으로 전환
toString	List(2, 5, 5, 3, 2).toString	컬렉션을 String으로 컬렉션의 타입을 포함하여 만듦

자바와 스칼라 컬렉션 호환성

스칼라는 JVM 으로 컴파일하고 그 위에서 동작하기 때문에 JDK와 상호작용하고 어떤 자바 라이브러리도 추가할 수 있어야 합니다.

기본적으로 자바 컬렉션과 스칼라 컬렉션은 호환되지는 않지만 아래의 import 구문을 추가하면 서로 변환이 가능한 연산이 추가 됩니다.

import scala.jdk.CollectionConverters._

object ScalaToJava extends App {
  
  val scalaList = List(12, 29)
  val list = scalaList.asJava // java.util.List
  
  val javaList = new java.util.ArrayList[String](5)
  val d = javaList.asScala // mutable.Buffer 
}

서적에는 collecton.JavaConverters._를 import 하라고 기술되어 있지만 deprecated 되었고 2.13.0버전 부터는 scala.jdk.CollectionConverters._를 사용하도록 되어 있습니다.

컬렉션으로 패턴 매칭하기

컬렉션을 이용하여 매치 표현식을 사용할 수 있습니다.

패턴 매칭은 스칼라의 평범한 연산일 뿐 아니라 스칼라의 핵심 특징이며 스칼라 데이터 구조에 광범위하게 적용됩니다.

잘 사용한다면 다른 언어에서 비슷한 작업을 할 때보다 로직을 간결하게 작성할 수 있습니다.

val statuses = List(500, 404)

// 리스트의 head 값을 기준으로 500 미만 여부 체크하여 분기
val msg1 = statuses.head match {
  case x if x < 500 => "okay"
  case _ => "error"
}

println(msg1) // error

// 리스트에 500 포함 여부 체크하여 분기
val msg2 = statuses match {
  case x if x contains 500 => "has error"
  case _ => "okay"
}

println(msg2) // has error

// 패턴 가드를 사용하여 분기
val msg3 = statuses match {
  case List(500, x) => s"error by $x"
  case List(e, x) => s"$e by $x"
}

println(msg3) // error by 403

// 리스트의 head와 tail을 분해
val result = List('r', 'g', 'b') match {
  case head :: tail => s"$head :: $tail"
  case Nil => ' '
}

println(result) // r :: List(g, b)

// 튜플도 패턴 매칭을 사용할 수 있음
val result2 = ('h', 204, true) match {
case (_, _, false) => 501
case ('c', _, true) => 302
case ('h', x, true) => x // 여길 통과합니다.
case (c, x, true) =>
  println(s"did not expect code $c")
  x
}

println(result2) // 204

이상으로 기본적인 컬렉션인 List에 대해 알아보고 Map과 Set에 대해서도 가볍게 알아봤습니다.

이번 포스팅으로 알게된 List, Map, Set 뿐만 아니라 다른 컬렉션들이 많이 존재하니

각 컬렉션들의 용도를 잘 구분하여 사용할 수 있어야할 것 같습니다.