Swift中的map、filter、reduce可以對Array、Dictionary等集合進行操作。如果你沒有函數式編程經驗，你可能更習慣於使用for-in遍歷。這一篇文章將介紹map、filter、reduce、flatMap和compactMap的用法。
Swift中的map、reduce和filter函數來自於函數式編程（functional programming），被稱爲高階函數（high-order function）。高階函數是至少滿足下列一個條件的函數：
- 接受一個或多個函數作爲輸入
- 輸出一個函數
在數學中，也叫做算子。微積分中的導數就是常見的例子，它會映射一個函數到另一個函數。
1. Map
func map<T>(_ transform: (Self.Element) throws -> T) rethrows -> [T]
map用於遍歷序列（sequence），並對每個元素執行相同操作。map函數對所有元素執行完映射或轉換後，返回一個包含所有元素的數組，元素類型可以是原來的類型，也可以是新類型。
我們可以使用for-in循環計算數組元素的平方，如下：
let values = [2.0, 4.0, 5.0, 7.0]
var squares: [Double] = []
for value in values {
squares.append(value*value)
}
for-in可以解決問題，但代碼有些冗餘。需要聲明指定類型的數組，以便在循環時添加元素；數組還需爲變量。使用map實現如下：
let squares2 = values.map {$0 * $0}
與for-in相比，map有了很大的提升。squares2是一個常量，Swift可以自動推斷其類型。
剛接觸簡寫的閉包語法時，可能不易理解。map函數只有一個參數，即尾隨閉包（一個函數）。map遍歷集合元素時調用閉包，閉包接收傳入的元素，並返回一個結果。map函數以數組的形式返回最終結果。
map函數完整格式如下：
let squares3 = values.map({
(value: Double) -> Double in
return value * value
})
閉包包含一個參數：(value: Double)，返回一個Double類型的值，Swift的自動推斷可以推斷出這些。由於map只包含一個參數，且是閉包，( )也可以省略。閉包內只有一行代碼時，return也可以省略。更新後如下：
let squares4 = values.map {value in value * value}
in關鍵字將閉包的參數和主體分開，這裏可以進一步將參數省略，使用帶編號的參數：
let squares5 = values.map { $0 * $0 }
map返回數組數據類型可以和原數組不一致。下面將數值類型轉換爲字符串類型：
let scores = [0, 28, 648]
let words = scores.map { NumberFormatter.localizedString(from: $0 as NSNumber, number: .spellOut) }
// ["zero", "twenty-eight", "six hundred forty-eight"]
map函數除了用於數組，還可用於其他集合類型，例如字典、Set，但返回結果永遠是數組。如下所示：
let milesToPoint = ["point1":120.0,"point2":50.0,"point3":70.0]
let kmToPoint = milesToPoint.map { $1 * 1.6093 }
// [193.11599999999999, 80.465, 112.651]
上面遍歷字典時，閉包的兩個參數分別爲key和value。如果無法區分出參數類型，可以查看Xcode自動補全的提示：
2. Filter
func filter(_ isIncluded: (Self.Element) throws -> Bool) rethrows -> [Self.Element]
filter函數返回符合指定條件的有序數組。isIncluded是一個閉包，接收序列的元素，返回Bool類型值，以指示該元素是否應包含在返回的數組中。filter複雜度爲O(n)，n爲序列的長度。
filter函數只包含一個參數，即閉包。在閉包內添加需滿足的條件，返回值爲Bool類型。true表示會把元素添加到結果的數組中；false表示不會添加。
下面使用filter過濾奇數，只把偶數添加到數組中：
let digits = [1,4,10,15]
let even = digits.filter { $0 % 2 == 0 }
// [4, 10]
3. Reduce
reduce將集合中的所有元素合併爲一個新的值。
reduce函數聲明如下：
func reduce<Result>(_ initialResult: Result, _ nextPartialResult: (Result, Element) throws -> Result) rethrows -> Result
-
initialResult：作爲初始值，首次調用閉包時傳遞給nextPartialResult。 -
nextPartialResult：閉包內將已經組合的值與新的元素合併，並在下一次調用nextPartialResult閉包時使用，最後返回給調用方。如果集合沒有元素，返回結果爲initialResult。
reduce(_:_:)複雜度爲O(n)。
下面將數組元素值與初始值10相加：
let items = [2.0, 4.0, 5.0, 7.0]
let total = items.reduce(10.0) { partialResult, value in
partialResult + value
}
// 28.0
閉包可以進一步簡化：
let total = items.reduce(10.0, +)
reduce也可用於拼接數組中的字符串：
let codes = ["abc","def","ghi"]
let text = codes.reduce("1", +)
1abcdefghi
4. FlatMap和CompactMap
flatMap和compactMap是map的變體，適用於以下三種場景：
4.1 flatMap用於處理序列，並返回序列
Sequence.flatMap<S>(_ transform: (Element) -> S)
-> [S.Element] where S : Sequence
序列調用flatMap後，每個元素都會執行閉包邏輯，並返回 flatten 結果：
let results = [[5,2,7], [4,8], [9,1,3]]
let allResults = results.flatMap { $0 }
// [5, 2, 7, 4, 8, 9, 1, 3]
let passMarks = results.flatMap { $0.filter { $0 > 5} }
// [7, 8, 9]
4.2 flatMap處理可選項
閉包接收可選類型中的非nil值，返回可選類型：
Optional.flatMap<U>(_ transform: (Wrapped) -> U?) -> U?
如果可選類型爲nil，flatMap也會返回nil：
let input: Int? = Int("8")
let passMark: Int? = input.flatMap { $0 > 5 ? $0 : nil }
// Optional(8)
4.3 compactMap處理序列，返回可選類型
Sequence.compactMap<U>(_ transform: (Element) -> U?) -> U?
這種用途的flatmap在Swift 4.1（Xcode 9.3）被重命名爲compactMap。爲移除數組中的nil元素提供了一種簡便操作：
let keys: [String?] = ["Tom", nil, "Peter", nil, "Harry"]
let validNames = keys.compactMap { $0 }
validNames
// ["Tom", "Peter", "Harry"]
let counts = keys.compactMap { $0?.count }
counts
// [3, 5, 5]
5. 鏈式使用
可以將map、filter和reduce組合使用。例如，計算數組中元素值大於等於5之和，可以先filter，再reduce。如下所示：
let marks = [6, 4, 8, 2, 9, 7]
let totalPass = marks.filter{$0 >= 5}.reduce(0, +)
// 30
計算數組元素值平方，並返回偶數。因爲奇數的平方仍然是奇數，可以先過濾掉奇數，再做轉換：
let numbers = [648, 17, 35, 4, 12]
let evenSquares = numbers.filter{$0 % 2 == 0}.map{$0 * $0}
// [419904, 16, 144]
總結
以後遇到for-in遍歷集合時，可以考慮是否可以使用map、filter、reduce替換：
-
map：將sequence元素轉換後，以數組形式返回。 -
filter：只有滿足條件的元素會被放到數組返回。 -
reduce：每個元素都會調用 combine closure，首次調用時與initialResult組合。
參考資料：
歡迎更多指正：https://github.com/pro648/tips
本文地址：https://github.com/pro648/tips/blob/master/sources/map、filter、reduce的用法.md