使用Scala实现列表元素求和

题目

使用Scala实现列表元素求和

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

高阶函数, 不可变性, 递归

快速回答

在Scala中实现列表求和有三种常用方式：

• 使用sum内置方法：List(1,2,3).sum
• 使用foldLeft高阶函数：list.foldLeft(0)(_ + _)
• 使用递归模式匹配：
  

  def sum(list: List[Int]): Int = list match {
    case Nil => 0
    case head :: tail => head + sum(tail)
  }

问题背景

在函数式编程中，对集合进行聚合操作是最基础的任务之一。列表求和能很好考察候选人对Scala核心特性的理解。

解决方案

1. 使用内置sum方法（最简单）

val numbers = List(1, 2, 3, 4)
val total = numbers.sum  // 结果: 10

原理说明：Scala标准库为数值型集合提供了sum方法，内部通过隐式参数获取数值类型的加法操作。

2. 使用foldLeft高阶函数（推荐）

val total = numbers.foldLeft(0)((acc, x) => acc + x)
// 简写: numbers.foldLeft(0)(_ + _)

原理说明：

• foldLeft是左折叠操作，从列表头部开始遍历
• 第一个参数0是初始累加值
• 第二个参数是合并函数(累加值, 当前元素) => 新累加值
• 符合不可变性原则：不修改原始列表，返回新结果

最佳实践：

• 优先使用foldLeft而非foldRight（避免栈溢出）
• 对于数值操作可用sum，但foldLeft适用更广的场景

3. 递归实现（展示FP核心思想）

def sum(list: List[Int]): Int = list match {
  case Nil => 0  // 空列表返回0
  case head :: tail => head + sum(tail) // 头元素+剩余列表的和
}

sum(List(1,2,3)) // 返回6

原理说明：

• 使用模式匹配解构列表
• Nil表示空列表（递归终止条件）
• head :: tail将列表分解为第一个元素和剩余部分
• 通过递归调用处理子列表

常见错误

• 可变变量：错误使用var累加（违反不可变性）

  // 反例（命令式风格）
  var total = 0
  for (x <- numbers) total += x

• 缺少终止条件：递归实现忘记处理Nil情况会导致MatchError
• 尾递归优化：递归版本可能栈溢出，应使用@tailrec优化：

  import scala.annotation.tailrec
  
  @tailrec
  def sumTailRec(list: List[Int], acc: Int = 0): Int = list match {
    case Nil => acc
    case head :: tail => sumTailRec(tail, acc + head)
  }

扩展知识

• foldLeft vs reduce：reduce不需要初始值但要求非空集合
• 泛型实现：使用类型参数支持更多数值类型

  def sumGeneric[T](list: List[T])(implicit num: Numeric[T]): T = 
    list.foldLeft(num.zero)(num.plus)

• 并行计算：大数据集可使用par转换为并行集合加速

  numbers.par.sum  // 并行求和