Kotlin | 高阶函数reduce()、fold()详解

在 Kotlin 中，reduce() 和 fold() 是函数式编程中常用的高阶函数。它们都是对集合中的元素进行聚合操作的函数，将一个集合中的元素缩减成一个单独的值。它们的使用方式非常相似，但是返回值略有不同。下面是它们的区别：

reduce() 函数是对集合中的所有元素进行聚合处理，并返回最后一个合并处理值。
fold() 函数除了合并所有元素之外，还可以接受一个初始值，并将其与聚合结果一起返回。注：如果集合为空的话，只会返回初始值。

reduce示例

1、使用 reduce() 函数计算列表中所有数字的总和：

fun reduceAdd() {
        val list = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
        val sum = list.reduce { acc, i ->
            println("acc:$acc, i:$i")
            acc + i
        }
        println("sum is $sum")  // 15
    }

执行结果：

acc:1, i:2
acc:3, i:3
acc:6, i:4
acc:10, i:5
sum is 15

2、使用 reduce() 函数计算字符串列表中所有字符串的拼接结果：

val strings = listOf("apple", "banana", "orange", "pear")
val result = strings.reduce { acc, s -> "$acc, $s" }
println(result) // apple, banana, orange, pear

执行结果：

apple, banana, orange, pear

fold示例

1、使用 fold() 函数计算列表中所有数字的总和，并在其基础上加上一个初始值：

val numbers = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
val sum = numbers.fold(10) { acc, i -> acc + i }
println(sum) // 25

执行结果为：

acc:10, i:1
acc:11, i:2
acc:13, i:3
acc:16, i:4
acc:20, i:5
sum is 25

2、使用 fold() 函数将列表中的所有字符串连接起来，并在其基础上加上一个初始值：

val strings = listOf("apple", "banana", "orange", "pear")
val result = strings.fold("Fruits:") { acc, s -> "$acc $s" }
println(result) // Fruits: apple banana orange pear

执行结果：

Fruits: apple banana orange pear

源码解析

reduce() 在Kotlin标准库的实现如下：

public inline fun <S, T : S> Iterable<T>.reduce(operation: (acc: S, T) -> S): S {
    val iterator = this.iterator()
    if (!iterator.hasNext()) throw UnsupportedOperationException("Empty collection can't be reduced.")
    var accumulator: S = iterator.next()
    while (iterator.hasNext()) {
        accumulator = operation(accumulator, iterator.next())
    }
    return accumulator
}

从代码中可以看出，reduce函数接收一个operation参数，它是一个lambda表达式，用于聚合计算。reduce函数首先获取集合的迭代器，并判断集合是否为空，若为空则抛出异常。然后通过迭代器对集合中的每个元素进行遍历操作，对元素进行聚合计算，将计算结果作为累加器，传递给下一个元素，直至聚合所有元素。最后返回聚合计算的结果。

fold() 在Kotlin标准库的实现如下：

public inline fun <T, R> Iterable<T>.fold(
    initial: R,
    operation: (acc: R, T) -> R
): R {
    var accumulator: R = initial
    for (element in this) {
        accumulator = operation(accumulator, element)
    }
    return accumulator
}

从代码中可以看出，fold函数接收两个参数，initial参数是累加器的初始值，operation参数是一个lambda表达式，用于聚合计算。

fold函数首先将初始值赋值给累加器，然后对集合中的每个元素进行遍历操作，对元素进行聚合计算，将计算结果作为累加器，传递给下一个元素，直至聚合所有元素。最后返回聚合计算的结果。

总结

reduce()适用于不需要初始值的聚合操作，fold()适用于需要初始值的聚合操作。
reduce()操作可以直接返回聚合后的结果，而fold()操作需要通过lambda表达式的返回值来更新累加器的值。

在使用时，需要根据具体场景来选择使用哪个函数。