Scala 集合類型全景：Option、Tuple、Array、List 函數式資料結構實戰

本文進入 Scala 函數式核心領域，介紹四大基礎集合類型：Option、Tuple、Set/Map、List，以及增強版 Array。這些類型提供全新程式設計抽象，配合物件特性可寫出極簡潔代碼。

Option：消除 Null 恐懼的類型安全容器

Java 用 null 表示「無值」，易致 NullPointerException。Scala Option[T] 為泛型密封類，兩個子類：

• Some[T](value)：包裝實際值
• None：表示無值（單例）

Map.get 回傳 Option[V]，精確區分「鍵不存在」與「值為 null」：

val teams = Map("New England" -> "Patriots", "Miami" -> "Dolphins", "Los Angeles" -> null)
teams.get("Miami")        // Some("Dolphins")
teams.get("Los Angeles")  // Some(null)  鍵存在但值為 null
teams.get("Sacramento")   // None        鍵不存在

模式比對處理 Option

def show(opt: Option[String]) = opt match {
  case Some(x) => x
  case None    => "No team found"
}
show(teams.get("Miami"))  // "Dolphins"

模式比對同時完成類型檢查、值提取與分支，免去 get() 呼叫與 null 檢查。

Tuple：輕量多值聚合

Tuple 為固定大小、異構、不可變容器，建構語法極簡：

val tuple = ("Ted", "Scala", Date.parse("3/7/2006"))
tuple._1  // "Ted"
tuple._2  // "Scala"
tuple._3  // Date 物件

適用場景：多返回值、臨時資料組合、避免建立專用 DTO 類別。Map 實質為二元 Tuple 集合。

Array：泛型化、函數式增強的陣列

Scala Array[T] 為泛型類別，繼承豐富特質層級（Mutable、RandomAccessSeq、Iterable...），支援函數式操作：

args.foreach(arg => println(arg))  // 遍歷
val scalaProgs = programmers.filter(p => p.skills.contains("Scala"))  // 過濾
scalaProgs.foreach(p => p.salary += 5000)  // 副作用操作
val raised = scalaProgs.map(p => new Person(..., p.salary + 5000, ...))  // 轉換產生新陣列

索引存取用圓括號 args(i)，長度屬性 .length。

List：函數式遞歸處理的核心結構

List[T] 為不可變、線性、支援高效頭尾操作的單向鏈表：

val list = List("Ted", "Amanda", "Luke")
list.head      // "Ted"
list.tail      // List("Amanda", "Luke")
list.last      // "Luke"
list.isEmpty   // false

遞歸處理與尾呼叫優化

def count(list: List[String]): Int = list match {
  case h :: t => count(t) + 1  // h 為頭，t 為尾
  case Nil    => 0
}

:: 為右結合建構子，Nil 為空列表。模式比對 h :: t 同時解構頭尾並綁定變數。尾遞歸編譯器優化為迴圈，無堆疊溢位風險。

用 :: 建構列表

val list = "Ted" :: "Amanda" :: "Luke" :: "Don" :: "Martin" :: Nil

注意：:: 以冒號結尾故為右結合，最右端必須為 List（Nil）。

模式比對進階：值匹配與變數綁定並行

def greet(list: List[String]): Int = list match {
  case "Amanda" :: t => println("Hey, Amanda!"); count(t) + 1
  case h :: t        => count(t) + 1
  case Nil           => 0
}

首案例直接匹配特定值 "Amanda"，餘下綁定 t。通配符 _ 可忽略不需的變數：case _ :: t => ...。

陣列亦可模式比對

val arr = Array("Ted", "Amanda", "Luke")
arr.foreach(s => s match {
  case "Amanda" => println("Hey, Amanda!")
  case _        => // 忽略
})

結語

Scala 集合庫融合函數式遺產與物件實用性：Option 消除 null、Tuple 輕量聚合、Array 增強互通、List 遞歸核心。警惕濫用 Tuple 取代領域模型——頻繁出現的結構應定義具名類別。享受雙範式帶來的表達力！