Swift 中的高阶函数有哪些？如何使用 map、filter、reduce？

Swift 中的高阶函数有哪些？如何使用 map、filter、reduce 等函数式编程特性？

Swift 提供了丰富的高阶函数，支持函数式编程范式。这些函数可以接受其他函数作为参数或返回函数，使代码更加简洁和声明式。

主要的高阶函数：

1. map：

   • 对集合中的每个元素应用转换函数
   • 返回包含转换后元素的新数组
   • 保持原始集合不变
   • 示例：

     swift
     let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
     let doubled = numbers.map { $0 * 2 }
     // [2, 4, 6, 8, 10]
     
     let names = ["alice", "bob", "charlie"]
     let capitalized = names.map { $0.capitalized }
     // ["Alice", "Bob", "Charlie"]

2. filter：

   • 根据条件筛选集合中的元素
   • 返回包含满足条件元素的新数组
   • 示例：

     swift
     let numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
     let evenNumbers = numbers.filter { $0 % 2 == 0 }
     // [2, 4, 6, 8, 10]
     
     let words = ["apple", "banana", "pear", "grape"]
     let longWords = words.filter { $0.count > 4 }
     // ["apple", "banana"]

3. reduce：

   • 将集合中的元素组合成单个值
   • 接受初始值和组合函数
   • 示例：

     swift
     let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
     let sum = numbers.reduce(0) { $0 + $1 }
     // 15
     
     let product = numbers.reduce(1) { $0 * $1 }
     // 120
     
     let names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
     let allNames = names.reduce("") { $0 + $1 + " " }
     // "Alice Bob Charlie "

4. flatMap：

   • 对集合中的每个元素应用转换函数，并展平结果
   • 处理嵌套数组或可选值
   • 示例：

     swift
     let numbers = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]
     let flattened = numbers.flatMap { $0 }
     // [1, 2, 3, 4, 5, 6]
     
     let optionalNumbers: [Int?] = [1, nil, 3, nil, 5]
     let nonNilNumbers = optionalNumbers.flatMap { $0 }
     // [1, 3, 5]

5. compactMap：

   • 类似于 map，但过滤掉 nil 值
   • 专门用于处理可选值
   • 示例：

     swift
     let strings = ["1", "2", "three", "4", "five"]
     let numbers = strings.compactMap { Int($0) }
     // [1, 2, 4]

6. forEach：

   • 对集合中的每个元素执行操作
   • 不返回新值
   • 示例：

     swift
     let numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
     numbers.forEach { print($0) }

7. sorted：

   • 对集合进行排序
   • 可以自定义排序规则
   • 示例：

     swift
     let numbers = [5, 2, 8, 1, 9]
     let ascending = numbers.sorted { $0 < $1 }
     // [1, 2, 5, 8, 9]
     
     let descending = numbers.sorted { $0 > $1 }
     // [9, 8, 5, 2, 1]

链式调用：

swift
let numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
let result = numbers
    .filter { $0 % 2 == 0 }
    .map { $0 * $0 }
    .reduce(0) { $0 + $1 }
// 220 (2² + 4² + 6² + 8² + 10²)

最佳实践：

1. 优先使用高阶函数而非 for 循环
2. 合理使用链式调用提高代码可读性
3. 注意性能影响，避免过度嵌套
4. 使用有意义的变量名提高代码清晰度
5. 在复杂逻辑中使用传统循环提高可维护性