坑挖的有点多，最近打算填一个：给scala加上linq。
在spark RDD和DataFrame上直接用岂不是美滋滋。
用过几次c#，linq还是非常直观的，很喜欢这个设计。不过现在都忘的差不多了，再来回顾一下linq到底是个什么东西。
overview
先不讲类型签名扩展方法这些细节，我们从从官网给的最基本的例子开始，来一个整体的概览，看看linq到底是什么：
using System;
using System.Linq;
class IntroToLINQ
{
static void Main()
{
// The Three Parts of a LINQ Query:
// 1. Data source.
int[] numbers = new int[7] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
// 2. Query creation.
// numQuery is an IEnumerable<int>
var numQuery =
from num in numbers
where (num % 2) == 0
select num;
// 3. Query execution.
foreach (int num in numQuery)
{
Console.Write("{0,1} ", num);
}
}
}
linq，语言集成查询，就是语法上支持类sql的查询语法，对于熟悉sql查询的广大coder，可读性比链式方法调用不知高到哪里去了。
但这也只是一层语法糖而已，在编译后还是要转化成方法调用。
比如上面的查询等价于：
var numQuery = numbers.Where(num => num %2 ==0).Select(num => num);
当然因为select的数据没变，这个Select调用完全可以省略。而Where就相当于filter，Select就相当于map，这些简单的操作都非常容易理解。linq支持的其他join、aggerate等操作符，同样是写好的一堆方法，比较容易理解。
比较特殊的是：当多个from串联在一起时，事情就变得稍微有些复杂。下面具体介绍一下这种情况。
from和SelectMany
还是先给例子：
using System;
using System.Linq;
class IntroToLINQ
{
static void Main ()
{
int[] numbers = new int[7] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
var numQuery =
from num0 in numbers
from num1 in numbers
where num0 + num1 > 11
select new {num0, num1};
foreach (var num in numQuery) {
Console.Write ("{0,1} ", num);
}
}
}
只看查询语句，它干了什么非常容易理解：在numbers和numbers(自己和自己)的笛卡尔积中选择出两数之和大于11的组合，输出是：
{ num0 = 5, num1 = 6 }
{ num0 = 6, num1 = 5 }
{ num0 = 6, num1 = 6 }
提一些稍微扩展的内容，看不懂没关系，可以跳过，如果有兴趣搞懂的话可以了解一下haskell的Monad：
看着一段scala的代码：
object Main {
def main(args: Array[String]): Unit = {
val numbers = List(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6)
val queryResult =
for (num0 <- numbers; num1 <- numbers
if num0 + num1 > 10) yield (num0, num1)
queryResult.foreach(println)
}
}
输出结果：
(5,6)
(6,5)
(6,6)
然后是一段可以在ghci里执行的haskell代码：
numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
queryResult = do {
num0<-numbers;
num1<-numbers;
if num0+num1>10
then [(num0,num1)]
else []
}
haskell没有foreach，手动看一下结果
> queryResult
得到
=> [(5,6),(6,5),(6,6)]
可以发现得到的结果是一模一样的，事实上这三者本来就是一回事。c#串联的from查询表达式、scala的for语法、haskell的do notation，本质上都是一个东西，都是一层语法糖，把对Monad的操作串联起来，最后都会翻译成方法/函数调用。其底层方法/函数分别是SelectMany、flatMap、>>=。至于Monad是个什么东西，又是另一个话题了，说大不大说小不小的话题。。。
还是回到正题，我们来看一下数组这些容器的SelectMany方法的具体功能。
接受一个函数的SelectMany
先看一个最普通的SelectMany例子，这也是它原本的语义：
int[] list = { 1, 2, 3 };
Func<int, string[]> selector = x =>
{
var s = String.Format("hi{0}", x);
return new[] { s, s, s };
};
var result = list.SelectMany(selector);
foreach (var e in result)
{
Console.Write("{0},", e);
}
输出是：
hi1,hi1,hi1,hi2,hi2,hi2,hi3,hi3,hi3,
很容易理解，SelectMany接受一个函数，这个函数对容器的每个元素应用一遍，每次都返回一个新的容器。比如这里，selector接受数字N然后返回{"hiN","hiN","hiN"}这个列表，对每个元素调用一遍就会得到这个大列表{{"hi1","hi1","hi1"},{"hi2","hi2","hi2"},{"hi3","hi3","hi3"}}，最后把这个大列表拍平就得到最终的结果：{hi1,hi1,hi1,hi2,hi2,hi2,hi3,hi3,hi3}。当然实际的实现不一定这样来，但是这样理解就对了。
让我们看一下这个函数的签名：
public static IEnumerable<TResult> SelectMany<TSource, TResult>(
this IEnumerable<TSource> source,
Func<TSource, IEnumerable<TResult>> selector
);
和例子的类型是对应的。
没接触过c#的话需要注意两点：
- 第一个参数
source前面有个this，这是扩展方法的语法，source.SelectMany(selector)就相当于SelectMany(source,selector)。 -
IEnumerable<T>是一个接口，c#的数组都实现了这个接口。所以int[]满足IEnumerable<int>，string[]满足IEnumerable<string>。
这个SelectMany有什么用呢？
前面说过了，它能把一系列操作串联起来。我们再来看一个例子，求两个列表的笛卡尔积，比如对于[1,2]he[3,4]我们怎么得到[(1,3),(1,4),(2,3),(2,4)]：
int[] alist = { 1, 2 };
int[] blist = { 3, 4 };
var result = alist.SelectMany(
a => blist.Select(
b => new { a, b }
)
);
foreach (var e in result)
{
Console.Write("{0},", e);
}
输出是：{ a = 1, b = 3 },{ a = 1, b = 4 },{ a = 2, b = 3 },{ a = 2, b = 4 },
怎么理解呢，看里面函数的功能就可以了，它对于alist的一个元素a，会将其和blist的每个元素组合一次最后生成[(a,3),(a,4)]。对alist里的每个a都来一遍这个函数就得到[ [(a0,3),(a0,4)], [(a1,3),(a1,4)] ]，把它拍平就是最后的结果了。
然后以此类推，求三个列表的笛卡尔积：
int[] alist = { 1, 2 };
int[] blist = { 3, 4 };
int[] clist = { 4, 5 };
var result = alist.SelectMany(
a => blist.SelectMany(
b => clist.Select(
c => new { a, b, c }
)
)
);
foreach (var e in result)
{
Console.Write("{0},", e);
}
{ a = 1, b = 3, c = 4 },{ a = 1, b = 3, c = 5 },{ a = 1, b = 4, c = 4 },{ a = 1, b = 4, c = 5 },{ a = 2, b = 3, c = 4 },{ a = 2, b = 3, c = 5 },{ a = 2, b = 4, c = 4 },{ a = 2, b = 4, c = 5 },
接受两个函数的SelectMany
还是先看例子：
int[] ilist = { 1, 2 };
double[] dlist = { 0.1, 0.2, 0.3 };
Func<int, double[]> collectionSelector =
_ => dlist;
Func<int, double, string> resultSelector =
(int_num, double_num) => String.Format("'{0}'", int_num + double_num);
var result = ilist.SelectMany(collectionSelector, resultSelector);
foreach (var e in result)
{
Console.Write("{0},", e);
}
结果：
'1.1','1.2','1.3','2.1','2.2','2.3',
翻译规则
那么写出它的方法调用形式：
numQuery1 = numbers.SelectMany (
_ => numbers,
(num0, num1) => new {num0, num1}
).Where( x => x.num0 + x.num1 >11);
