Option 資料型態

enum Option[+A]:
  case Some(get: A)
  case None

昨天 那些瞎 g8 問題的解法就是讓那些 function 的回傳變成一種若有似無的型態，就像 薛丁格的貓 那樣，

Option 有 2 種表示，一種代表定義存在的 Some，另一種是未定義的 None，我們可以用 Option 來幫前一天的 mean function 加工，讓 mean 的回傳能包含所有造成它無法定義的狀況。

def mean(l: List[Double]): Option[Double] =
  if l.isEmpty then 
    None
  else
    Some(l.sum / l.length)

雖然 Scala 原生庫中已經有 Option 了，但我們還是可以試著自行實現看看，了解如何使用 pattern match 和 high-order function 去實作那些符合 functional programming 風格的好用功能；

但今天的實作會跟 Day 3 ~ Day 5 有些不太一樣，我們是把所有 function 定義在 List 的 companion object 裡，而今天我會在 Option 這個 enum 底下定義 function，如此能直接以 Option 物件做 function 呼叫，使用上更直覺。

Exercise D7-1

嘗試使用 pattern match 實作以下 function 吧！

• getOrElse：從 Option 取得值，或回傳 default 值。
• flatMap：能把 2 個 Option 弄成一個 Option 後回傳。
• orElse：若 Option 有被定義，則回傳自己，否則回傳入參 Option。
• filter：只保留符合 function f 條件 的 Option。

enum Option[+A]:
  case Some(get: A)
  case None


  def map[B](f: A => B): Option[B] = this match
    case None => None
    case Some(x) => Some(f(x))
  
  def getOrElse[B >: A](default: => B): B
  def flatMap[B](f: A => Option[B]): Option[B]
  def orElse[B >: A](ob: => Option[B]): Option[B]
  def filter(f: A => Boolean): Option[A]

default: => B 表示了 default 是 call-by-name，然後回傳 B；deafult 如果用不到的話，它就不會被 evaluate，我們在 Day 9 的 Laziness 時會介紹更多。

用 Option 包裹的好處就是我們能用 high-order function 去做各種轉換操作，而不用在其中處理錯誤，我們來看個例子，

scala> case class Employee(name: String, department: String)

scala> val employees = List(Employee("tshine73", "RD"), Employee("Bob", "Support"))

scala> employees.find(_.name == "Bob")
     |     .map(_.department)
     |     .filter(_ == "Support")
     |     .getOrElse("default department")
val res1: String = Support

我定義了一個 Employee 類別，然後使用 List.find 嘗試找到名為 Bob 的員工，find 會回傳 Option 物件，

def find(p: A => Boolean): Option[A]

然後透過 map 將 Employee Option 轉變為部門名稱，然後在使用 filter 過濾部門是否為 Support，否則就回傳預設部門名稱；

當其中某些操作失敗時，後續的所有操作都不會執行，例如 None.map(f) 就會立即回傳 None，直到你使用 getOrElse 之類的 function 去取值；

scala> employees.find(_.name == "tshine73")
     |     .map(_.department)
     |     .filter(_ == "Support")
     |     .getOrElse("default department")
val res2: String = default department

當你還是需要將 None 轉為 Exception 時，一個常用的方式是 getOrElse(throw new Exception("Fail"))。

Either 資料型態

或許你有注意到，Option 無法讓調用者知道究竟是出了哪些錯，我們只看到 None 被傳遞回來，但有些時候我們想知道到底發生什麼錯誤，此時我們有另一個選擇 Either，

enum Either[+E, +A]:
  case Left(get: E)
  case Right(get: A)

跟 Option 的最大的不同是，2 種表示都有攜帶值，Left 通常表達失敗或發生錯誤，而 Right 通常表達成功，

讓我們來看如何用 Either 改寫這幾天用到的 mean function，現在我們可以透過 Left 來取得錯誤資訊了。

def mean(xs: Seq[Double]): Either[Exception, Double] =
  if xs.isEmpty then
    Left(new ArithmeticException("mean of empty list"))
  else
    Right(xs.sum / xs.length)

Exercise D7-2

跟 Option 類似，我們一樣可以用 pattern match 在 Either 中實作 flatMap, orElse 的 function，來試看看吧！

enum Either[+E, +A]:
  case Left(get: E)
  case Right(get: A)
  
  def map[B](f: A => B): Either[E, B] = this match
    case Left(e) => Left(e)
    case Right(a) => Right(f(a))

	def flatMap[EE >: E, B](f: A => Either[EE, B])
  def orElse[EE >: E, B >: A](b: => Either[EE, B])

明天要來分享如何讓既有的 function 支持 Option 或 Either。

Day 7 - Exercise answer