如何使用Java 8流制作笛卡尔产品？

Question

我具有以下集合类型：

Map<String, Collection<String>> map;

我想map.size()为每个Key从集合中的单个值创建每个的唯一组合。

例如，假设地图如下所示：

A, {a1, a2, a3, ..., an}
B, {b1, b2, b3, ..., bn}
C, {c1, c2, c3, ..., cn}

我想得到的List<Set<String>>结果看起来像是一个结果（排序并不重要，它只需要是由所有可能的组合组成的“完整”结果）即可：

{a1, b1, c1},
{a1, b1, c2},
{a1, b1, c3},
{a1, b2, c1},
{a1, b2, c2},
{a1, b2, c3},
...
{a2, b1, c1},
{a2, b1, c2},
...
{a3, b1, c1},
{a3, b1, c2},
...
{an, bn, cn}

这基本上是一个计数问题，但是我想看看使用Java 8流是否可以解决。

Answer 1

您可以使用递归flatMap链解决此问题。

首先，当我们需要在映射值之间来回移动时，最好将它们复制到ArrayList（这不是深度复制，在您的情况下，它ArrayList仅包含3个元素，因此额外的内存使用率很低）。

其次，为维护先前访问的元素的前缀，让我们创建一个助手不可变Prefix类：

private static class Prefix<T> {
    final T value;
    final Prefix<T> parent;

    Prefix(Prefix<T> parent, T value) {
        this.parent = parent;
        this.value = value;
    }

    // put the whole prefix into given collection
    <C extends Collection<T>> C addTo(C collection) {
        if (parent != null)
            parent.addTo(collection);
        collection.add(value);
        return collection;
    }
}

这是一个非常简单的不可变链表，可以像这样使用：

List<String> list = new Prefix<>(new Prefix<>(new Prefix<>(null, "a"), "b"), "c")
                          .addTo(new ArrayList<>()); // [a, b, c];

接下来，让我们创建链接flatMaps的内部方法：

private static <T, C extends Collection<T>> Stream<C> comb(
        List<? extends Collection<T>> values, int offset, Prefix<T> prefix,
        Supplier<C> supplier) {
    if (offset == values.size() - 1)
        return values.get(offset).stream()
                     .map(e -> new Prefix<>(prefix, e).addTo(supplier.get()));
    return values.get(offset).stream()
            .flatMap(e -> comb(values, offset + 1, new Prefix<>(prefix, e), supplier));
}

看起来像递归，但更复杂：它不会直接调用自身，而是传递了lambda来调用外部方法。参数：

• values：List原始值（new ArrayList<>(map.values)根据您的情况）。
• offset：此列表中的当前偏移量
• 前缀：长度的偏移的当前前缀（或null如果offset == 0）。它包含当前从集合中选择的元素list.get(0)，list.get(1)直到list.get(offset-1)。
• 供应商：创建结果集合的工厂方法。

到达值列表（offset == values.size() - 1）的末尾时，我们使用供应商将最后一个集合的元素从值映射到最终组合。否则，我们flatMap对每个中间元素使用which来放大前缀，并comb为下一个偏移量再次调用该方法。

最后是使用此功能的公共方法：

public static <T, C extends Collection<T>> Stream<C> ofCombinations(
        Collection<? extends Collection<T>> values, Supplier<C> supplier) {
    if (values.isEmpty())
        return Stream.empty();
    return comb(new ArrayList<>(values), 0, null, supplier);
}

一个用法示例：

Map<String, Collection<String>> map = new LinkedHashMap<>(); // to preserve the order
map.put("A", Arrays.asList("a1", "a2", "a3", "a4"));
map.put("B", Arrays.asList("b1", "b2", "b3"));
map.put("C", Arrays.asList("c1", "c2"));

ofCombinations(map.values(), LinkedHashSet::new).forEach(System.out::println);

我们LinkedHashSet再次收集单个组合以保留订单。您可以改用其他任何集合（例如ArrayList::new）。