为什么Scala集合中没有不可变的双链表？

Question

查看this问题，提问者对List中某个元素的第一个和最后一个实例感兴趣，似乎更有效的解决方案是使用DoubleLinkedList可以从列表末尾向后搜索。但是，集合API中只有一个实现，它是可变的。

为什么没有不可变版本？

Answer 1

因为每次要进行更改时都必须复制整个列表。使用普通链接列表，您至少可以在列表前添加，而无需复制所有内容。如果您确实希望在每次更改时复制所有内容，则不需要链接列表。你可以使用不可变数组。

Answer 2

这种结构存在许多障碍，但其中一个非常紧迫：双重链表不能持久。

这背后的逻辑非常简单：从列表中的任何节点，您都可以到达任何其他节点。因此，如果我将一个元素X添加到此列表DL，并尝试使用DL的一部分，我将面临这样的矛盾：从指向X的节点可以到达部分（DL）中的每个元素，但是，双链表的属性，即从部分（DL）的任何元素我可以到达指向X的节点。由于部分（DL）应该是不可变的并且是DL的一部分，并且因为DL不包括节点指向到X，那就是不可能。

非持久性不可变数据结构可能有一些用途，但它们通常对大多数操作都不好，因为每当生成衍生产品时都需要重新创建它们。

现在，创建相互引用严格对象的细微问题，但这是可以克服的。可以使用by-name参数和lazy vals，或者可以像Scala的List一样：实际创建一个可变集合，然后在不可变状态下“冻结”它（参见ListBuffer和它的toList方法）。

Answer 3

因为在逻辑上不可能创建具有严格不变性的相互（循环）参照数据结构。

由于简单的存在顺序优先级，您无法创建两个相互指向的节点，因为创建另一个节点时，至少有一个节点不存在。

有可能通过涉及懒惰的技巧（通过变异实现）来获得这种循环，但真正的问题就变成了为什么你会首先想要这个东西？

Answer 4

正如其他人所指出的那样，双链表没有持久的实现。您将需要某种树来接近您想要的特征。

特别是，您可能需要查看 finger trees ，它提供对前后的O（1）访问，向前和后的摊销O（1）插入，和O（log n）插入其他地方。 （这与大多数其他常用树木形成鲜明对比，这些树木在任何地方都有O（log n）访问和插入。）

另见：

• video explanation of finger trees（由clojure.contrib中的指树实现者）
• finger tree implementation in Scala（我个人没有使用它，但它是谷歌的热门话题）

Answer 5

作为@KimStebel答案的补充，我想补充一点：
如果您正在搜索适合于提出问题的问题的数据结构，那么您可以Extreme Cleverness: Functional Data Structures in Scala查看@DanielSpiewak。