В Scala существует множество коллекций, и выбор между Vector, List, Seq, Array, Map зависит от нескольких факторов: производительности операций (доступ, вставка, удаление), иммутабельности, стиля программирования (функциональный или императивный), а также от семантики задачи. Ниже приведено подробное объяснение каждой структуры, а также случаи, когда она наиболее уместна.

List

List — это неизменяемая (immutable), односвязная структура данных. Добавление в начало (::) происходит за O(1), но доступ к элементам по индексу — O(n).

Особенности:

• Идеален для последовательной обработки (итерация, рекурсия).

• Быстро добавлять элементы в начало списка.

• Нельзя быстро получить элемент по индексу.

• Поддерживает ленивую голову (head) и хвост (tail).

Когда использовать:

• Когда требуется функциональный стиль и последовательная обработка.

• Если вы часто добавляете элементы в начало.

• Когда индексированный доступ не важен.

Пример:

val list = List(1, 2, 3)
val newList = 0 :: list // List(0, 1, 2, 3)

Vector

Vector — это неизменяемая коллекция с быстрой навигацией по элементам. Построена на основе префиксного дерева (32-арного), что обеспечивает логарифмическую глубину (очень малую).

Особенности:

• Быстрый индексированный доступ — почти O(1).

• Более эффективен, чем List, при больших размерах и случайном доступе.

• Медленнее, чем Array, но безопаснее (immutable).

• Добавление в конец и начало работает за O(log32(n)).

Когда использовать:

• Если нужен универсальный, сбалансированный список.

• Когда важны эффективность и функциональность.

• Когда работа с большими коллекциями требует частого доступа по индексу.

Пример:

val vector = Vector(1, 2, 3)
val updated = vector.updated(1, 10) // Vector(1, 10, 3)

Seq

Seq — это абстрактный тип, общий для всех последовательностей. Это интерфейс, а не конкретная реализация.

Особенности:

• Представляет упорядоченную коллекцию элементов.

• Поддерживает индексацию, итерации, трансформации (map, filter).

• Может быть immutable или mutable (immutable.Seq, mutable.Seq).

• Реализация по умолчанию для immutable.Seq — это List, но можно явно указать Vector.

Когда использовать:

• Когда нужна абстракция: функция может принимать любую последовательность.

• В API и библиотечном коде, где не важна реализация.

• Для обобщённых методов, работающих с разными типами коллекций.

Пример:

def process(seq: Seq\[Int\]): Int = seq.sum

Array

Array — это изменяемый, низкоуровневый контейнер, близкий к массивам в Java. Хранит элементы в непрерывном блоке памяти.

Особенности:

• Быстрый доступ по индексу — O(1).

• Эффективен по памяти.

• Изменяемый (можно менять значения на месте).

• Не интегрируется напрямую с функциональным стилем (mutable), но может быть преобразован в Seq.

Когда использовать:

• Для низкоуровневых оптимизаций и численных вычислений.

• Когда важна максимальная производительность.

• В случае, когда количество элементов известно и фиксировано.

Пример:

val arr = Array(1, 2, 3)
arr(1) = 10 // arr: Array(1, 10, 3)

Map

Map — отображение (dictionary) ключ → значение. Бывает mutable и immutable.

Особенности:

• Быстрый доступ по ключу — почти O(1) для HashMap, O(log n) для TreeMap.

• immutable.Map возвращает новый объект при вставке/удалении.

• Поддерживает множество удобных операций (get, getOrElse, updated, map, filter и т.д.).

Когда использовать:

• Когда нужно хранить и быстро искать по ключу.

• Для конфигурационных и ассоциативных данных.

• Если нужен безопасный (immutable) или производительный (mutable) вариант.

Пример:

val map = Map("a" -> 1, "b" -> 2)
val updated = map + ("c" -> 3) // Map("a" -> 1, "b" -> 2, "c" -> 3)

Обобщенная таблица выбора

Рекомендации по применению

• Используйте List для функционального, одностороннего прохода.

• Используйте Vector как универсальный список с быстрым доступом.

• Используйте Array, если работаете с большими числовыми массивами в циклах или математике.

• Используйте Seq, если вы пишете универсальный интерфейс и не хотите привязываться к конкретной реализации.

• Используйте Map, если необходимо ассоциировать ключи и значения и выполнять быстрые lookups.

Scala позволяет легко переключаться между этими структурами с помощью .toList, .toVector, .toArray, .toMap и других методов преобразования, что делает выбор структуры гибким и адаптируемым под задачи.