Předvánoční slevová akce PHP týden
Pouze tento týden sleva až 80 % na PHP e-learning!
Využij předvánočních slev a získej od nás 20 % bodů zdarma! Více zde

Lekce 3 - Haskell - Tebe bych typoval na funkci...

Unicorn College Tento obsah je dostupný zdarma v rámci projektu IT lidem.
Vydávání, hosting a aktualizace umožňují jeho sponzoři.

V minulé lekci, První funkce v Haskell, jsme si vytvořili první jednoduché funkce v Haskell. Dnes budeme pokračovat s datovými typy a vytvoříme si funkce složitější.

Typy

Haskell je silně staticky typovaný jazyk, tzn. všechno má svůj typ a ten se nemění. Pro zjištění typu slouží zkratka :t následovaná tím, čehož typ nás zajímá. Zkusme si pár jednoduchých příkladů:

Jaký je typ znaku? Napišme :t 'a':

'a' :: Char -- neboli 'a' má typ Char

A co třeba textu? Zadáme :t "Ahoj světe!":

"Ahoj světe!" :: [Char]

Zde vidíme, že string v Haskellu jako takový neexistuje, je to jen pole znaků.

Typ je něco jako nálepka, aby sám kompilátor věděl, co je ta "věc" zač. To má řadu výhod, například pokud se pokusíme dělit Integer typem Boolean, kompiler takový program ani nepřeloží. Vede to tedy k velké efektivitě. Navíc, oproti nudným mainstreamovým jazykům, v Haskellu nemusíme explicitně říkat, co je jaký typ. Až doteď jsme se bez typů obešli. Haskell se sám rozhodne pro vhodný typ podle toho co definujeme.

Základní typy

Int, Integer, Char, Float, Double, Bool, n-tice. Vše je asi jasné, za zmínku stojí rozdíl mezi Int a Integer. Int se používá pro celá čísla od cca 2147483647 do -2147483648. Tato čísla se mohou lišit, ale pokud budete blbnout s kalkulačkou, zaručeně skončíte v Integeru. Ten je totiž neomezený co se týká velikosti, práce s ním ovšem může být proto o chlup pomalejší.

Typové třídy

Nenechte se zmást objektově orientovaným programováním, typová třída neoznačuje nějaký objekt. Je to rozhraní, které definuje chování.

Num

Zkusme zjistit typ konstanty 8:

:t 8

Výsledek:

8 :: Num a => a.

Num a znamená, že a je nějaké číslo (Int, Integer, Decimal,... kdo ví) a tedy patří do typové třídy. Zkuste si:

8 :: Integer
8 :: Int
8 :: Double
8 :: Float.
Tento výukový obsah pomáhají rozvíjet následující firmy, které dost možná hledají právě tebe!

Už je asi jasné, že pokud vložíme :t 8.0, výsledek nebude v třídě Num, ale Fractional, podmnožině Num. 8 tedy dědí vlastnosti z třídy Num. Může se například k něčemu přičíst atd...

Eq

Eq je typová třída pro ekvivalenci. Pokud ve své funkci používáte někde test na == či /=, je třeba mít prvky v této třídě, aby měly možnost být porovnávány.

Ord

Pokud například proměnná a patří do třídy Ord jako Ordinal, může být porovnána. To se hodí, pokud máte funkci na větší než a menší než.

Další třídy si probereme, až je budeme potřebovat. Nejčastější jsou: Eq, Ord, Show (převádí na řetězec), Read (jakési "Unshow", převádí z řetězce na typ), Enum (seřazené typy v sekvenci, u kterých lze použít třeba funkci succ, která vrátí další prvek), dále Num, Integral, Floating, ...

Typy funkcí

Vezměme si třeba funkce head a tail:

head :: [a] -> a
tail :: [a] -> [a]

Co to znamená? Velmi jednoduše, head vezme seznam a vrátí prvek ze seznamu, tail vezme seznam a vrátí seznam. Prvek a může být cokoliv, Int, další pole, String, pár. To není podstatné.

A co třeba taková funkce reverse? Jaký ta má typ?

reverse :: [a] -> [a]

Jednoduché. Co takhle naše funkce mult3?

mult3 :: Int -> Int -> Int -> Int

Tento zápis nám říká jen to, že funkce bere na vstupu tři parametry typu Int a vrací také Int. Jak to poznáme? No, jednoduše z definice funkce. Ta vrací pouze jednu hodnotu, takže poslední typ je vždy návratový. Z toho plynou další věci. Například každá funkce musí mít alespoň dva typy ve své definici - vstupní a výstupní.

Jaký bude mít typ třeba fst?

fst :: (a,b) -> a

A tak dále... Proč to vlastně říkáme? Není jedno, jaký má funkce typ? Vždyť si ho tam Haskell doplní sám. Odpověď zní: ano i ne. Rozhodně typy psát nemusíte, ale je velmi doporučené je psát. Pokud totiž váš program funguje tak, jak má, nikdo s ničím nemá problém. Jakmile ale někde nastane chyba a vy budete luštit, co se děje, chybové hlášky jsou často velmi nepřehledné. Napište si schválně třídu sum' s definicí sumy. Pokud vám zdroják nepůjde přeložit, měl by vás Haskell sám navést k tomu, co vám v ní chybí. Až ji napíšete, zkuste si zadat sum 1 a sum' 1. A teď jedna malá habaďura. My jsme si (tedy alespoň já) definovali sum' takto:

sum' :: (Eq a, Num a) => [a] -> a
sum' (x:xs)
   | xs == [] = x
   | otherwise = x + sum' xs

Vtip je v tom, že jsme mohli svou sum definovat ještě jinak:

sum'' :: Num a => [a] -> [a]
sum'' [] = 0
sum'' (x:xs) = x + sum'' xs

V druhé definici jsme nepotřebovali vůbec třídu Eq. I v tom je dobré psát vlastní typy funkcí, přesně víte, co váš program dělá a co dělá navíc.

Chybová hláška u našeho sum' či dokonce sum'' je také mnohem čitelnější, než ta u toho vestavěného. To je jeden z důvodů, proč se vyplatí definice psát ručně. Další výhoda je čitelnost. Když napíšete funkci a dobře ji pojmenujete, tak pak už vás nezajímá vyloženě kód, ale jak tu funkci napojit do vláčku dalších funkcí, popřípadě jaké argumenty potřebuje. Proto si sami zkuste ke všem funkcím napsat jejich typy. Pokud budete v koncích, vždy se můžete inspirovat u Haskellu pomocí funkce :t, ale doporučuji si to nejdříve zkusit každý sám...

Když bych vám zadal třeba typ funkce replicate, už o ní víte docela dost:

replicate :: Int -> a -> [a]

Co ta funkce dělá? Vezme Int, vezme něco a pak vrátí pole s tím něčím. Zkuste teď sami napsat funkci, která dostane n a prvek a zkopíruje funkci n-krát.

Složitější funkce

Na dnešní lekci máme rovněž slíbené, že si zkusíme implementovat složitější funkce. Zkusme implementovat trochu složitější funkci zip:

zip :: [a] -> [b] -> [(a,b)]

Co tato funkce dělá? Vezme dva seznamy a spáruje první s prvním, druhý s druhým atd... dokud alespoň jeden seznam neskončí. Zbytek druhého seznamu zahodí. Na tomto příkladě si opět ukážeme výhodu logického programování. V procedurálních jazycích bychom tuto úlohu řešili nějakým slovníkem, nebo novým polem obsahujícím dvojice, teď ho šikovně alokovat atd... V Haskellu se to píše samo.

Prvně definici:

zip' :: [a] -> [b] -> [(a,b)]
--  Pak se musíme podívat na krajní podmínky, aneb kdy má program skončit.
zip' [] _ = []
zip' _ [] = []
--  A jsme za půlkou. Nyní už musíme vyřešit samotné párování.
zip (x:xs) (y:ys) = (x,y) : zip xs ys

A... to je celé. Nic složitého. Celý program tedy vypadá takto:

zip' :: [a] -> [b] -> [(a,b)]
zip' [] _ = []
zip' _ [] = []
zip (x:xs) (y:ys) = (x,y) : zip xs ys

Funkce zip se hodí, když máme např. třídu žáků a chceme je očíslovat. Tady se navíc ukazuje jedna velmi příjemná vlastnost Haskellu, jeho lenost. Nepočítá, co nemusí.

zip [1..] ["Kunhuta", "Ctibor", "Vasyl", "Mateo", "Mahulena", "Kvivo", "Naomi", "Stella"]

Zkusme si teď napsat úlohu nahrazení prvku v seznamu:

nahr :: (Eq a) => a -> a -> [a] -> [a]

To je vše, co potřebujeme. Jen se nenechme zmást zápisem. Zde pouze říkáme, že budeme používat všude stejný typ. Můžeme ale mít různé proměnné:

nahr a _ [] = []
nahr a b (x:xs)
    | x == a = b : nahr a b xs
    | otherwise = x : nahr a b xs

Je dobrým zvykem ptát se na složitost algoritmu. V Haskellu je to trochu oříšek, protože on sám dělá dost složité optimalizace a jak navíc uvidíme v další lekci, je tzv. líný, takže nepočítá to, co nepotřebuje. To jsme ostatně již viděli u nekonečných seznamů. V příští lekci, Haskell - Stráže, seznam utíká do nekonečna!, si představíme generátory seznamů a temnou magii okolo nich.


 

 

Článek pro vás napsal Tricerator
Avatar
Jak se ti líbí článek?
2 hlasů
Autor se věnuje teoretické informatice. Ve svých volných chvílích nepohrdne šálkem dobrého čaje, kaligrafickým brkem a foukací harmonice.
Předchozí článek
První funkce v Haskell
Všechny články v sekci
Haskell
Miniatura
Následující článek
Haskell - Stráže, seznam utíká do nekonečna!
Aktivity (3)

 

 

Komentáře

Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zatím nikdo nevložil komentář - buď první!