Funktionale Programmierung Complete

7/28/2019 Funktionale Programmierung Complete

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Funktionale Programmierung mitHaskell

Jannis Harder

MetaNook25. November 2011


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Warum?


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FunktionaleProgrammierung


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Funktionen sind

FunktionenUnd keine Prozeduren, Methoden, Befehle oderAnweisungen


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Funktionen sind WerteGenauso wie Zahlen, Listen, Texte, Bume, Bilder


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Auer Wertenund damit auch Funktionen

gibt es nichts


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Haskell


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Erste Eindrcke

quicksort [] = []quicksort (p:xs) = quicksort low ++ [p]

++ quicksort highwhere (low, high) = partition (< p) xs

primes = nubBy (\n p > n `mod` p == 0) [2..]


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Anwenden von Funktionen

ghci> sqrt 255.0ghci> min 42 55ghci> 3 * 7 + 223ghci> (+) ((*) 3 7) 223ghci> 345 `mod` 105ghci> min 5 4 + 26ghci> min 5 (4 + 2)5


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Booleans und Strings

Prelude> not TrueFalsePrelude> True && FalseFalsePrelude> True || FalseTruePrelude> length "Foobar"6Prelude> reverse "!dlrow,olleH"

"Hello,

world!"


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Typen

Prelude> not "True"Couldn't match expected type `Bool' with actual type `[Char]'In the first argument of `not', namely `"True"'In the expression: not "True"

Prelude> :type TrueTrue :: BoolPrelude> :t "True""True" :: [Char]Prelude> :t not

not :: Bool > BoolPrelude> :t not Truenot True :: Bool


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Eigene Definitionen

definitions.hs

doubleMe x = x + x

Prelude> :load definitions.hs[1 of 1] Compiling MainOk, modules loaded: Main.*Main> doubleMe 5

10


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Alles neu definieren

tripleMe x = 3 * x

*Main> :reloadOk, modules loaded: Main.*Main> tripleMe 515*Main> doubleMe 5Not in scope: `doubleMe'

M


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Mehr Argumente und Currying

implies a b = not a || b

*Main> :r*Main> True `implies` False

False*Main> implies False FalseTrue*Main> (implies False) FalseTrue

*Main> :t impliesimplies :: Bool > (Bool > Bool)*Main> :t implies Falseimplies False :: Bool > Bool


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Listen

*Main> [1,2,3,4][1,2,3,4]*Main> 1:(2:(3:(4:[])))[1,2,3,4]*Main> 1:2:3:4:[][1,2,3,4]*Main> head [1,2,3,4]1*Main> tail [1,2,3,4][2,3,4]*Main> ['F','o','o']

"Foo"*Main> [True, 'o']Couldn't match expected type `Bool' with actual type `Char'

M b ?


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Maybe?

*Main> [Just 1, Nothing][Just 1,Nothing]*Main> find (> 9000) [1,2,3]

Nothing*Main> find (== 2) [1,2,3]Just 2*Main> :t Just "something"Just "something" :: Maybe [Char]

l


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Tupel

*Main> (True, 'o')(True,'o')*Main> :t (True, 'o')(True, 'o') :: (Bool, Char)*Main> fst (True, 'o')True*Main> snd (True, 'o')'o'

*Main> (False, '5', 23)(False, '5', 23)

P l


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Polymorphie

*Main> :t "Foo""Foo" :: [Char]*Main> :t [True, True, False][True, True, False] :: [Bool]*Main> :t [][] :: [a]

*Main> :t headhead :: [a] > a*Main> :t (:)(:) :: a > [a] > [a]

*Main> :t (,)(,) :: a > b > (a, b)*Main> :t fstfst :: (a, b) > a

B h kt P l h


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Beschrnkte Polymorphie

*Main> 42 == 42True*Main> "Foo" == "Bar"

False*Main> '0' == "0" expected type `Char' actual type `[Char]'*Main> reverse == tailNo instance for (Eq ([a0] > [a0]))

T kl


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Typklassen

*Main> :t (==)(==) :: Eq a => a > a > Bool*Main> :info Eqclass Eq a where

(==) :: a > a > Bool(/=) :: a > a > Bool

instance Eq Integerinstance Eq Charinstance Eq a => Eq [a]...

M h Li t


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Mehr Listen

*Main> [1..5][1,2,3,4,5]*Main> ['a'..'z']"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"*Main> [ x^2 | x [ x | x [(x, y) | x


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Pattern Matching

isEmptyList [] = TrueisEmptyList _ = False

orElse (Just a) _ = aorElse Nothing b = b

majority False False _ = Falsemajority True True _ = Truemajority _ _ x = x

end l = case reverse l ofh : _ > h

P tt M t hi II


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Pattern Matching II

*Main> isEmpty ""True*Main> (find (>5) [1,2,3]) `orElse` 0

0*Main> (find (>5) [9,8,7]) `orElse` 09*Main> end "Haskell!"'!'

If nd G d


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Rekursion

selectNth 0 (h : _) = hselectNth n (_ : t) = selectNth (n 1) t

fibonacci = 0 : 1 : [ a + b |(a, b)


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Funktionen hherer Ordnung

*Main> succ 12*Main> map succ [0,2,2,6][1,3,3,7]*Main> :t map

map :: (a > b) > [a] > [b]*Main> map (reverse . map succ) ["Foo", "Bar"]["ppG","sbC"]*Main> :t (.)(.) :: (b > c) > (a > b) > a > c*Main> foldr (++) "!" ["Foo", "Bar", "Baz"]"FooBarBaz!"

F nkti nen hherer Ordn ng II


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Funktionen hherer Ordnung II

collatzStep x | x `mod` 2 == 0 = x `div` 2

| otherwise = 3 * x + 1collatzSequence =takeWhile (> 1) . iterate collatzStep

collatzNumber = length . collatzSequence

*Main> :t iterateiterate :: (a > a) > a > [a]*Main> :t takeWhiletakeWhile :: (a > Bool) > [a] > [a]*Main> collatzSequence 11[11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2]*Main> collatzNumber 27111

A sdrcke nd lokale Definitionen


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-Ausdrcke und lokale Definitionen

*Main> map (\x > x ^ 3 x ^ 2) [1,2,3,4][0,4,18,48]*Main> let f x = x ^ 3 x ^ 2 in map f [1,2,3,4][0,4,18,48]

Eigene Datentypen


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Eigene Datentypen

data Color = Red | Green | Blue | Orangederiving (Show, Read, Eq)

data Size = XS | S | M | L | XL | XXL | XXXLderiving (Show, Read, Eq, Ord)

data Shape = Circle Float| Rectangle Float Float| Polygon [(Float, Float)]deriving (Show, Eq)

data Person = Person { name :: String

, age :: Int} deriving (Show, Eq)

Eigene Datentypen II


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Eigene Datentypen II

*Main> [Red, Green, Blue][Red,Green,Blue]*Main> Red == Green

False*Main> [Circle 2.3, Rectangle 5 6][Circle 2.3, Rectangle 5 6]*Main> name (Person "Jannis" 20)"Jannis"

Eigene polymorphe Datentypen


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data OneOrTwo a = One a| Two a aderiving (Show, Eq, Ord)

data List a = Empty | Cons a (List a)deriving (Show, Eq, Ord)

data Tree a = Nil | Branch a (Tree a) (Tree a)

deriving (Show, Eq, Ord)



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*Main> [One 1, Two 2 3][One 1,Two 2 3]*Main> Two "Meta" "Meute"Two "Meta" "Meute"

Eigene Typklassen


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Eigene Typklassen

class Empty a whereempty :: aisEmpty :: a > Bool

instance Empty [a] where

empty = []isEmpty [] = TrueisEmpty _ = False

instance Empty (Tree a) where

empty = NilisEmpty Nil = TrueisEmpty _ = False

Eigene Typklassen


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Eigene Typklassen

*Main> isEmpty ""True*Main> isEmpty [1,2,3]

False*Main> isEmpty (Branch 1 Nil Nil)False*Main> empty :: Tree IntNil

Functors


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Functors

*Main> :info Functorclass Functor f where

fmap :: (a > b) > f a > f binstance Functor Maybeinstance Functor []*Main> fmap (+1) [1, 2][2,3]*Main> fmap (+1) (Just 1)Just 2

*Main> fmap (+1) NothingNothing

Eigene Funktor-Instanzen


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Eigene Funktor Instanzen

instance Functor OneOrTwo wherefmap f (One a) = One (f a)fmap f (Two a b) = Two (f a) (f b)

instance Functor Tree wherefmap _ Nil = Nilfmap f (Branch a l r) =

Branch (f a) (fmap f l) (fmap f r)

Eigene Funktor-Instanzen


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Eigene Funktor Instanzen

*Main> fmap (*2) (One 1)One 2*Main> fmap (*2) (Two 2 3)One 4 6

*Main> fmap (reverse)(Branch "Meta"

(Branch "Meute" Nil Nil)Nil)

Branch "ateM" (Branch "etueM" Nil Nil) Nil

Monads


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Monads

*Main> :info Monadclass Monad m where(>>=) :: m a > (a > m b) > m breturn :: a > m a

instance Monad Maybe

instance Monad []instance Monad IO

join :: Monad m => m (m a) > m a

liftM :: Monad m => (a > b) > m a > m bm >>= f = join (liftM f m)

Monads II


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Mo a IIfoo l = l >>= \x > [2 * x, 4 * x]bar m = m >>= \x > if x > 10

then return x 10else Nothing

*Main> foo [1,2,3][2,4,4,8,6,12]*Main> foo (return 5)[10,20]*Main> bar NothingNothing*Main> bar (Just 5)Nothing*Main> bar (Just 20)Just 10

Do-Notation


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N

foo l = dox


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A g

*Main> getLine

metameute"metameute"*Main> :t getLinegetLine :: IO String*Main> putStrLn "metameute"

metameute*Main> :t putStrLnputStrLn :: String > IO ()*Main> getLine >>= putStrLnmetameute

metameute*Main> getLine >>= putStrLn . reversemetanookkoonatem

Ein- und Ausgabe mit do-Notation


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g

hier die collatz funktionenmain = do

handleOneInputmain

handleOneInput = don


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import Data.Maybeimport Data.List

import Data.Functorimport Control.Monad

Hilfe!


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H

Buch: Learn You a Haskell for Great Goodvon Miran Lipovaahttp://learnyouahaskell.com

Buch: Real World Haskell

von Bryan OSullivan, Don Stewart und John Goerzenhttp://book.realworldhaskell.org/ Suchmaschine: Hayoo

http://holumbus.fh-wedel.de/hayoo/hayoo.html

Suchmaschine: Hooglehttp://www.haskell.org/hoogle/ IRC: #haskell im FreeNode-Netzwerk.


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Weitere funktionale

Programmiersprachen

Lisp und Scheme


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p

(let ((list '(print "HelloWorld")))

(print list)(eval list))

ML


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fun fact (n) = if n=0 then 1 else n*fact(n1);

Scala


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List(1,2,3,4,5) map {l => System.out.println(l) }


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Erlang


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http://goo.gl/ZYj64

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