2. diel - Prvá funkcia v Haskell

V minulej lekcii, Úvod do funkcionálního programovania , sme si ukázali, v čom by mohlo byť neprocedurálny, zvlášť potom logické programovanie užitočné. V dnešnej lekcii si už skúsime niečo napísať. Ak nemáte zatiaľ skúsenosti so žiadnym programovacím jazykom (funkcie, cykly, premenné, reťazce), potom by som odporúčal sa najskôr zoznámiť s bežným procedurálnym programovaním, aby ste mohli patrične oceniť programovania funkcionálne. Ak ste ale odvážlivci, aj tak smelo pokračujte v čítaní

Inštalácia

Najprv je potrebné si stiahnuť compiler pre jazyk Haskell. Odporúčal by som GHC (Glasgow Haskell Compiler). Môžete si ho stiahnuť pre Windows, Linux aj MacOS na URL adrese https://www.haskell.org/platform/. Po inštalácii si vytvorte kdekoľvek zložku Haskell/. Ak ste nikdy predtým nevideli konzolu, môže to pre vás byť trochu šok, ale otvoríme si konzolu. Na Linuxe máme priamo Terminal, v ktorom sa pomocou príkazu cd dostaneme do našej zložky. Ak neviete, ako s Linuxom pracovať, odporúčam náš kurz Základy Linuxu. Vo Windows si otvoríme Štart, napíšeme cmd a spustíme príkazový riadok. Napíšeme cd, medzeru a potom pretiahneme zložku Haskell do príkazového riadku, ako by sme kopírovali súbor:

V skutočnosti kopírujeme len cestu k súboru a tajomný príkaz cd znamená jednoducho Change Directory = zmeň adresár.

Teraz si spustíme GHC pomocou príkazu ghci (GHC interactive). Otvorí sa nám tzv. Prompt. Prelude> vám len pomáha odsadiť od začiatku stránky, nemá žiadny sémantický význam.

Prvý údery do klávesnice

Skúsime si konzolu ohmatať ako by to urobilo malé dieťa - jednoducho tam niečo natlačíme a pozrieme sa, čo sa stane. Po vložení čísla sa objaví číslo. Po vložení písmen sa objaví "not in scope", čo vo voľnom preklade znamená - nepoznám. Ak to isté však dáme text do úvodzoviek, objaví sa nám opäť ten istý text. Ak vložíme -- a za to nejaký text, nestane sa nič. A po vložení (+) na nás konzole zakričí nejakú škaredú errorovou hlášku. Objavili sme prvý pravidlá pre písanie v Haskell.

Funkcie, premenné, konštanty a komentáre

Zatiaľ si vystačíme s tým, že v Haskell máme tri typy "vecí".

Konštanty

Konštanta môže byť typu Int, Float, Char, String, Boolean atď. Ako sme zvyknutí z iných jazykov. Preto prekladač po vložení 0, "0", '0' a False nebude nič namietať.

Funkcie

Keď vložíme 5 + 3, vyjde nám 8. Aneb (+) je funkcia, ktorá berie 2 argumenty a vracia jeden.

Premenné

Tretím typom konštrukcií jazyka Haskell sú premenné, ktoré začínajú malým písmenom, alebo podčiarknikom. Napíšme si let dva = 2. Potom kedykoľvek napíšeme dva, zobrazí sa 2. Slovko let je niečo ako interaktívny priradenie do premennej či do funkcie.

Kalkulačka

Čo sa týka kalkulácií, Haskell vie precízne pracovať s veľkými číslami. Skúsme si treba napísať 123456789^12345. To žiadna kalkulačka bez protestov nevezme.

"Kalkulačka" v konzole vie tieto operácie:

((2+5 - 49*100 )/ 3^2 ) * (-5)      -- záporná čísla musí být v závorkách
"ahooj" ++ " svete!"            -- spojování stringů
True && True                    -- logické and
True || False               -- logické or
not True                -- negace
1==0                    -- rovnost
1/=0                    -- nerovnost

Komentáre

Sekvencia -- v texte vyššie sú samozrejme komentáre, poznámky pre programátora, ktorých si Haskell nevšíma.

Funkcie

Kalkulačka nás na 15 sekúnd zabavia, ale čoskoro to začne byť nuda. Tak sa preto pozrime na niečo lepšie. Funkcia je v Haskell stavebný kameň všetkého. Aj vloženie 5 je vlastne funkcia identita na 5. Skúsme si to. Napíšme 5 a potom skúsme napísať id 5. Výsledok je ten istý. Téma funkciou je natoľko dôležité, že mu budeme venovať zvyšok dnešnej lekcie.

Funkcia je niečo ako tajomná škatuľka s jednou alebo viacerými vstupnými premennými a jedným výstupom. Funkcia musí mať výstup a to práve jeden. Spoznali sme už funkciu identity, čo je v podstate taká rúra. Čo vložíte, to aj vypadne von. Skúsme si napísať sami zložitejšie funkciu inc, ktorá zoberie číslo a zvýši ho o jedna.

let inc x = x + 1. Slovko let už poznáme, je to interaktívne príkaz priradenia. inc je názov funkcie, x je jej parameter. Táto funkcia robí presne to, čo jej napíšeme. Akonáhle dostane x, vráti x + 1. Skúste si teraz sami napísať funkciu vynasob2 a vrat0. Prvé vynásobí číslo 2, druhá funkcia vráti 0 na čokoľvek, čo jej pošlete. Keď už máme funkciu zadefinované, volanie je jednoduché: inc 4 a kompiler odpovie 5.

Skladanie funkcií

Čo by to bolo ale za svet, keby sme nemohli použiť stavebnicu z malých funkcií, ktoré sme si už napísali. Skúsme si teraz napísať funkciu, ktorá zvýši premennú o 2, čiže inc2:

let inc2 x = inc ( inc x)
let inc2 x = inc $ inc x

Oba zápisy sú ekvivalentné, znak $ supluje zátvorky až do konca riadku. Časom uvidíme, že používanie dolára je veľmi praktické, ale zátvorky rozhodne nikomu vadiť nebudú. Čo sa vlastne pri spájaní funkcií deje? Najlepšie si to predstavíme ako vlak. Niečo vložíme do jedného vagónu, on s tým niečo urobí, pošle to ďalej atd ... Uvedomme si, že nemá zmysel hovoriť o funkciách s rovnakým slovníkom ako napr. V Jave či v C ++. Nejaké odovzdávanie hodnotou? Odkazom? private, public, static... Funkcie v Haskell fungujú úplne inak.

Funkcia tu nemajú žiadne vedľajšie efekty. Tzn. niečo do nich pošleme, niečo z nich vyjde. Pošleme do nich to isté a vyjde z nich to isté. Odpadajú starosti s tým, že čítame z nejakej premennej, ale iné vlákno do nej pred chvíľou zapísalo, ale my sme si to neošetrili a ono ... Nie, nič také v Haskell nie je. Haskell sa preto veľmi hodí na paralelné spracovanie, pretože jednoducho nemá žiadne vedľajšie efekty. Napriek tomu sú niekde potreba a časom sa naučíme ako niečo ako vedľajší efekt do Haskell prepašovať, ale to nám bude ešte chvíľu trvať. Pre precvičenie si môžete skúsiť napísať pár funkcií do nabudúce:

vynasob3 x y z  -- funkce vynásobí 3 čísla
zalziMi x   -- funkce dostane boolean, třeba zalziMi (3 == 5) a řekne pravý opak. (z True na False a obráceně), parametr musíte zadat v závorkách a i když i v Haskellu jde napsat if, vystačíte si nádherně bez něj.
dec x       -- sníží x o jedna

Uloženie do súboru

Keď už máme veľa funkcií, je trochu ťažké si ich všetky pamätať a bolo by dobré si ich niekam uložiť, napríklad do súboru prvni.hs. Je dôležité priradiť súboru príponu .hs, lebo tak kompilátor spozná, že ide o Haskell source. Buď môžete priamo v konzole napísať :e muj.hs a objaví sa vám vo Windows poznámkový blok, v Linuxe pravdepodobne nano, alebo môžete rovno otvoriť editor a uložiť súbor pod menom prvni.hs. Pre Windows je poznámkový blok ideálne, pre Linux si môžete nastaviť napríklad vim pomocou :set editor vim. Do súboru prvni.hs si uložte všetky funkcie, ktoré sme si dnes definovali a potom sa vráťte do ghci. V ňom zadajte :l prvni.hs alebo :load prvni.hs a mala by sa vám objaviť hláška "OK, modules load". Teraz, ak zmeníte niečo vo svojom zdrojovom súbore, stačí do ghci napísať len :r ako reload a máte opäť načítané. Vo výsledku je teda veľmi pohodlné programovať napríklad takto:

Nabudúce, v lekcii Haskell - Teba by som typoval na funkciu ... , sa pustíme už do zaujímavejších funkcií a dátových štruktúr. Tak sa tešte. Riešenie k príkladom prikladám v haskellovském zdrojáky.