関数型プログラミング

関数型プログラミングをその基本の宣言型気泡を中心に解説し、またオブジェクト指向言語での利用のコツなども説明します。

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1. 関数型プログラミング
2. はじめに この分野で技術的にきちんと 検証していると古い英語論文 ひっくり返す必要が出てくる ので、事実の記述は割とおお ざっぱです。ご了承ください。
3. 関数型プログラミングとは 関数型プログラミ ングとはなにか？ 決まった定 義はない。
4. LISP LISP •最初の関数型言語 •1958年～
5. 当時の3大言語 • 数値演算プログラムを効率的に書くために作られた FORTRAN • 業務処理を英語が読み書きできれば記述できるように作 られた COBOL • 自動機械にラムダ演算を行わせる研究を机上でやってい たが、たまたま研究成果をマシン語で実装してみたら動 いた LISP
6. 得意としていたこと FORTRAN 科学計算 科学者が 記述 COBOL 業務処理 コーダが 記述 LISP AI アルゴリズ ムを工夫
7. 関数型プログラミングのメリット 保守性や可読性のための様々な工夫が山 盛りでなされている 数学的なシンプルさをプログラム上で利用で きる
8. 高階関数 関数型プログラミングの特徴の一つ ラムダ演算から出てきた記法 関数が第一級オブジェクトとして扱える
9. 高階関数 char* data[] = {"Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell"}; char deleted = 'O'; resultNum = 0; for(i = 0; i < dataNum; i++){ /* 頭文字がbad以外のもののみを結果として抽出 */ if(data[i][0] != deleted){ result[resultNum++] = data[i]; } } /*文字列数でソート*/ for(i = 0; i < resultNum; i++){ for(j = i + 1; j < resultNum; j++){ if(strlen(result[j]) < strlen(result[i])){ tmp = result[i]; result[i] = result[j]; result[j] = tmp; } } } C var data = "Apple" :: "Microsoft" :: "Google" :: "Oracle" :: "Dell" :: Nil var deleted = "O" var result = data filter(!_.startsWith(deleted)) sortWith(_.size < _.size) Scala
10. 高階関数 data = %w(Apple Microsoft Google Dell Oracle) deleted = "O" result = data .find_all{|s| !s.start_with? deleted} .sort{|l, r| l.size <=> r.size} Ruby var data = new[] { "Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell" }; var deleted = "O"; var result = from s in data where !s.StartsWith(deleted) orderby s.Length select s; var data = new[] { "Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell" }; var deleted = "O"; var result = data .Where(s => !s.StartsWith(deleted)) .OrderBy(s => s.Length); Dim data = New String() {"Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell"} Dim deleted = "O“ Dim result = From s In data Where Not s.StartsWith(deleted) Order By s.Length Select s C# C# (メソッド構文) Visual Basic $data = array('Apple', 'Microsoft', 'Google', 'Oracle', 'Dell'); $deleted = 'O'; $result = array_filter($data, function($s) use ($deleted){return substr($s, 0, 1) != $deleted;}); usort($result, function($l, $r){return strlen($l) - strlen($r);}); PHP List<String> data = Arrays.asList("Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell"); String deleted = "O"; Stream<String> result = data.stream() .filter(s -> !s.startsWith(deleted)) .sorted((l, r)->l.length() - r.length()); Java data = ['Apple', 'Microsoft', 'Google', 'Dell', 'Oracle'] deleted = 'O' result = [x for x in sorted(data, key=len) if not x.startswith(deleted)] Python @data = qw/Apple Microsoft Google Dell Oracle/; $deleted = "O"; @result = sort {length $a <=> length $b} (grep /^[^$deleted].*/, @data); Perl
11. 高階関数 (def data ["Apple" "Microsoft" "Google" "Oracle" "Dell"]) (def delete ¥O) (sort #(< (count %)(count %2)) (filter #(not (= (first %) delete)) data)) Clojure data = ['Apple', 'Microsoft', 'Google', 'Oracle', 'Dell'] deleted = 'O' result = (s for s in data when s.charAt(0) != deleted) result.sort (l, r) -> l.length - r.length CoffeeScript var data = ['Apple', 'Microsoft', 'Google', 'Oracle', 'Dell']; var deleted = 'O'; var result = data.filter((s) => !s.startsWith(deleted); result.sort((l, r) => l.length - r.length); Dart let data = ["Apple"; "Microsoft"; "Google"; "Oracle"; "Dell"] let deleted = "O" let result = data |> List.filter(fun s -> not(s.StartsWith(deleted))) |> List.sortBy(fun s -> s.Length) F# |data deleted result| data ← #('Apple' 'Microsoft' 'Google' 'Dell' 'Oracle'). deleted ← 'O'. result ← data select:[:s | (s beginsWith: deleted) not]. result ← result sortBy:[:l :r | (l size) < (r size)]. Smalltalk var data = "Apple" :: "Microsoft" :: "Google" :: "Oracle" :: "Dell" :: Nil var deleted = "O" var result = data filter(!_.startsWith(deleted)) sortWith(_.size < _.size) Scala JavaScript let data = ['Apple', 'Microsoft', 'Google', 'Oracle', 'Dell']; let deleted = 'O'; let result = data.filter(s=>s.charAt(0) != deleted); result.sort((l, r)=>l.length - r.length); var data = ['Apple', 'Microsoft', 'Google', 'Oracle', 'Dell'] var deleted = 'O' var result = data.filter(s=>s.charAt(0) != deleted) result.sort((l, r)=>l.length - r.length) TypeScript
12. 高階関数 let data = ["Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell"] let deleted = "O“ var result = data.filter({ !$0.hasPrefix(deleted) }) result.sort({count($0) < count($1)}) Swift let data = ["Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell"]; let deleted = "O"; let mut result : Vec<&&str> = data.iter().filter(|s| !s.starts_with(deleted)).collect(); result.sort_by(|l, r|l.chars().count().cmp(&r.chars().count())); Rust auto data = ["Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell"]; const deleted = 'O'; auto result = data.filter!(s => s[0] != deleted).array; result.sort!((l, r)=>l.length < r.length); D val data = array("Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell") val deleted = 'O' val result = data.filter{it[0] != deleted} sortBy{it.length} Kotlin NSArray *data = [NSArray arrayWithObjects:@"Apple", @"Microsoft", @"Google", @"Oracle", @"Dell", nil]; NSString *deleted = @"O"; NSIndexSet *filteredIndexes = [data indexesOfObjectsPassingTest: ^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop){return (BOOL)![obj hasPrefix:deleted];}]; NSArray *result = [[data objectsAtIndexes:filteredIndexes] sortedArrayUsingComparator: ^(id l,id r){ NSNumber *lLength = [NSNumber numberWithUnsignedInteger:[l length]]; NSNumber *rLength = [NSNumber numberWithUnsignedInteger:[r length]]; return [lLength compare:rLength]; }]; Objective-C $data = 'Apple', 'Microsoft', Google', 'Oracle', 'Dell' $deleted = 'O' $result = $data | ?{$_ -notlike "$deleted*"} | Sort-Object Length Powershell vector<string> data = { "Apple", "Microsoft", "Google", "Oracle", "Dell" }; auto deleted = 'O'; auto newEnd = remove_if(data.begin(), data.end(), [&](auto s) { return s[0] == deleted; }); data.erase(newEnd, data.end()); sort(data.begin(), data.end(), [](auto l, auto r) { return l.size() < r.size(); }); C++
13. 高階関数 今では普通です ね
14. 最近普通のプログラミング Ifやforでプログラムを書く時代はもう終わりました 簡単な繰り返し処理や分岐なら別ですが データ生成なんかは高階関数を利用したコレク ション処理ライブラリ使いましょう
15. IF文やFOR文を使わない const data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] .filter(i => i % 3 == 0) .map(i => i * i)
16. いっそLINQ.JSで const data = Enumerable.range(-10, 20) .where(i => i % 3 == 0) .orderByDescending(i => i % 5) .select(i => i * i) .toArray(); SQLで書けるとは大体書けるよう設計されています
17. 余談 関数型プログラミングのメリットは大げさに言われる傾向がある気が する 昔は可読性などを追及しているのが関数型言語だけだったので、 関数型言語のみが未来の言語だというのは正しかったんですが。 言い続けている間に、他の言語が追い付いてきているので。
18. 宣言的記法 for文やif文は書かない どう計算するかではなく、結果がどうなるかを記述する 時間経過に沿ってコードを負う必要がなくなる 数学的関数と同じように扱える
19. 宣言的記法 あくまでコードの見た目の話。 •実際の実行は必ず順序をもって行 われるので
20. 宣言的記法 let sorted = data.sortBy(x => {return x.length;}); let sorted = data.sortBy(x => x.length); より宣言型に
21. 変数の再代入はしない 変数の再代入をしない ローカル変数も、インスタンス変数も これを守れば宣言的記法
22. 副作用を持たない 変数の変更が撲滅できない場合 せめて変更の影響は関数の中に収める 外から変更の影響が見えない 副作用を持たない関数
23. 副作用を持たない 副作用を持たないオブジェクト指向とか可能？ JavaやC#のString型はやっています インスタンス変数は不変。 結果は必ずインスタンスを作り直して返す。
24. 関数型プログラミングとオブジェクト指向 オブジェクト指 向 抽象データ型 段階的な抽象 化 構造化プログ ラミング
25. 関数型プログラミングとオブジェクト指向 関数型プログ ラミング 抽象データ型 段階的な抽象 化 構造化プログ ラミング
26. 純粋にオブジェクト指向の機能 レシーバ オブジェクト指向の三大要素 • カプセル化 • 継承 • ポリモーフィズム
27. ドット記法 メソッドのドットの前に書くレシーバは、論理的 には引数の一種です 関数プログラミングで引数と言った時は、 レシーバを含めると考えましょう a.method(b, c); method(a, b, c); 同じ意味
28. オブジェクト指向の三要素 • 情報を隠蔽し、結合度を下げる カプセル化 • 大量のい関数（メソッド）をわかりやすく整 理し、共通化する 継承 • 継承で整理したメソッドを整理された状態 で呼び出すことによりわかりやく利用する ポリモーフィズム 関数型プログラミングと競合するようなことはやってない