learnxinyminutes-docs/ru/haskell.md
2024-12-08 23:20:53 -07:00

545 lines
24 KiB
Markdown
Raw Permalink Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

---
filename: haskell-ru.hs
contributors:
- ["Adit Bhargava", "http://adit.io"]
translators:
- ["Aleksey Pirogov", "http://astynax.github.io"]
---
Haskell разрабатывался, как чистый функциональный язык программирования, применимый на практике. Язык известен благодаря своей системе типов, и "знаменит" благодаря монадам. [Меня][author] же Haskell заставляет возвращаться к себе снова и снова именно своей элегантностью и [я][author] получаю истинное удовольствие, программируя на Haskell.
```haskell
-- Однострочные комментарии начинаются с двух дефисов
{- Многострочный комментарий
заключается в пару фигурных скобок с дефисами с внутренней стороны.
-}
-------------------------------------------------------
-- 1. Примитивные типы и простейшие операции над ними
-------------------------------------------------------
-- Числа объявляются просто
3 -- 3
-- Арифметика тоже выглядит вполне ожидаемо
1 + 1 -- 2
8 - 1 -- 7
10 * 2 -- 20
35 / 5 -- 7.0
-- Операция деления всегда возвращает действительное число
35 / 4 -- 8.75
-- Делим нацело так
35 `div` 4 -- 8
-- Булевы значения - тоже примитивные значения
True
False
-- Булева алгебра
not True -- False
not False -- True
1 == 1 -- True
1 /= 1 -- False
1 < 10 -- True
-- В примере выше `not`, это функция, принимающая один аргумент.
-- При вызове функции в Haskell список аргументов
-- не нужно заключать в скобки - аргументы просто
-- перечисляются через пробелы сразу после имени функции.
-- Т.о. типичный вызов выглядит так:
-- func arg1 arg2 arg3...
-- Ниже же будет показано, как определять свои функции.
-- Строки и символы
"Это строка."
'ы' -- а это символ
'Нельзя заключать длинные строки в одинарные кавычки.' -- ошибка!
-- Строки можно конкатенировать
"Привет" ++ ", Мир!" -- "Привет, Мир!"
-- При этом строки - это просто списки символов!
"Я - строка!" !! 0 -- 'Я'
----------------------------------------------------
-- 2. Списки и Кортежи
----------------------------------------------------
-- Все элементы списка в Haskell
-- должны иметь один и тот же тип.
-- Эти два списка - эквивалентны:
[1, 2, 3, 4, 5]
[1..5]
-- Haskell позволяет определять даже бесконечные списки!
[1..] -- список всех натуральных чисел!
-- Бесконечные списки возможно в Haskell потому, что он "ленив".
-- В Haskell все вычисления производятся тогда и только тогда,
-- когда их результат потребуется.
-- Эта стратегия так и называется - "lazy evaluation".
-- Скажем, если вам нужен тысячный элемент из
-- списка натуральных чисел (бесконечного) и вы напишете так:
[1..] !! 999 -- 1000
-- То Haskell вычислит элементы этого списка от 1 до 1000...
-- ... и остановится, ведь последующие элементы пока не нужны.
-- Это значит, что остальные элементы нашего
-- "бесконечного" списка не будут вычисляться! По крайней мере,
-- пока не понадобятся и они.
-- Списки можно объединять
[1..5] ++ [6..10]
-- И добавлять значения в начало
0:[1..5] -- [0, 1, 2, 3, 4, 5]
-- А можно обратиться по индексу
[0..] !! 5 -- 5
-- Вот ещё несколько функций, часто используемых со списками
head [1..5] -- 1
tail [1..5] -- [2, 3, 4, 5]
init [1..5] -- [1, 2, 3, 4]
last [1..5] -- 5
-- list comprehensions - "формулы" для описания списков
[x*2 | x <- [1..5]] -- [2, 4, 6, 8, 10]
-- можно указать условие попадания элементов в список
[x*2 | x <- [1..5], x*2 > 4] -- [6, 8, 10]
-- Списки могут даже состоять из других списков
[[1,2,3],[4,5,6]] !! 1 !! 2 -- 6 (вторая строка, третий столбец)
-- Кортежи позволяют своим элементам иметь различные типы,
-- но при этом кортежи имеют фиксированную длину.
-- Кортеж:
("haskell", 1)
-- Часто кортежи из двух элементов называются "парами".
-- Элементы пары можно получать так:
fst ("haskell", 1) -- "haskell"
snd ("haskell", 1) -- 1
----------------------------------------------------
-- 3. Функции
----------------------------------------------------
-- Простая функция, принимающая два аргумента
add a b = a + b
-- Внимание!
-- Если вы используете ghci (интерактивный интерпретатор Haskell),
-- вам нужно использовать ключевое слово `let`, примерно так:
-- let add a b = a + b
-- Вызовем нашу функцию
add 1 2 -- 3
-- Функцию можно поместить между первым и вторым аргументами,
-- если заключить её имя в обратные кавычки
1 `add` 2 -- 3
{- Вы можете также определять функции, имя которых
вообще не содержит букв! Таки функции и называются "операторами",
и, да, вы можете определять свои операторы!
Скажем, оператор целочисленного деления можно определить так -}
(//) a b = a `div` b
35 // 4 -- 8
{- Здесь оператор заключен в скобки - как говорят,
поставлен в префиксную позицию.
В префиксной позиции оператор можно не только определять,
но и вызывать -}
(+) 1 2 -- 3
-- Охранные выражения (guards) порой удобны,
-- если наша функция ветвится
fib x
| x < 2 = x
| otherwise = fib (x - 1) + fib (x - 2)
{- Сопоставление с образцом (pattern matching)
чем-то напоминает охранные выражения.
Здесь мы видим три определения функции fib.
При вызове функции по имени Haskell использует
первое определение, к образцу которого
"подойдет" набор аргументов -}
fib 1 = 1
fib 2 = 1
fib x = fib (x - 1) + fib (x - 2)
-- Pattern matching для кортежей выглядит так
foo (x, y) = (x + 1, y + 2)
{- Pattern matching для списков устроен чуть сложнее.
Пусть `x` - первый элемент списка, а `xs` - остальные элементы.
Тогда операции `head` и `tail` могут быть определены так -}
myHead (x:xs) = x
myTail (x:xs) = xs
-- Функцию отображения мы можем написать так
myMap func [] = []
myMap func (x:xs) = func x:(myMap func xs)
-- При сопоставлении происходит привязка
-- элементов значения с именами в образце
fstPlusThird (a : _ : b : _) = a + b
fstPlusThird [1,2,3,4,5] -- 4
-- Значения, для которых вместо имени указано `_`,
-- игнорируются. Это удобно, когда важен сам факт
-- совпадения образца
oneElem [_] = True
oneElem _ = False
startsWith x (y:_) = x == y
startsWith _ _ = False
startsWith 'H' "Hello!" -- True
startsWith 'H' "hello!" -- False
{- Обратите внимание на тот факт,
что первый аргумент нашей функции `myMap` - тоже функция!
Функции, подобно `myMap`, принимающие другие функции
в качестве параметров, или, скажем, возвращающие функции
в качестве результата, называются
Функциями Высших Порядков (ФВП, High Order Functions, HOF)
-}
-- Вместе с ФВП часто используются анонимные функции
myMap (\x -> x + 2) [1..5] -- [3, 4, 5, 6, 7]
-- Такие функции описываются в виде
-- \arg1 arg1 .. -> expression
-- Популярные в других языках ФВП присутствуют и в Haskell
map (\x -> x * 10) [1..5] -- [10, 20, 30, 40, 50]
filter (\x -> x > 2) [1..5] -- [3, 4, 5]
{- Функция свертки
(она же `reduce` или `inject` в других языках)
в Haskell представлены функциями `foldr` и `foldl`.
Суть свертки можно представить так:
foldl f x0 [x1,x2,x3] -> (f (f (f x0 x1) x2) x3)
foldr f x0 [x1,x2,x3] -> (f x1 (f x2 (f x3 x0)))
Здесь x0 - начальное значения так называемого "аккумулятора"
-}
-- Эти два вызова дают одинаковый результат
foldr (\x acc -> acc + x) 0 [1..5] -- 15
foldl (\acc x -> acc + x) 0 [1..5] -- 15
-- Тут можно даже заменить анонимную функцию на оператор
foldr (+) 0 [1..5] -- 15
foldl (+) 0 [1..5] -- 15
-- Зато здесь разница видна
foldr (\x acc -> (x + 10) : acc) [] [1..3] -- [11, 12, 13]
foldl (\acc x -> (x + 10) : acc) [] [1..3] -- [13, 12, 11]
{- Часто в качестве начального значения
удобно брать крайнее значение списка (крайнее слева или справа).
Для этого есть пара функций - `foldr1` и `foldl1` -}
foldr1 (+) [1..5] -- 15
foldl1 (+) [1..5] -- 15
----------------------------------------------------
-- 4. Больше о функциях
----------------------------------------------------
{- Каррирование (currying)
Если в Haskell при вызове функции передать не все аргументы,
Функция становится "каррированой" - результатом вызова станет
новая функция, которая при вызове и примет оставшиеся аргументы -}
add a b = a + b
foo = add 10 -- теперь foo будет принимать число
-- и добавлять к нему 10
foo 5 -- 15
-- Для операторов можно "опустить" любой из двух аргументов
-- Используя этот факт можно определить
-- функцию `foo` из кода выше несколько иначе
foo = (+10)
foo 5 -- 15
-- Поупражняемся
map (10-) [1..3] -- [9, 8, 7]
filter (<5) [1..10] -- [1, 2, 3, 4]
{- Композиция функций
Функция (.) соединяет пару функций в цепочку.
К примеру, можно соединить функцию, добавляющую 10,
с функцией, умножающей на 5 -}
foo = (*5) . (+10)
-- (5 + 10) * 5 = 75
foo 5 -- 75
{- Управление приоритетом вычисления
В Haskell есть функция `$`, которая применяет
свой первый аргумент ко второму с наименьшим приоритетом
(обычное применение функций имеет наивысший приоритет)
Эта функция часто позволяет избежать использования
"лишних" скобок -}
head (tail (tail "abcd")) -- 'c'
head $ tail $ tail "abcd" -- 'c'
-- того же эффекта иногда можно достичь использованием композиции
(head . tail . tail) "abcd" -- 'c'
head . tail . tail $ "abcd" -- 'c'
{- Тут стоит сразу запомнить, что композиция функций
возвращает именно новую функцию, как в последнем примере.
Т.е. можно делать так -}
third = head . tail . tail
-- но не так
third = head $ tail $ tail -- (head (tail (tail))) - ошибка!
----------------------------------------------------
-- 5. Сигнатуры типов
----------------------------------------------------
{- Haskell обладает очень сильной системой типов.
И типизация в Haskell - строгая. Каждое выражение имеет тип,
который может быть описан сигнатурой.
Сигнатура записывается в форме
expression :: type signature
-}
-- Типы примитивов
5 :: Integer
"hello" :: String
True :: Bool
{- Функции тоже имеют тип
`not` принимает булево значение и возвращает булев результат
not :: Bool -> Bool
Вот функция двух аргументов
add :: Integer -> Integer -> Integer
Тут то мы и видим предпосылки к каррированию: тип
на самом деле выглядит так (скобки просто обычно опускаются)
add :: (Integer -> Integer) -> Integer
т.е. функция принимает аргумент,
и возвращает функцию от второго аргумента! -}
-- Считается хорошим тоном указывать сигнатуру определений,
-- которые доступны другим разработчикам (публичны). Пример:
double :: Integer -> Integer
double x = x * 2
----------------------------------------------------
-- 6. Управление потоком исполнения
----------------------------------------------------
-- Выражение `if`
haskell = if 1 == 1 then "awesome" else "awful" -- haskell = "awesome"
-- Выражение `if` можно записать и в несколько строк.
-- Соблюдайте отступы!
haskell = if 1 == 1
then "awesome"
else "awful"
-- Так как `if` - выражение, ветка `else` обязательна!
-- И более того, результаты выражений в ветках `then` и `else`
-- должны иметь одинаковый тип!
-- `case`-выражение выглядит так
case args of -- парсим аргументы командной строки
"help" -> printHelp
"start" -> startProgram
_ -> putStrLn "bad args"
-- При вычислении результата `case`-выражения производится
-- сопоставление с образцом:
fib x = case x of
1 -> 1
2 -> 1
_ -> fib (x - 1) + fib (x - 2)
-- В Haskell нет циклов - вместо них используются рекурсия,
-- отображение, фильтрация и свертка (map/filter/fold)
map (*2) [1..5] -- [2, 4, 6, 8, 10]
for array func = map func array
for [0..3] $ \i -> show i -- ["0", "1", "2", "3"]
for [0..3] show -- ["0", "1", "2", "3"]
----------------------------------------------------
-- 7. Пользовательские типы данных
----------------------------------------------------
-- Создадим свой Haskell-тип данных
data Color = Red | Blue | Green
-- Попробуем использовать
say :: Color -> String
say Red = "You are Red!"
say Blue = "You are Blue!"
say Green = "You are Green!"
-- Типы могут иметь параметры (параметры типов)
data Maybe a = Nothing | Just a
-- Все эти выражения имеют тип `Maybe`
Just "hello" -- :: `Maybe String`
Just 1 -- :: `Maybe Int`
Nothing -- :: `Maybe a` для любого `a`
-- Типы могут быть достаточно сложными
data Figure = Rectangle (Int, Int) Int Int
| Square (Int, Int) Int
| Point (Int, Int)
area :: Figure -> Int
area (Point _) = 0
area (Square _ s) = s * s
area (Rectangle _ w h) = w * h
----------------------------------------------------
-- 8. Ввод-вывод в Haskell
----------------------------------------------------
-- Полноценно объяснить тему ввода-вывода невозможно
-- без объяснения монад, но для использования в простых случаях
-- вводного описания будет достаточно.
-- Когда программа на Haskell выполняется,
-- вызывается функция с именем `main`.
-- Эта функция должна вернуть значение типа `IO ()`
-- Например
main :: IO ()
main = putStrLn $ "Hello, sky! " ++ (say Blue)
-- `putStrLn` имеет тип `String -> IO ()`
-- Проще всего реализовать программу с вводом-выводом (IO),
-- если вы реализуете функцию с типом `String -> String`.
-- Далее ФВП
-- interact :: (String -> String) -> IO ()
-- сделает всё за нас!
countLines :: String -> String
countLines = show . length . lines
-- здесь `lines` разделяет строку на список строк
-- по символу перевода строки
main' :: IO ()
main' = interact countLines
{- Вы можете думать о типе `IO ()`,
как о некотором представлении последовательности
действий, которые должен совершить компьютер.
Такое представление напоминает программу
на императивном языке программирования. Для описания
такой последовательности используется `do`-нотация -}
sayHello :: IO ()
sayHello = do
putStrLn "What is your name?"
name <- getLine -- запрашиваем строку и связываем с "name"
putStrLn $ "Hello, " ++ name
-- Упражнение:
-- напишите свою реализацию функции `interact`,
-- которая запрашивает и обрабатывает только одну строку
{- Код функции `sayHello` не будет исполняться
при её определении. Единственное место, где IO-действия
могут быть произведены - функция `main`!
Чтобы эта программа выполнила действия в функции `sayHello`,
закомментируйте предыдущее определение функции `main`
и добавьте новое определение:
main = sayHello -}
{- Давайте подробнее рассмотрим, как работает функция `getLine`
Её тип:
getLine :: IO String
Вы можете думать, что значение типа `IO a` представляет
собой компьютерную программу, в результате выполнения которой
генерируется значение типа `a`, в дополнение
к остальным эффектам, производимым при выполнении - таким как
печать текста на экран. Это значение типа `a` мы можем
сохранить с помощью оператора `<-`. Мы даже можем реализовать
свое действие, возвращающее значение: -}
action :: IO String
action = do
putStrLn "This is a line. Duh"
input1 <- getLine
input2 <- getLine
-- Тип блока `do` будет соответствовать типу последнего
-- выполненного в блоке выражения.
-- Заметим, что `return` - не ключевое слово, а функция
-- типа `a -> IO a`
return (input1 ++ "\n" ++ input2) -- return :: String -> IO String
-- Теперь это действие можно использовать вместо `getLine`:
main'' = do
putStrLn "I will echo two lines!"
result <- action
putStrLn result
putStrLn "This was all, folks!"
{- Тип `IO` - пример "монады". Языку Haskell нужны монады,
чтобы оставаться преимущественно чистым функциональным языком.
Любые функции, взаимодействующие с внешним миром
(производящие ввод-вывод) имеют `IO` в своих сигнатурах.
Это позволяет судить о функции как о "чистой" - такая не будет
производить ввод-вывод. В ином случая функция - не "чистая".
Такой подход позволяет очень просто разрабатывать многопоточные
программы - чистые функции, запущенные параллельно
не будут конфликтовать между собой в борьбе за ресурсы. -}
----------------------------------------------------
-- 9. Haskell REPL
----------------------------------------------------
{- Интерактивная консоль Haskell запускается командой `ghci`.
Теперь можно вводить строки кода на Haskell.
Связывание значений с именами производится
с помощью выражения `let`: -}
let foo = 5
-- Тип значения или выражения можно узнать
-- с помощью команды `:t`:
>:t foo
foo :: Integer
-- Также можно выполнять действия с типом `IO ()`
> sayHello
What is your name?
Friend!
Hello, Friend!
```
Многое о Haskell, например классы типов и монады невозможно уместить в столь короткую статью. Огромное количество очень интересных идей лежит в основе языка, и именно благодаря этому фундаменту на языке так приятно писать код. Позволю себе привести ещё один маленький пример кода на Haskell - реализацию быстрой сортировки:
```haskell
qsort [] = []
qsort (p:xs) = qsort lesser ++ [p] ++ qsort greater
where lesser = filter (< p) xs
greater = filter (>= p) xs
```
Haskell прост в установке, забирайте [здесь](http://www.haskell.org/platform/) и пробуйте! Это же так интересно!.
Более глубокое погрузиться в язык позволят прекрасные книги
[Learn you a Haskell](http://learnyouahaskell.com/) и
[Real World Haskell](http://book.realworldhaskell.org/).
[author]: http://adit.io "имеется в виду автор оригинального текста Adit Bhargava *(примечание переводчика)*"