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Haskell
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11 KiB
Haskell
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language: Haskell
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filename: learn-haskell-zh.hs
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contributors:
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- ["Adit Bhargava", "http://adit.io"]
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translators:
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- ["Peiyong Lin", ""]
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- ["chad luo", "http://yuki.rocks"]
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lang: zh-cn
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Haskell 是一门实用的函数式编程语言，因其 Monads 与类型系统而闻名。而我使用它则是因为它异常优雅。用 Haskell 编程令我感到非常快乐。
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```haskell
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-- 单行注释以两个减号开头
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{- 多行注释像这样
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被一个闭合的块包围
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-}
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----------------------------------------------------
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-- 1. 简单的数据类型和操作符
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----------------------------------------------------
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-- 数字
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3 -- 3
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-- 数学计算
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1 + 1 -- 2
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8 - 1 -- 7
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10 * 2 -- 20
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35 / 5 -- 7.0
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-- 默认除法不是整除
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35 / 4 -- 8.75
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-- 整除
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35 `div` 4 -- 8
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-- 布尔值
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True
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False
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-- 布尔操作
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not True -- False
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not False -- True
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1 == 1 -- True
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1 /= 1 -- False
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1 < 10 -- True
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-- 在上面的例子中，`not` 是一个接受一个参数的函数。
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-- Haskell 不需要括号来调用函数，所有的参数都只是在函数名之后列出来
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-- 因此，通常的函数调用模式是：
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-- func arg1 arg2 arg3...
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-- 你可以查看函数部分了解如何自行编写。
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-- 字符串和字符
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"This is a string." -- 字符串
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'a' -- 字符
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'对于字符串你不能使用单引号。' -- 错误！
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-- 连接字符串
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"Hello " ++ "world!" -- "Hello world!"
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-- 一个字符串是一系列字符
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['H', 'e', 'l', 'l', 'o'] -- "Hello"
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"This is a string" !! 0 -- 'T'
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-- 2. 列表和元组
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-- 一个列表中的每一个元素都必须是相同的类型。
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-- 下面两个列表等价
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[1, 2, 3, 4, 5]
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[1..5]
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-- 区间也可以这样
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['A'..'F'] -- "ABCDEF"
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-- 你可以在区间中指定步进
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[0,2..10] -- [0, 2, 4, 6, 8, 10]
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[5..1] -- 这样不行，因为 Haskell 默认递增
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[5,4..1] -- [5, 4, 3, 2, 1]
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-- 列表下标
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[0..] !! 5 -- 5
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-- 在 Haskell 你可以使用无限列表
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[1..] -- 一个含有所有自然数的列表
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-- 无限列表的原理是，Haskell 有“惰性求值”。
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-- 这意味着 Haskell 只在需要时才会计算。
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-- 所以当你获取列表的第 1000 项元素时，Haskell 会返回给你：
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[1..] !! 999 -- 1000
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-- Haskell 计算了列表中第 1 至 1000 项元素，但这个无限列表中剩下的元素还不存在。
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-- Haskell 只有在需要时才会计算它们。
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-- 连接两个列表
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[1..5] ++ [6..10]
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-- 往列表头增加元素
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0:[1..5] -- [0, 1, 2, 3, 4, 5]
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-- 其它列表操作
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head [1..5] -- 1
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tail [1..5] -- [2, 3, 4, 5]
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init [1..5] -- [1, 2, 3, 4]
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last [1..5] -- 5
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-- 列表推导 (list comprehension)
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[x*2 | x <- [1..5]] -- [2, 4, 6, 8, 10]
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-- 附带条件
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[x*2 | x <-[1..5], x*2 > 4] -- [6, 8, 10]
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-- 元组中的每一个元素可以是不同类型，但是一个元组的长度是固定的
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-- 一个元组
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("haskell", 1)
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-- 获取元组中的元素（例如，一个含有 2 个元素的元祖）
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fst ("haskell", 1) -- "haskell"
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snd ("haskell", 1) -- 1
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-- 3. 函数
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-- 一个接受两个变量的简单函数
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add a b = a + b
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-- 注意，如果你使用 ghci (Haskell 解释器)，你需要使用 `let`，也就是
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-- let add a b = a + b
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-- 调用函数
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add 1 2 -- 3
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-- 你也可以使用反引号中置函数名：
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1 `add` 2 -- 3
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-- 你也可以定义不带字母的函数名，这样你可以定义自己的操作符。
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-- 这里有一个做整除的操作符
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(//) a b = a `div` b
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35 // 4 -- 8
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-- Guard：一个在函数中做条件判断的简单方法
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fib x
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| x < 2 = x
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| otherwise = fib (x - 1) + fib (x - 2)
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-- 模式匹配与 Guard 类似。
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-- 这里给出了三个不同的 fib 定义。
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-- Haskell 会自动调用第一个符合参数模式的声明
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fib 1 = 1
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fib 2 = 2
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fib x = fib (x - 1) + fib (x - 2)
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-- 元组的模式匹配
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foo (x, y) = (x + 1, y + 2)
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-- 列表的模式匹配
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-- 这里 `x` 是列表中第一个元素，`xs` 是列表剩余的部分。
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-- 我们可以实现自己的 map 函数：
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myMap func [] = []
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myMap func (x:xs) = func x:(myMap func xs)
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-- 匿名函数带有一个反斜杠，后面跟着所有的参数
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myMap (\x -> x + 2) [1..5] -- [3, 4, 5, 6, 7]
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-- 在 fold（在一些语言称 为`inject`）中使用匿名函数
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-- foldl1 意味着左折叠 (fold left), 并且使用列表中第一个值作为累加器的初始值。
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foldl1 (\acc x -> acc + x) [1..5] -- 15
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-- 4. 其它函数
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-- 部分调用
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-- 如果你调用函数时没有给出所有参数，它就被“部分调用”。
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-- 它将返回一个接受余下参数的函数。
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add a b = a + b
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foo = add 10 -- foo 现在是一个接受一个数并对其加 10 的函数
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foo 5 -- 15
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-- 另一种等价写法
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foo = (+10)
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foo 5 -- 15
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-- 函列表合
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-- (.) 函数把其它函数链接到一起。
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-- 例如，这里 foo 是一个接受一个值的函数。
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-- 它对接受的值加 10，并对结果乘以 5，之后返回最后的值。
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foo = (*5) . (+10)
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-- (5 + 10) * 5 = 75
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foo 5 -- 75
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-- 修正优先级
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-- Haskell 有另外一个函数 `$` 可以改变优先级。
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-- `$` 使得 Haskell 先计算其右边的部分，然后调用左边的部分。
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-- 你可以使用 `$` 来移除多余的括号。
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-- 修改前
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(even (fib 7)) -- False
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-- 修改后
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even . fib $ 7 -- False
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-- 等价地
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even $ fib 7 -- False
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-- 5. 类型声明
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-- Haskell 有一个非常强大的类型系统，一切都有一个类型声明。
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-- 一些基本的类型：
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5 :: Integer
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"hello" :: String
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True :: Bool
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-- 函数也有类型
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-- `not` 接受一个布尔型返回一个布尔型
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-- not :: Bool -> Bool
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-- 这是接受两个参数的函数
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-- add :: Integer -> Integer -> Integer
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-- 当你定义一个值，声明其类型是一个好做法
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double :: Integer -> Integer
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double x = x * 2
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-- 6. 控制流和 If 语句
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-- if 语句：
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haskell = if 1 == 1 then "awesome" else "awful" -- haskell = "awesome"
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-- if 语句也可以有多行，注意缩进：
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haskell = if 1 == 1
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then "awesome"
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else "awful"
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-- case 语句
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-- 解析命令行参数：
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case args of
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"help" -> printHelp
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"start" -> startProgram
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_ -> putStrLn "bad args"
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-- Haskell 没有循环，它使用递归
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-- map 对一个列表中的每一个元素调用一个函数
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map (*2) [1..5] -- [2, 4, 6, 8, 10]
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-- 你可以使用 map 来编写 for 函数
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for array func = map func array
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-- 调用
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for [0..5] $ \i -> show i
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-- 我们也可以像这样写
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for [0..5] show
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-- 你可以使用 foldl 或者 foldr 来分解列表
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-- foldl <fn> <initial value> <list>
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foldl (\x y -> 2*x + y) 4 [1,2,3] -- 43
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-- 等价于
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(2 * (2 * (2 * 4 + 1) + 2) + 3)
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-- foldl 从左开始，foldr 从右
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foldr (\x y -> 2*x + y) 4 [1,2,3] -- 16
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-- 现在它等价于
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(2 * 3 + (2 * 2 + (2 * 1 + 4)))
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-- 7. 数据类型
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-- 在 Haskell 中声明你自己的数据类型：
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data Color = Red | Blue | Green
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-- 现在你可以在函数中使用它：
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say :: Color -> String
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say Red = "You are Red!"
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say Blue = "You are Blue!"
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say Green = "You are Green!"
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-- 你的数据类型也可以有参数：
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data Maybe a = Nothing | Just a
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-- 这些都是 Maybe 类型：
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Just "hello" -- `Maybe String` 类型
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Just 1 -- `Maybe Int` 类型
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Nothing -- 对任意 `a` 为 `Maybe a` 类型
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-- 8. Haskell IO
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-- 虽然不解释 Monads 就无法完全解释 IO，但大致了解并不难。
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-- 当执行一个 Haskell 程序时，函数 `main` 就被调用。
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-- 它必须返回一个类型 `IO ()` 的值。例如：
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main :: IO ()
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main = putStrLn $ "Hello, sky! " ++ (say Blue)
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-- putStrLn 的类型是 String -> IO ()
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-- 如果你的程序输入 String 返回 String，那样编写 IO 是最简单的。
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-- 函数
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-- interact :: (String -> String) -> IO ()
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-- 输入一些文本，对其调用一个函数，并打印输出。
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countLines :: String -> String
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countLines = show . length . lines
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main' = interact countLines
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-- 你可以认为一个 `IO ()` 类型的值是表示计算机做的一系列操作，类似命令式语言。
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-- 我们可以使用 `do` 声明来把动作连接到一起。
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-- 举个列子
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sayHello :: IO ()
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sayHello = do
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putStrLn "What is your name?"
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name <- getLine -- 这里接受一行输入并绑定至 "name"
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putStrLn $ "Hello, " ++ name
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-- 练习：编写只读取一行输入的 `interact`
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-- 然而，`sayHello` 中的代码将不会被执行。唯一被执行的动作是 `main` 的值。
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-- 为了运行 `sayHello`，注释上面 `main` 的定义，替换为：
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-- main = sayHello
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-- 让我们来更进一步理解刚才所使用的函数 `getLine` 是怎样工作的。它的类型是：
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-- getLine :: IO String
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-- 你可以认为一个 `IO a` 类型的值代表了一个运行时会生成一个 `a` 类型值的程序。
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-- （可能伴随其它行为）
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-- 我们可以通过 `<-` 保存和重用这个值。
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-- 我们也可以实现自己的 `IO String` 类型函数：
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action :: IO String
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action = do
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putStrLn "This is a line. Duh"
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input1 <- getLine
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input2 <- getLine
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-- `do` 语句的类型是它的最后一行
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-- `return` 不是关键字，只是一个普通函数
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return (input1 ++ "\n" ++ input2) -- return :: String -> IO String
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-- 我们可以像调用 `getLine` 一样调用它
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main'' = do
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putStrLn "I will echo two lines!"
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result <- action
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putStrLn result
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putStrLn "This was all, folks!"
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-- `IO` 类型是一个 "Monad" 的例子。
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-- Haskell 通过使用 Monad 使得其本身为纯函数式语言。
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-- 任何与外界交互的函数（即 IO）都在它的类型声明中标记为 `IO`。
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-- 这告诉我们什么样的函数是“纯洁的”(不与外界交互，不修改状态) ，
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-- 什么样的函数不是 “纯洁的”。
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-- 这个功能非常强大，因为纯函数并发非常容易，由此在 Haskell 中做并发非常容易。
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-- 9. Haskell REPL
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----------------------------------------------------
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-- 键入 `ghci` 开始 REPL。
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-- 现在你可以键入 Haskell 代码。
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-- 任何新值都需要通过 `let` 来创建
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let foo = 5
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-- 你可以通过命令 `:t` 查看任何值的类型
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>:t foo
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foo :: Integer
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-- 你也可以运行任何 `IO ()`类型的动作
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> sayHello
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What is your name?
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Friend!
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Hello, Friend!
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```
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Haskell 还有许多内容，包括类型类 (typeclasses) 与 Monads。这些都是令 Haskell 编程非常有趣的好东西。我们最后给出 Haskell 的一个例子，一个快速排序的实现：
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```haskell
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qsort [] = []
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qsort (p:xs) = qsort lesser ++ [p] ++ qsort greater
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where lesser = filter (< p) xs
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greater = filter (>= p) xs
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```
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安装 Haskell 很简单。你可以[从这里获得](http://www.haskell.org/platform/)。
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你可以从优秀的
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[Learn you a Haskell](http://learnyouahaskell.com/) 或者
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[Real World Haskell](http://book.realworldhaskell.org/)
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找到更平缓的入门介绍。
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