Scalaで学ぶ関数型プログラミング

Ruby使いのための Scalaで学ぶ関数型プログラミング Presented by おおかゆか

自己紹介おおかゆか（id: oukayuka）フリーランスのWebプログラマ。元々はPHPerでしたが、最近はもっぱらRails案件を生業に活動中。 Scalaに手を出したのは、ほんの3ヶ月ほど前。エンジニアがお金について考えるためのrake:money という勉強会を主宰してます。月１の頻度で都内にて開催しているので、興味があればどうぞ。 http://groups.google.co.jp/group/rakemoney

≪注意≫ Scalaって何？という方は、これを読む前にまず「Ruby使いのための Scalaのススメ」をご一読ください。 ☞http://ja.verbmode.net/2009/10/03/ 　 recommend_of_scala_for_rubyist

よいRuby使いになるために Rubyは「acceptable Lisp」とか「MatzLisp」と揶揄されることもあるくらい、Lispからの影響が強い言語である。 Ruby使いがより一歩ステップアップするためにLispを学ぶべきとはよく言われるところ。 Eric Raymond も Paul Grahamも、ことあるごとにLispを薦めてくる。しかしMatzも認めるように、Lispは普通の人には扱いきれない習得コストの高い言語。

そこでScalaですよそれでもScalaなら…、Scalaならきっと何とかしてくれる。というのも、Scalaは最もRubyに似た関数型言語だから。 Rubyと同じくALGOL系の文法を持つScalaは、関数型言語のエッセンスを全て備えながら、Rubyと同じく徹底したオブジェクト指向言語でもある。 Scalaこそが、Ruby使いが関数型プログラミングを学ぶのに最も適した言語と言える。 Scalaを学べば、きっとよりよいRuby使いになれるはず…たぶん。

1-1. 変数の定義 ≪使ったらある意味負け≫ ≪Scalaちゃん推奨≫ ■var（変数）型 ■val（値）型 var 変数名：型＝値 val 変数名：型＝値例）例） > var n: Int = 1 > val n: Int = 1 ☞n: Int = 1 ☞n: Int = 1 再代入できない！ > n = 3 > n = 3 ☞n: Int = 3 ☞error: reassginment to val

1-2. 代表的な型数値 > val n: Int = 1 ☞n: Int = 1 文字列 > val str: String = ”hoge” ☞str: java.lang.String = hoge シンボル > val sym: Symbol = 'piyo ☞sym: Symbol = 'piyo リスト > val l: List[Int] = List(1,2,3) ☞l: List[Int] = List(1,2,3)

1-3. 関数の定義 def 関数名（引数名：型, …）：返り値の型 = { 処理内容 } 例） > def max(x: Int, y: Int): Int = { | if (x < y) y else x | } > max(8, 3) ☞res1: Int = 8

1-4. 型推論変数や関数の返り値の型宣言は、コンパイラが推測できる限りにおいて省略できる！省略例） > val i = 4 ☞i: Int = 4 > val d = List(0.1, 1.2, 3.4) ☞d: List[Double] = List(0.1, 1.2, 3.4) > def hello = ”Hello, World!” ☞hello: java.lang.String

1-5. 制御構文(1) - if if (条件文1) 値1 else if (条件文2) 値2 … else 値3 必ず値を返すことに注意！例） > if (str.size < 3) { | ”It's short.” | } else if (str.size < 6) { | ”Not so long.” | } else ”It's long.” ☞res1: java.lang.String = It's long.

1-6. 制御構文(2) - for for (ブロック引数 <- コレクション; …) 処理内容 for (ブロック引数 <- コレクション; …) yield 値例） > for (i <- 1 to 9) print(i + ” ”) ☞1 2 3 4 5 6 7 8 9 > for (i <- (1 to 9).toList) yield i + 1 ☞res1: List[Int] = List(2,3,4,5,6,7,8,9,10) > for (i <- 1 to 2; j <- 1 to 3) print("[" + i + "," + j + "]") ☞[1,1][1,2][1,3][2,1][2,2][2,3]

2-1. 高階関数 Rubyのmapやsortメソッドのように、関数を引数にとる関数のこと。例） > List(1,2,3).map(n => n + 1) ☞res1: List[Int] = List(2,3,4) > List(1,2,3,4,5).filter(n => n % 2 == 0) ☞res2: List[Int] = List(2, 4) 魔法の「_」（アンダーバー） > List(1,2,3,4).map(_ * 2) ☞res3: List[Int] = List(2,4,6,8)

2-2. クロージャ Rubyのmapやsortメソッドのように、関数を引数にとる関数のこと。「無名関数」とも言う。無名関数 (引数:型,…) => 値例） > val sq = (n: Int) => Math.pow(n, 2).toInt > sq(6) ☞res1: Int = 36 > List(1,2,3,4,5).map(sq) ☞res2: List[Int] = List(1,4,9,16,25)

2-3. 関数と変数は等価例） > val half = (n: Int) => n / 2 ☞half: (Int) => Int = <function> > half(14) ☞res1: Int => 7 > def quartize(n: Int) = n / 4 > val quarter = quartize _ > quarter(20) ☞res1: Int => 5

2-4. パターンマッチング(1) 引数 match { case パターン1 => 処理1 or 値1 : case _ => 処理x or 値x } 例） > val str = ”world” > str match { | case ”world” => println(”Hello!”) | case _ => () | } ☞Hello!

2-5. パターンマッチング(2) 例） > List(1,2,3) match { | case List(a, b, c) => a + b + c | case _ => 0 } ☞res1: Int = 6 > val v: Any = ”hoge” > v match { | case i: Int => i * 100 | case s: String => s.size | } ☞res2: Int = 4

2-6. 再帰関数例）ループ型 > def sumLoop(n: Int) = { | var total = 0 | for (i <- 1 to n) total += i | total | } 再帰型 > def sumRecursive(n: Int): Int = n match { | case 1 => 1 返り値の型宣言が必要！ | case _ => n + sumRecursive(n - 1) | } > (sumLoop(10), sumRecursive(10)) ☞res1: (Int, Int) = (55,55)

2-7. カリー化複数の引数をとる関数を、引数が「元の関数の最初の引数」で返り値が「元の関数の残りの引数をとり結果を返す関数」であるような関数にすること。例） > def multi(n: Int)(m: Int) = m * n > multi(6)(9) ☞res1: Int = 54 > def multiTwo = multi(2)_ > multiTwo(5) ☞res2: Int = 10

2-8. 遅延評価オブジェクトのフィールドの評価を、初期化時ではなく参照時に行うようにする。例） > class SchrodingerCat { | lazy val status = { | println("Here open a box..."); "alive!" | } | } > val cat = new SchrodingerCat > cat.status ☞Here open a box... ☞res1: java.lang.String = alive!

3-1. Implicit Conversion Rubyはオープンクラスなので既存のクラスを自由に上書きできる。しかしScalaは厳密な静的型付け言語のため同じことはできない。しかし暗黙の型変換を使えば、その目暗黙の型変換的を達成できる場合が多い。例） > class Cat > class Man { def greet = ”Hello!” } > implicit def cat2man(c: Cat): Man = new Man > val cat = new Cat > cat.greet ☞res1: java.lang.String = Hello!

3-2. Structual Subtyping Scalaでダックタイピングっぽいことをやるための仕組み。ダックタイピング例） > class Cat > class Duck { | def swim = () | def quack = "Quaaa!" | } > def duckTest[T](x: T { def swim; def quack: String }) = "You're a duck!" > duckTest(new Duck) ☞res1: java.lang.String = You're a duck!

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by Ouka Yuka

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