УДК 004.432.42Haskell
ББК 32.973.28-018.1
Л61
Л61
Липовача, Миран.
Изучай Haskell во имя добра! / М. Липовача ; пер. с англ. Д. Леушина, А. Синицына,
Я. Арсанукаева. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 492 с. — Москва : ДМК Пресс,
2023. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ;
экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-338-7
На взгляд автора, сущность программирования заключается в решении проблем. Программист
всегда думает о проблеме и возможных решениях — либо пишет код для выражения
этих решений.
Язык Haskell имеет множество впечатляющих возможностей, но главное его свойство в
том, что меняется не только способ написания кода, но и сам способ размышления о проблемах
и возможных решениях. Этим Haskell действительно отличается от большинства языков
программирования. С его помощью мир можно представить и описать нестандартным образом.
И поскольку Haskell предлагает совершенно новые способы размышления о проблемах,
изучение этого языка может изменить и стиль программирования на всех прочих.
Еще одно необычное свойство Haskell состоит в том, что в этом языке придается особое
значение рассуждениям о типах данных. Как следствие, вы помещаете больше внимания и
меньше кода в ваши программы.
Вне зависимости от того, в каком направлении вы намерены двигаться, путешествуя в
мире программирования, небольшой заход в страну Haskell себя оправдает. А если вы решите
там остаться, то наверняка найдете чем заняться и чему поучиться!
Эта книга поможет многим читателям найти свой путь к Haskell.
УДК 004.432.42Haskell
ББК 32.973.28-018.1
Электронное издание на основе печатного издания: Изучай Haskell во имя добра! / М. Липовача ; пер.
с англ. Д. Леушина, А. Синицына, Я. Арсанукаева. — Москва : ДМК Пресс, 2014. — 492 с. — ISBN 978-597060-025-2.
— Текст : непосредственный.
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими
бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все
равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений.
В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских
прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.
ISBN 978-5-89818-338-7
© Miran Lipovaca, No Starch Press, Inc.
© Оформление, перевод на русский язык,
ДМК Пресс, 2014
Стр.5
Оглавление
От издателя .............................................................12
Предисловие ...........................................................13
Введение ................................................................16
1. На старт, внимание, марш! .....................................21
Вызов функций .............................................................................. 24
Функции: первые шаги .................................................................. 25
Списки .......................................................................................... 26
Конкатенация .................................................................................29
Обращение к элементам списка .....................................................30
Списки списков ..............................................................................31
Сравнение списков .........................................................................31
Другие операции над списками ......................................................32
Интервалы .................................................................................... 35
Генераторы списков ...................................................................... 37
Кортежи ........................................................................................ 41
Использование кортежей ...............................................................42
Использование пар .........................................................................43
В поисках прямоугольного треугольника ........................................44
2. Типы и классы типов ..............................................46
Поверь в типы ............................................................................... 46
Явное определение типов ............................................................. 47
Обычные типы в языке Haskell ....................................................... 48
Типовые переменные .................................................................... 50
Классы типов ................................................................................ 51
Класс Eq .........................................................................................52
Класс Ord .......................................................................................53
Класс Show .....................................................................................54
Класс Read .....................................................................................54
Класс Enum ....................................................................................56
Класс Bounded ...............................................................................56
Класс Num ......................................................................................57
Стр.6
6
ОГЛАВЛЕНИЕ
Класс Floating .................................................................................58
Класс Integral ..................................................................................58
Несколько заключительных слов о классах типов .......................... 59
3. Синтаксис функций ...............................................60
Сопоставление с образцом ........................................................... 60
Сопоставление с парами ................................................................62
Сопоставление со списками и генераторы списков ........................63
Именованные образцы ...................................................................66
Эй, стража!.................................................................................... 67
Где же ты, where?! ......................................................................... 69
Область видимости декларации where ...........................................71
Сопоставление с образцами в секции where ...................................72
Функции в блоке where ...................................................................72
Пусть будет let ............................................................................... 73
Выражения let в генераторах списков .............................................75
Выражения let в GHCi ......................................................................75
Выражения для выбора из вариантов ............................................ 76
4. Рекурсия .............................................................78
Привет, рекурсия! ......................................................................... 78
Максимум удобства ...................................................................... 79
Ещё немного рекурсивных функций .............................................. 81
Функция replicate ............................................................................81
Функция take ..................................................................................81
Функция reverse ..............................................................................82
Функция repeat ...............................................................................83
Функция zip ....................................................................................83
Функция elem .................................................................................84
Сортируем, быстро!.. .................................................................... 84
Алгоритм ........................................................................................85
Определение ..................................................................................86
Думаем рекурсивно ...................................................................... 87
5. Функции высшего порядка ......................................89
Каррированные функции ............................................................... 89
Сечения ..........................................................................................92
Печать функций ..............................................................................93
Немного о высоких материях ......................................................... 94
Реализация функции zipWith ...........................................................95
Реализация функции flip .................................................................96
Инструментарий функционального программиста ........................ 98
Функция map ..................................................................................98
Функция filter ..................................................................................99
Ещё немного примеров использования map и filter .......................100
Функция map для функций нескольких переменных ......................103
Стр.7
ОГЛАВЛЕНИЕ
7
Лямбда-выражения ..................................................................... 104
Я вас сверну! ............................................................................... 106
Левая свёртка foldl ........................................................................107
Правая свёртка foldr .....................................................................108
Функции foldl1 и foldr1 ..................................................................110
Примеры свёрток .........................................................................111
Иной взгляд на свёртки ................................................................112
Свёртка бесконечных списков ......................................................113
Сканирование...............................................................................114
Применение функций с помощью оператора $ ............................ 115
Композиция функций .................................................................. 117
Композиция функций с несколькими параметрами .......................118
Бесточечная нотация ....................................................................120
6. Модули..............................................................122
Импорт модулей ......................................................................... 123
Решение задач средствами стандартных модулей ...................... 125
Подсчёт слов ................................................................................125
Иголка в стоге сена ......................................................................127
Салат из шифра Цезаря ................................................................129
О строгих левых свёртках .............................................................130
Поищем числа ..............................................................................132
Отображение ключей на значения ............................................... 135
Почти хорошо: ассоциативные списки ..........................................135
Модуль Data.Map ..........................................................................137
Написание собственных модулей ................................................ 142
Модуль Geometry ..........................................................................143
Иерархия модулей ........................................................................145
7. Создание новых типов и классов типов ...................148
Введение в алгебраические типы данных .................................... 148
Отличная фигура за 15 минут ...................................................... 149
Верный способ улучшить фигуру ..................................................151
Фигуры на экспорт .......................................................................153
Синтаксис записи с именованными полями ................................ 154
Параметры типа .......................................................................... 157
Параметризовать ли машины? .....................................................160
Векторы судьбы ............................................................................162
Производные экземпляры ........................................................... 163
Сравнение людей на равенство ....................................................164
Покажи мне, как читать .................................................................165
Порядок в суде! ............................................................................167
Любой день недели ......................................................................168
Синонимы типов.......................................................................... 170
Улучшенная телефонная книга ......................................................170
Стр.8
8
ОГЛАВЛЕНИЕ
Параметризация синонимов .........................................................172
Иди налево, потом направо ..........................................................173
Рекурсивные структуры данных ................................................... 176
Улучшение нашего списка ............................................................177
Вырастим-ка дерево ....................................................................179
Классы типов, второй семестр .................................................... 183
«Внутренности» класса Eq ............................................................183
Тип для представления светофора ...............................................184
Наследование классов .................................................................186
Создание экземпляров классов для параметризованных типов ....187
Класс типов «да–нет» .................................................................. 190
Класс типов Functor ..................................................................... 193
Экземпляр класса Functor для типа Maybe ....................................195
Деревья тоже являются функторами .............................................196
И тип Either является функтором ...................................................197
Сорта и немного тип-фу .............................................................. 198
8. Ввод-вывод ........................................................204
Разделение «чистого» и «нечистого» ........................................... 204
Привет, мир! ............................................................................... 205
Объединение действий ввода-вывода ........................................ 207
Использование ключевого слова let внутри блока do ....................211
Обращение строк .........................................................................212
Некоторые полезные функции для ввода-вывода ........................ 215
Функция putStr..............................................................................215
Функция putChar ...........................................................................216
Функция print ................................................................................217
Функция when ...............................................................................218
Функция sequence ........................................................................218
Функция mapM .............................................................................220
Функция forever ............................................................................220
Функция forM ................................................................................221
Обзор системы ввода-вывода ..................................................... 222
9. Больше ввода и вывода ........................................223
Файлы и потоки ........................................................................... 223
Перенаправление ввода ...............................................................224
Получение строк из входного потока ............................................225
Преобразование входного потока.................................................228
Чтение и запись файлов .............................................................. 230
Использование функции withFile ...................................................233
Время заключать в скобки ............................................................234
Хватай дескрипторы! ....................................................................235
Список дел .................................................................................. 237
Удаление заданий ........................................................................238
Стр.9
ОГЛАВЛЕНИЕ
9
Уборка ..........................................................................................240
Аргументы командной строки ...................................................... 241
Ещё больше шалостей со списком дел ........................................ 243
Многозадачный список задач .......................................................244
Работаем с некорректным вводом ................................................248
Случайность ................................................................................ 249
Подбрасывание монет ..................................................................252
Ещё немного функций, работающих со случайностью ..................254
Случайность и ввод-вывод............................................................255
Bytestring: тот же String, но быстрее ............................................ 259
Строгие и ленивые .......................................................................261
Копирование файлов при помощи Bytestring ................................263
Исключения ................................................................................. 265
Обработка исключений, возникших в чистом коде ........................267
Обработка исключений ввода-вывода ..........................................273
Вспомогательные функции для работы с исключениями ...............279
10. Решение задач в функциональном стиле ...............281
Вычисление выражений в обратной польской записи .................. 281
Вычисление выражений в ОПЗ .....................................................282
Реализация функции вычисления выражений в ОПЗ .....................283
Добавление новых операторов .....................................................286
Из аэропорта в центр .................................................................. 287
Вычисление кратчайшего пути ......................................................289
Представление пути на языке Haskell ............................................291
Реализация функции поиска оптимального пути ...........................293
Получение описания дорожной системы из внешнего источника ..296
11. Аппликативные функторы ...................................299
Функторы возвращаются ............................................................. 300
Действия ввода-вывода в качестве функторов .............................301
Функции в качестве функторов .....................................................304
Законы функторов ....................................................................... 308
Закон 1 .........................................................................................308
Закон 2 .........................................................................................309
Нарушение закона ........................................................................310
Использование аппликативных функторов .................................. 313
Поприветствуйте аппликативные функторы ..................................315
Аппликативный функтор Maybe ....................................................316
Аппликативный стиль ...................................................................318
Списки..........................................................................................320
Тип IO – тоже аппликативный функтор ..........................................323
Функции в качестве аппликативных функторов .............................325
Застёгиваемые списки .................................................................327
Аппликативные законы .................................................................329
Полезные функции для работы с аппликативными функторами ... 329
Стр.10
10
ОГЛАВЛЕНИЕ
12. Моноиды ..........................................................336
Оборачивание существующего типа в новый тип ......................... 336
Использование ключевого слова newtype для создания экземпляров
классов типов ...............................................................................339
О ленивости newtype ....................................................................341
Ключевое слово type против newtype и data ..................................344
В общих чертах о моноидах ......................................................... 346
Класс типов Monoid ......................................................................348
Законы моноидов .........................................................................349
Познакомьтесь с некоторыми моноидами ................................... 350
Списки являются моноидами ........................................................350
Типы Product и Sum ......................................................................352
Типы Any и All ................................................................................354
Моноид Ordering ...........................................................................355
Моноид Maybe ..............................................................................359
Свёртка на моноидах ................................................................... 361
13. Пригоршня монад ..............................................367
Совершенствуем наши аппликативные функторы ....................... 367
Приступаем к типу Maybe ............................................................ 369
Класс типов Monad ...................................................................... 373
Прогулка по канату ...................................................................... 376
Код, код, код .................................................................................377
Я улечу .........................................................................................379
Банан на канате ............................................................................382
Нотация do .................................................................................. 385
Делай как я ...................................................................................387
Пьер возвращается ......................................................................388
Сопоставление с образцом и неудача в вычислениях ...................390
Списковая монада ....................................................................... 392
Нотация do и генераторы списков ................................................396
Класс MonadPlus и функция guard ................................................396
Ход конём .....................................................................................399
Законы монад ............................................................................. 402
Левая единица ..............................................................................402
Правая единица ............................................................................404
Ассоциативность ..........................................................................405
14. Ещё немного монад ...........................................408
Writer? Я о ней почти не знаю! ..................................................... 409
Моноиды приходят на помощь ......................................................412
Тип Writer ......................................................................................414
Использование нотации do с типом Writer ....................................416
Добавление в программы функции журналирования ....................417
Добавление журналирования в программы ..................................418
Стр.11
ОГЛАВЛЕНИЕ
11
Неэффективное создание списков ...............................................420
Разностные списки .......................................................................422
Сравнение производительности ...................................................424
Монада Reader?Тьфу, опять эти шуточки! .................................... 425
Функции в качестве монад ............................................................426
Монада Reader .............................................................................427
Вкусные вычисления с состоянием ............................................. 429
Вычисления с состоянием ............................................................430
Стеки и чебуреки ..........................................................................431
Монада State ................................................................................433
Получение и установка состояния .................................................437
Случайность и монада State ..........................................................438
Свет мой, Error, скажи, да всю правду доложи ............................. 439
Некоторые полезные монадические функции .............................. 442
liftM и компания ............................................................................442
Функция join .................................................................................446
Функция filterM .............................................................................449
Функция foldM ..............................................................................452
Создание безопасного калькулятора выражений в обратной
польской записи.......................................................................... 454
Композиция монадических функций ............................................ 457
Создание монад .......................................................................... 459
15. Застёжки .........................................................467
Прогулка ..................................................................................... 468
Тропинка из хлебных крошек ........................................................471
Движемся обратно вверх ..............................................................473
Манипулируем деревьями в фокусе .............................................476
Идем прямо на вершину, где воздух чист и свеж! ..........................478
Фокусируемся на списках ........................................................... 478
Очень простая файловая система ............................................... 480
Создаём застёжку для нашей файловой системы .........................482
Манипулируем файловой системой ..............................................485
Осторожнее – смотрите под ноги! ............................................... 486
Благодарю за то, что прочитали! ................................................. 489
Стр.12