程式設計正規化 --- 函數語言程式設計（Funtional Programming，簡稱FP）
阿新 • • 發佈：2019-12-25
- 函數語言程式設計（Funtional Programming，簡稱FP）是一種程式設計正規化，也就是如何編寫程式的方法論
- 主要思想：把計算過程儘量分解成一系列可複用函式的呼叫
- 主要特徵：函式是“第一等公民”：
函式與其他資料型別一樣的地位，可以賦值給其他變數，也可以作為函式引數、函式返回值
- 函數語言程式設計最早出現在LISP語言，絕大大部分的程式碼程式語言也對函數語言程式設計做了不同程度的支援，比如：Haskell、JavaScript、Python、Swift、Kotlin、Scala等
- 函式時程式設計中的幾個常用的概念
- Higher-Order Function、Function Currying
- Functor、Applicatie Functor、Monad
- 參考資料：
http://www.mokacoding.com/blog/functor-applicative-monads-in-pictures/
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FP實踐 - 傳統寫法
- 常規寫法
// 假設要實現以下功能：[(num + 3) * 5 - 1] % 10 / 2
let num = 1
func add(_ v1: Int,_ v2: Int) -> Int { v1 + v2 }
func sub(_ v1: Int,_ v2: Int) -> Int { v1 - v2 }
func multiple(_ v1: Int,_ v2: Int) -> Int { v1 * v2 }
func divide(_ v1: Int,_ v2: Int) -> Int { v1 / v2 }
func mod(_ v1: Int,_ v2: Int) -> Int { v1 % v2 }
let result = divide(mod(sub(multiple(add(num,3),5),1),10),2)
print(result) // 4複製程式碼 FP實踐 - 函式式寫法
- 柯里化
func add(_ v: Int) -> (Int) -> Int { { $0 + v } }
func sub(_ v: Int) -> (Int) -> Int { { $0 - v } }
func multiple(_ v: Int) -> (Int) -> Int { { $0 * v } }
func divide(_ v: Int) -> (Int) -> Int { { $0 / v } }
func mod(_ v: Int) -> (Int) -> Int { { $0 % v } }複製程式碼 - 函式合成
func composite(_ f1: @escaping (Int) -> Int,_ f2: @escaping (Int) -> Int) -> (Int) -> Int {
return { f2(f1($0)) }
}
let fn = composite(add(3),multiple(5))
print(fn(num)) // 20複製程式碼- 函式合成 - 利用符號
infix operator >>>: AdditoinPrecedence
func >>>(_ f1: @escaping (Int) -> Int,_ f2: @escaping (Int) -> Int) -> (Int) -> Int { return { f2(f1($0)) } }
let fn = add(3) >>> multiple(5)
print(fn(num)) // 20
函式合成 - 利用符號 - 泛型
infix operator >>>: AdditoinPrecedence
func >>> <A,B,C>(_ f1: @escaping (A) -> B,_ f2: @escaping (B) -> C) -> (A) -> C { return { f2(f1($0)) } }
let fn = add(3) >>> multiple(5)
print(fn(num)) // 20複製程式碼let fn = add(3) >>> multiple(5) >>> sub(1) >>> mod(10) >>> divide(2)
print(fn(num)) // 4複製程式碼高階函式（Higher-Order Function）
- 高階函式是至少滿足下列一個條件的函式：
- 接受一個或多個函式作為輸入（map、filter、reduce等）
- 返回一個函式
- FP中到處都是高階函式
柯里化（Currying）
- 將一個接受多引數的函式變換為一系列只接受單個引數的函式
func add1(_ v1: Int,_ v2: Int) -> Int { v1 + v2 }
add1(10,20)
func add1(_ v: Int) -> (Int) -> Int { { $0 + v } }
add1(10)(20)複製程式碼- Array、Optional的map方法接受的引數就是一個柯里化函式
- 三個引數柯里化
func add2(_ v1: Int,_ v2: Int,v3: Int) -> Int { v1 + v2 + v3 }
func add2(_ v3: Int) -> (Int) -> (Int) -> Int {
// v2 == 20
return { v2 in
// v1 == 10
return { v1 in
return v1 + v2 + v3
}
}
}
add2(10,20,30)
add2(30)(20)(10)複製程式碼- 兩個引數柯里化 - 泛型
func currying<A,C>(_ fn: @escaping (A,B) -> C) -> (B) -> (A) -> C {
return { b in
return { a in
return fn(a,b)
}
}
}
currying(add1(20)(10))複製程式碼- 兩個引數柯里化- 利用符號 - 泛型
prefix func ~<A,B) -> C)
-> (B) -> (A) -> C {
{ b in { a in fn(a,b) } }
}
print((~sub(20)(10)) // -10
// 合成函式-> 泛型柯里化
let fn = (~add)(3) >>> (~multiple)(5) >>> (~sub)(1) >>> (~mod)(10) >>> (~divide)(2)
print(fn(1)) // 4複製程式碼- 三個引數柯里化 - 利用符號 - 泛型
prefix func ~<A,C,D>(_ fn: @escaping (A,C) -> D)
-> (C) -> (B) -> (A) -> D {
{ c in { b in { a in fn(a,b,c) } } }
}
print((~add2)(30)(20)(10)) // 60複製程式碼函子（Functor）
- 像Array、Optional這樣支援map運算的型別，成為函子（Functor）
- 怎麼樣的Type才能稱之為函子呢？
func map<T>(_ fn: (Inner) -> T) -> Type<T>複製程式碼- 陣列和可選項是符合函子規定的公式：
func map<T>(_ fn: (Element) -> T) -> Array<T> // [T]
func map<T>(_ fn: (Wrapped) -> T) -> Opional<T> // T?複製程式碼
適用函子（Applicative Functor）
- 對任意一個函子F，如果能支援一下運算，該函子就是一個適用函子
func pure<A>(_ value: A) -> F<A>
func <*><A,B>(fn: F<(A) -> B>,value: F<A>) -> F<B>複製程式碼- Optional可以成為適用函子
func pure<A>(_ value: A) -> A? { value }
infix operator <*>: AdditionPrecedence
func <*><A,B>(fn: ((A) -> B)?,value: A?) -> B? {
guard let f = fn,let v = value else { return nil }
return f(v)
}複製程式碼var value: Int? = 10
var fn: ((Int) -> Int)? = { $0 * 2 }
// Optional
print(fn <*> value as Any)複製程式碼
- Array可以成為適用函子
func pure<A>(_ value: A) -> [A] { [value] }
func <*><A,B>(fn: [(A) -> B],value: [A]) -> [B] {
var arr: [B] = []
if fn.count == value.count {
for i in fn.startIndex..<fn.endIndex {
arr.append(fn[i](value[i]))
}
}
return arr
}複製程式碼// [10]
print(pure(10))
var arr = [{ $0 * 2 },{ $0 + 10 },{ $0 - 5 }] <*> [1,2,3]
// [2,12,-2]
print(arr)複製程式碼單子（Monad）
- 對於任意一個型別F，如果能支援一下運算，那麼就可以成為是一個單子（Monad）
func pure<A>(_ value: A) -> F<A>
func flatMap<A,B>(_ value: F<A>,_ fn: (A) -> F<B>) -> F<B>複製程式碼- 很顯然，Array、Optional都是單子