haskell Types 和 Typeclasses
Algebraic Data Types 入门
在前面的章节中,我们谈了一些 Haskell 内置的类型和 Typeclass。而在本章中,我们将学习构造类型和 Typeclass 的方法。
我们已经见识过许多类型,如 Bool、Int、Char、Maybe 等等,不过在 Haskell 中该如何构造自己的类型呢?好问题,一种方法是使用 data 关键字。首先我们来看看 Bool 在标准函式库中的定义:
data Bool = False | True
data 表示我们要定义一个新的类型。= 的左端标明类型的名称即 Bool,= 的右端就是值构造子 (Value Constructor),它们明确了该类型可能的值。| 读作"或",所以可以这样阅读该声明:Bool 类型的值可以是 True 或False。类型名和值构造子的首字母必大写。
相似,我们可以假想 Int 类型的声明:
data Int = -2147483648 | -2147483647 | ... | -1 | 0 | 1 | 2 | ... | 2147483647
头尾两个值构造子分别表示了 Int 类型的最小值和最大值,注意到真正的类型宣告不是长这个样子的,这样写只是为了便于理解。我们用省略号表示中间省略的一大段数字。
我们想想 Haskell 中图形的表示方法。表示圆可以用一个 Tuple,如(43.1,55.0,10.4),前两项表示圆心的位置,末项表示半径。听着不错,不过三维矢量或其它什么东西也可能是这种形式!更好的方法就是自己构造一个表示图形的类型。假定图形可以是圆 (Circle) 或长方形 (Rectangle):
data Shape = Circle Float Float Float | Rectangle Float Float Float Float
这是啥,想想?Circle 的值构造子有三个项,都是 Float。可见我们在定义值构造子时,可以在后面跟几个类型表示它包含值的类型。在这里,前两项表示圆心的坐标,尾项表示半径。Rectangle 的值构造子取四个 Float 项,前两项表示其左上角的坐标,后两项表示右下角的坐标。
谈到「项」 (field),其实应为「参数」 (parameters)。值构造子的本质是个函数,可以返回一个类型的值。我们看下这两个值构造子的类型声明:
ghci> :t Circle
Circle :: Float -> Float -> Float -> Shape
ghci> :t Rectangle
Rectangle :: Float -> Float -> Float -> Float -> Shape
Cool,这么说值构造子就跟普通函数并无二致啰,谁想得到?我们写个函数计算图形面积:
surface :: Shape -> Float
surface (Circle _ _ r) = pi * r ^ 2
surface (Rectangle x1 y1 x2 y2) = (abs $ x2 - x1) * (abs $ y2 - y1)
值得一提的是,它的类型声明表示了该函数取一个 Shape 值并返回一个 Float 值。写 Circle -> Float 是不可以的,因为 Circle 并非类型,真正的类型应该是 Shape。这与不能写True->False 的道理是一样的。再就是,我们使用的模式匹配针对的都是值构造子。之前我们匹配过 []、False 或 5,它们都是不包含参数的值构造子。
我们只关心圆的半径,因此不需理会表示坐标的前两项:
ghci> surface $ Circle 10 20 10
314.15927
ghci> surface $ Rectangle 0 0 100 100
10000.0
Yay,it works!不过我们若尝试输出 Circle 10 20 到控制台,就会得到一个错误。这是因为 Haskell 还不知道该类型的字符串表示方法。想想,当我们往控制台输出值的时候,Haskell 会先调用 show 函数得到这个值的字符串表示才会输出。因此要让我们的 Shape 类型成为 Show 类型类的成员。可以这样修改:
data Shape = Circle Float Float Float | Rectangle Float Float Float Float deriving (Show)
先不去深究 deriving(派生),可以先这样理解:若在 data 声明的后面加上 deriving (Show),那 Haskell 就会自动将该类型至于 Show 类型类之中。好了,由于值构造子是个函数,因此我们可以拿它交给 map,拿它不全调用,以及普通函数能做的一切。
ghci> Circle 10 20 5
Circle 10.0 20.0 5.0
ghci> Rectangle 50 230 60 90
Rectangle 50.0 230.0 60.0 90.0
我们若要取一组不同半径的同心圆,可以这样:
ghci> map (Circle 10 20) [4,5,6,6]
[Circle 10.0 20.0 4.0,Circle 10.0 20.0 5.0,Circle 10.0 20.0 6.0,Circle 10.0 20.0 6.0]
我们的类型还可以更好。增加加一个表示二维空间中点的类型,可以让我们的 Shape 更加容易理解:
data Point = Point Float Float deriving (Show)
data Shape = Circle Point Float | Rectangle Point Point deriving (Show)
注意下 Point 的定义,它的类型与值构造子用了相同的名字。没啥特殊含义,实际上,在一个类型含有唯一值构造子时这种重名是很常见的。好的,如今我们的 Circle 含有两个项,一个是 Point 类型,一个是 Float 类型,好作区分。Rectangle 也是同样,我们得修改 surface 函数以适应类型定义的变动。
surface :: Shape -> Float
surface (Circle _ r) = pi * r ^ 2
surface (Rectangle (Point x1 y1) (Point x2 y2)) = (abs $ x2 - x1) * (abs $ y2 - y1)
唯一需要修改的地方就是模式。在 Circle 的模式中,我们无视了整个 Point。而在 Rectangle 的模式中,我们用了一个嵌套的模式来取得 Point 中的项。若出于某原因而需要整个 Point,那么直接匹配就是了。
ghci> surface (Rectangle (Point 0 0) (Point 100 100))
10000.0
ghci> surface (Circle (Point 0 0) 24)
1809.5574
表示移动一个图形的函数该怎么写?它应当取一个 Shape 和表示位移的两个数,返回一个位于新位置的图形。
nudge :: Shape -> Float -> Float -> Shape
nudge (Circle (Point x y) r) a b = Circle (Point (x+a) (y+b)) r
nudge (Rectangle (Point x1 y1) (Point x2 y2)) a b = Rectangle (Point (x1+a) (y1+b)) (Point (x2+a) (y2+b))
简洁明了。我们再给这一 Shape 的点加上位移的量。
ghci> nudge (Circle (Point 34 34) 10) 5 10
Circle (Point 39.0 44.0) 10.0
如果不想直接处理 Point,我们可以搞个辅助函数 (auxilliary function),初始从原点创建图形,再移动它们。
baseCircle :: Float -> Shape
baseCircle r = Circle (Point 0 0) r
baseRect :: Float -> Float -> Shape
baseRect width height = Rectangle (Point 0 0) (Point width height)
ghci> nudge (baseRect 40 100) 60 23
Rectangle (Point 60.0 23.0) (Point 100.0 123.0)
毫无疑问,你可以把你的数据类型导出到模块中。只要把你的类型与要导出的函数写到一起就是了。再在后面跟个括号,列出要导出的值构造子,用逗号隔开。如要导出所有的值构造子,那就写个..。
若要将这里定义的所有函数和类型都导出到一个模块中,可以这样:
module Shapes
( Point(..)
, Shape(..)
, surface
, nudge
, baseCircle
, baseRect
) where
一个 Shape (..),我们就导出了 Shape 的所有值构造子。这一来无论谁导入我们的模块,都可以用 Rectangle 和Circle 值构造子来构造 Shape 了。这与写 Shape(Rectangle,Circle) 等价。
我们可以选择不导出任何 Shape 的值构造子,这一来使用我们模块的人就只能用辅助函数 baseCircle 和 baseRect来得到 Shape 了。Data.Map 就是这一套,没有 Map.Map [(1,2),(3,4)],因为它没有导出任何一个值构造子。但你可以用,像 Map.fromList 这样的辅助函数得到 map。应该记住,值构造子只是函数而已,如果不导出它们,就拒绝了使用我们模块的人调用它们。但可以使用其他返回该类型的函数,来取得这一类型的值。
不导出数据类型的值构造子隐藏了他们的内部实现,令类型的抽象度更高。同时,我们模块的用户也就无法使用该值构造子进行模式匹配了。
haskell Types 和 Typeclasses的更多相关文章
- Haskell Types与Typeclasses
可使用 :t 命令检测表达式类型. 明确的类型首字母必大写. 一.Types Char Bool Int(有界,与Integer类型对比效率高) Integer(无界,与Int类型对比效率低) Flo ...
- Haskell手撸Softmax回归实现MNIST手写识别
Haskell手撸Softmax回归实现MNIST手写识别 前言 初学Haskell,看的书是Learn You a Haskell for Great Good, 才刚看到Making Our Ow ...
- Typeclassopedia
https://wiki.haskell.org/wikiupload/8/85/TMR-Issue13.pdf By Brent Yorgey, byorgey@gmail.com Original ...
- Type class-Typeclass-泛型基础上的二次抽象---随意多态
对泛型的类型添加约束,从而使泛型类型的变量具有某种通用操作. 再使用这些操作,参与到其它操作中. In computer science, a type class is a type system ...
- [Real World Haskell翻译]第20章 Haskell系统编程
第20章 Haskell系统编程 到目前为止,我们已经讨论了大多数的高层次的概念.Haskell也可以用于较低级别的系统编程.很可能是用haskell编写出底层的与操作系统接口的程序. 在本章中,我们 ...
- haskell笔记1
haskell platform下载:https://www.haskell.org/platform/ 进入haskell控制台,终端输入 $ ghci 编译文件 :l file.hs 数组操作 & ...
- Introduction to Haskell
"I know why you're here. ...why you hardly sleep, why night after night, you sit by your comput ...
- Haskell 笔记(三)类型系统
类型 (Type) Haskell的类型系统式静态类型系统,在编译的时候就知道数据类型,所以不同类型的值运算在编译的时候就会报错,比如用布尔值和整数运算,在C语言中这种运算就不会报错. Haskell ...
- Haskell复习笔记(一)
Haskell笔记这是第三次总结,前两次都因为各种原因丢失了,对于Haskell我算不上什么大神,只不过在大学时为了学习算法时选择了Haskell. 当时的入门书籍选择的是<Learn You ...
随机推荐
- A题笔记(14)
Reverse Words in a String : http://oj.leetcode.com/problems/reverse-words-in-a-string/ 代码 : https:// ...
- 记录下sublime text快捷方式
不得不说sublime text用过之后,爱不释手,这里收集一下常用的快捷方式: ctrl+shift+p:调出命令面板,在输入ss可以改变当前的代码的渲染和提示效果, 用起sublime text ...
- C#面向对象的一些东西
最近在复习C#面向对象,也就是说常说的3大特性:封装.继承和多态.首先说一下封装,其实封装最大的目的也是为了实现代码的解耦和重用.代码也是安全的(对外它隐藏了具体的实现,就好比我们拿个遥控器就能操作电 ...
- 关于使用用友华表Cell控件按需打印行的方法
分享下只需一个cll文件按需打印行的觉得最好的方式:1.cell文件要打印行的地方最好不要全删了,留一行,设置好单元格样式(字体.对齐方式.折行自适应等),后面会省一些代码: 2.使用CopyRang ...
- Ubuntu 使用top/free查看内存占用大的原因
Ubuntu 使用top/free查看内存占用大的原因 linux/ubuntu下free/top查看内存占用大的原因 使用free/top查看内存占用的时候,吓了一大跳,机器4GB的内存,显 ...
- @class的基本使用
2-@class 的基本使用 1, @class的作用 @class 允许简单的引用类,即类的声明.告诉编译器,后面代码中可能会使用到的类名. 好比函数声明一样. 2, #import的作用 与 #i ...
- 类型与通用语言运行时:System.Object
CLR 要求每个类型最终都要继承自 System.Object 类型 //隐式继承 Object class Employee { ... } //显示继承继承 Object class Employ ...
- c语言指针字符串与字符数组字符串的区别
#include <stdio.h> int main() { //字符串常量,存放于内存常量区. //常量区区的内存具有缓存机制, //当不同指针指向的常量值相同时, //其实这些指针指 ...
- java新手笔记15 多态
1.Animal类 package com.yfs.javase; public class Animal { public void cry() { System.out.println(" ...
- HDU 3681 Prison Break(状态压缩dp + BFS)
题目链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=3681 前些天花时间看到的题目,但写出不来,弱弱的放弃了.没想到现在学弟居然写出这种代码来,大吃一惊附加 ...