Funktsionaalprogrammeerimine 2021/22 sügis

5. Praktikum

Selles praktikumis tegeleme liidestega ning õpime kasutama sisend-väljund ja Maybe monaade.

Liidesed

Lisalugemine (vabatahtlik ja kui eelmises praktikumis juba ei lugenud):

Type-Driven development with Idris peatükid:

• Chapter 7. Interfaces: using constrained generic types, sissejuhatus ja alampeatükid:
  • 7.1. Generic comparisons with Eq and Ord
    • 7.1.1. Testing for equality with Eq
    • 7.1.2. Defining the Eq constraint using interfaces and implementations
    • 7.1.3. Default method definitions
    • 7.1.4. Constrained implementations
    • 7.1.5. Constrained interfaces: defining orderings with Ord

1. map-i liides

Kirjuta Functor liidese instants Tree tüübile.

data Tree a = Leaf | Branch (Tree a) a (Tree a)

Eq a => Eq (Tree a) where
  Leaf == Leaf = True
  (Branch x y z) == (Branch w v s) =  x==w && y==v && z==s
  _ == _ = False

Functor Tree where
  map f t = ?rhs_map

Näiteks:

map (+10) (Branch Leaf 5 Leaf) == (Branch Leaf 15 Leaf)
map (+10) (Branch (Branch Leaf 4 Leaf) 3 (Branch Leaf 5 Leaf)) == (Branch (Branch Leaf 14 Leaf) 13 (Branch Leaf 15 Leaf))

2. fold-i liides

Kirjuta Foldable liidese instants Tree tüübile foldr kaudu. Pane tähele, et tegemist pole Tree andmestruktuuri "loomuliku" foldiga, vaid listi-foldr-ga.

Foldable Tree where
  foldr f b t = ?rhs_foldr

Veendu, et nüüd saab meie puudel muuhulgas kasutada toList funktsiooni, mis peaks käituma nagu eelmise praktikumi tree2list.

Näiteks:

toList Leaf == []
toList (Branch Leaf 5 Leaf) == [5]

3. Üldine pikkus

Kirjuta len funktsioon, millega saab arvutada nii listi pikkust kui ka puu suurust.

len : Foldable t => t a -> Int

Näiteks:

len [1,2,3] == 3
len (Branch Leaf 5 Leaf) == 1

Do-notatsioon ja Sisend-väljund

Lisalugemine (vabatahtlik):

Type-Driven development with Idris peatükid:

• Chapter 1. Overview, alampeatükk:
  • 1.3.2. Side-effecting programs
• Chapter 5. Interactive programs: input and output processing, sissejuhatus ja alampeatükid:
  • 5.1. Interactive programming with IO
    • 5.1.1. Evaluating and executing interactive programs
    • 5.1.2. Actions and sequencing: the >>= operator
    • 5.1.3. Syntactic sugar for sequencing with do notation
  • 5.2. Interactive programs and control flow
    • 5.2.1. Producing pure values in interactive definitions

4. Funktsioon dialoog

Kirjuta protseduur dialoog, mis küsib kasutajalt nime ja tervitab teda sellega.

dialoog : IO ()
dialoog = ?rhs_dialoog

5. Listi trükk

Kirjuta funktsioon, mis prindib talle argumendina antud arvude listi. Iga prinditav arv peab tulema eraldi reale. Näiteks:

> prindiArvud [1,66,99]
1
66
99

prindiArvud : List Int -> IO ()
prindiArvud xs = ?rhs_prindiArvud

6. Arvude sisetamine

Kirjuta protseduur, mis esmalt küsib kasutajalt arvu. Kui kasutaja sisestab mittearvu, tuleb veast teatada ning uuesti arvu küsida. Protseduur tagastab edukalt sisestatud arvu.

readMaybe : IO (Maybe Int)
readMaybe = do
  input <- getLine
  if all isDigit (unpack input)
    then pure (Just (cast input))
    else pure Nothing

loeArv : IO Int
loeArv = ?rhs_loeArv 

7. Kahe arvu summa

Kirjuta protseduur, mis küsib kasutajalt kaks arvu ning trükib nende summa.

summa2 : IO ()
summa2 = ?rhs_summa2

8. Arvude summa

Kirjuta protseduur, mis esmalt küsib arvu n, seejärel loeb n arvu ning lõpuks trükib viimati loetud n arvu summa. Proovige lahendada seda lihtrekursiooniga kui ka kasutades näiteks sequence funktsiooni.

Lihtsustatult, võtab sequence : List (IO a) -> IO (List a) listi arvutusi ja teeb need järjest ning tagastab listi tulemustega. Sarnaselt töötab ka traverse : (a -> IO b) -> List a -> IO (List b).

summaN1 : IO ()
summaN1 = ?rhs_summaN1

summaN2 : IO ()
summaN2 = ?rhs_summaN2

9. Arvu arvamise mäng

Implementeeri klassikaline mäng, mis valib juhusliku arvu nullist sajani ning kasutaja peab selle ära arvama. Kasutaja saab pakkuda arve ja programm ütleb, kas pakutud arv on suurem, võrdne või väiksem. Kui vastus on võrdne (s.t. pakutud arv on võrdne juhuslikult valitud arvuga) on mäng läbi ja trükitakse pakkumiste arv.

> :exec m2ng
Arva ära täisarv vahemikus nullist sajani!
Sisesta number: 50
Ei! Minu number on suurem
Sisesta number: 62
Ei! Minu number on väiksem
Sisesta number: 61
Ära arvasid! Oligi 61. Pakkusid 3 korda.

m2ng : IO ()
m2ng = ?rhs_m2ng

10. Maybe monaad

Olgu antud järgmine avaldispuude andmestruktuur:

data Expr = Const Int | Add Expr Expr | Div Expr Expr

expr1 : Expr
expr1 = Div (Add (Const 3) (Const 1)) (Const 2)
expr2 : Expr
expr2 = Add (Const 1) (Div (Const 1) (Add (Const 1) (Const (-1))))

Kasutada do-notatsiooni, kirjuta funktsioon, mis väärtustab avaldispuu või tagastab Nothing kui selles tekib nulliga jagamine:

evalExpr : Expr -> Maybe Int
evalExpr e = ?rhs_evalExpr

Näiteks:

evalExpr expr1 == Just 2
evalExpr expr2 == Nothing

Tärnülesanded

m2ngR

Implementeeri arvu äraarvamise mängu pöördversioon, kus kasutaja valib mõttes (juhusliku) arvu ja programm püüab seda ära arvata. Programm peaks ära tundma sohitegemise, kui kasutaja on vastanud enesele vasturääkivalt.

m2ngR : IO ()
m2ngR = ?rhs_m2ngR