Funktsionaalprogrammeerimine 2024/25 sügis

Liidesed

Liidesed (Haskellis tüübiklassid) on viis kuidas kasutada ad-hoc polümorfismi s.t. erinevatele tüüpidele erinev implementatsioon. (See vastandub parameetrilisele polümorfismile, kus on kõikidele tüüpidele sama implementatsioon.)

Saame teha liidese

interface Equal a where
    (==) : a -> a -> Bool  

Equal Int where
    a == b = ?eq_Int   -- Int'ide võrdsus
Equal Bool where
    a == b = ?eq_Bool  -- Bool'ide võrdsus

Ehk siis saame kirjutada 5 == 6, mis kasutab täisarvude võrdlust, ja True == True, mis kasutab Bool-ide võrdlust.

Idrise standardteegis on defineeritud liides (tüübiklass) Eq:

interface Eq a where
    (==), (/=) : a -> a -> Bool

    -- Minimaalne definitioon peab sisaldama:
    -- (==) või (/=)
    x /= y = not (x == y) -- vaikedefinitsioon
    x == y = not (x /= y) -- vaikedefinitsioon

Võrdlusoperaatori tüüp on:

    (==) : Eq a => a -> a -> Bool

s.t me saame operaatorit kasutada, kui tema argumenditüübil on defineeritud Eq instants!

Kõikidel polümorfsetel funktsioonidel, mis kasutavad võrdust, peab tüübi kontekstis olema Eq:

    lookup : Eq a => a -> List (a, b) -> Maybe b

Oma andmestruktuuri defineerimisel oleks mõistlik defineerida selle jaoks ka võrdus:

data ValgusFoor = Punane | Kollane | Roheline

Eq ValgusFoor where
    Punane   == Punane   = True
    Kollane  == Kollane  = True
    Roheline == Roheline = True
    _        == _        = False

test : Bool
test = Kollane == Roheline   -- False

Liideste hierarhiad

Liidestel võivad olla kitsendused nii, et moodustuvad liideste hierarhiad

interface Equal a => Order a where
    comp : a -> a -> Ordering  -- LT, EQ, GT
    (<=) : a -> a -> Bool
    max : a -> a -> a
    min : a -> a -> a

    x <= y = comp x y /= GT
    max x y = if x<=y then y else x
    min x y = if x<=y then x else y

Range tüübiklass

Enumeratsioone kirjeldab järgnev tüübiklass:

interface Range a where
    rangeFromTo : a -> a -> List a           -- [x..y] 
    rangeFromThenTo : a -> a -> a -> List a  -- [x,y..z] 

    rangeFrom : a -> Stream a                -- [x..]   
    rangeFromThen : a -> a -> Stream a       -- [x,y..]   

Ehk, näiteks

    [1..5] == [1, 2, 3, 4, 5]}
    [5..1] == [5, 4, 3, 2, 1] -- Haskellis on []
    [0,2..10] == [0, 2, 4, 6, 8, 10]
    [0,2..11] == [0, 2, 4, 6, 8, 10]
    [10,7..(-3)] == [10, 7, 4, 1, -2]}

lõpmatud, laisad „listid“ ehk Stream-id

    [1..] == [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...    lõpmatu voog!
    [1,3..] == [1, 3, 5, 7, 9, 11, ...    lõpmatu voog!

Voogudest räägime lähemalt natuke hiljem (koos laiskuse teemaga).

Liideste implementatsioon ja nimelised instantsid

Liidesed on kirjete eriliik.

interface MinuShow a where
    constructor MkShow
    minu_show : a -> String

Nagu kirje väärtustele saab ka instantsidele anda nimesid. Näiteks:

[showVF] MinuShow ValgusFoor where
    minu_show Punane = "PP"
    minu_show Kollane = "KK"
    minu_show Roheline = "RR"

Õige instantsi peab siis valima käsitsi @{...} süntaksiga.

  Main> minu_show @{showVF} Punane
  "PP"

Aga instantsi loomiseks saab kasutada ka konstruktorit.

showvf : MinuShow ValgusFoor
showvf = MkShow (\ a => case a of
     Punane => "p"
     Kollane => "k"
     Roheline => "r"
    )

  Main> minu_show @{showvf} Punane
  "p"

Mis teeb liidesed ja instantsid erinevaks võrreldes kirjetega on instantside automaatne leidmine.

MinuShow ValgusFoor where
    minu_show Punane = "P"
    minu_show Kollane = "K"
    minu_show Roheline = "R"

    Main> minu_show Punane
    "P"
    Main> minu_show @{%search} Punane
    "P"