Ocaml lecture slides 01 at axsh
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This slide is simple Objective Caml Tutorial, used in Axsh at 6/5. Alternate URL: https://speakerdeck.com/s1061123/ocamllec01-100605110859-phpapp01
Ocaml lecture slides 01 at axsh
- 2. OcamlとはOcaml = Objective Camlの略
- 6. OcamlObjective CamlとはObjective Caml= Caml言語のObject拡張版CamlとはフランスのINRIAという研究所で開発された関数型言語で↓等々を供えた言語型システム(型推論・多相型)パターンマッチングOcamlはそれに↓を追加した言語モジュールシステムオブジェクト機能Native Compiler(ネイティブバイナリ吐ける!)
- 7. Objective Camlの親戚一覧ML系列 (Objective Camlと同類)F# (for .Net) http://research.microsoft.com/en-us/um/cambridge/projects/fsharp/default.aspxStandard ML of New Jersey (SML/nj) http://www.smlnj.org/ Alice http://www.ps.uni-saarland.de/alice/SML# http://www.pllab.riec.tohoku.ac.jp/smlsharp/ja/HaskellClosureConcurrent CleanLisp/scheme
- 8. 特徴型推論があるので(ある程度)プログラムのエラーを静的に解析できるパターンマッチによって複雑な条件式が簡潔に書ける高階関数(Higher Order Function)や多相型(Polymorphic Type)によってより柔軟な処理の記述が可能
- 10. 目次データ構造体
- 11. リスト・ペア
- 12. レコード
- 13. バリアント
- 14. パターンマッチ
- 15. 再帰
- 16. 多相型について
- 17. 多相型関数
- 19. インストールWindows: Cygwin/MinGW/MSのどちからを選択．違いはビルド環境ライブラリ，生成コードのインターフェイスに違い詳しくは公式ページ(http://caml.inria.fr/ocaml/portability.en.html)ちなみに僕はMinGWをよくインストールしますTcl/Tk(Active TCL)をインストールすると吉Object Browser(リファレンス)が使えますOcamlベースのF#をインストールするというのも…
- 20. インストールMac： Intel版を公式サイトからダウンロードMacPortsからインストールUnix/Linux:ソースから頑張るgccインストールよりは確実に楽ですパッケージはいろいろありますGentoo/Redhat/Debian for LinuxPorts/pkgsrc for *BSD
- 22. 解説kagaribi% ocaml Objective Caml version 3.10.2# print_string "hello world!";;hello world!- : unit = ()# ^Dkagaribi%プログラムの入力プロンプト出力プログラムの型”^d”で終了
- 24. 文字列は””で囲む
- 26. 評価については2枚後で説明
- 27. print_stringは文字列を受けとって表示する関数プログラム解説hello world!- : unit = ()標準出力プロンプト結果の型返り値Print_stringの結果の表示の後に評価の結果を表示unitというのは型の一つでvoidみたいなもの 型についてはあとで説明“()”はunit型の値他の例# 10 + 20;;- : int = 30#
- 28. “評価”とは？与えられたOcaml式をコンピュータが解析すること関数に全ての引数が与えられたら実行kagaribi% ocaml Objective Caml version 3.10.2# print_string “test string”;;←関数に引数を加えて評価test string- : unit = ()←実行される# 10;;←数字を評価: int = 10←評価の結果は変わらず# print_string;;←関数を評価すると？- : string -> unit = <fun>←関数が返ってくる#
- 29. Type, Type, Type!!! (1)型推論する関数型言語にとって型は命ですint :31bit整数型 (Int32, Int64という型もあります)float : 不動小数点型 (doubleっぽい)string : 文字列型 (“test” で表記)char : 文字型(‘a’ で表記)bool : true/falseunit : 値を返さない型．値は()のみT1 ->T2: 型T1の値を引数でT2の型の値を返す関数の型
- 30. Type, Type, Type!!! (2): 例kagaribi% ocaml Objective Caml version 3.10.2# 10;;- : int = 10# 10.1;;- : float = 10.1# "test";;- : string = "test"# 'a';;- : char = 'a'# true;;- : bool = true# false;;- : bool = false# ();;- : unit = ()# print_string;;- : string -> unit = <fun>
- 31. 目次データ構造体
- 32. リスト・ペア
- 33. レコード
- 34. バリアント
- 35. パターンマッチ
- 36. 再帰
- 37. 多相型について
- 38. 多相型関数
- 40. 関数/条件分岐変数の定義・関数の定義letfoobar = 10;;letfoobar = 15andfoobar2 = 20;;lettestfunc a = print_string “answer is “;print_int (a + 30) ;;lettestfunc a b = a + b;;lettestfun a:int = a;;スコープ付き変数・関数の定義letfoobar = 10 in foobar + 10 ;;名前無し関数(closure)定義 fun a -> a + 10;; let testfunc a b = a + b;; ===== let testfunc = fun a b -> a + b;;これは再代入とは違うので注意!!(新規に領域を作って名前をbindしている)連続した命令は”;”で分ける引数の型は明示的にも宣言可
- 41. 関数/条件分岐条件分岐 let testFunc a b = if (a > b) then a else bIf 式自身も値を返す構文であることに注目そのためにelseは必須
- 42. 関数/条件分岐If節の中に複数の命令を入れる場合は注意が必要条件分岐 let testFunc a b = if (a > b) then (print_string “a > b”; a) else (print_string “a =< b”; b)括弧の中を左から評価して最後の値を返す注意：最後以外はunitを返さないとwarning()の代わりにbegin … endでもOK
- 44. 繰り返し繰り返しは再帰で書く．これ，最強．コンパイラが最適化しやすい再帰する場合は”let” -> “let rec”で書きますlet rectestFun a = if (a < 1) then 0 else a + testFun (a-1)しかし再帰ってスタックオーバーフローするんじゃ…？↑ > 末尾再帰(tail recursion)すれば大丈夫です
- 45. 末尾再帰(tail recursion)の勧め末尾再帰とは再帰の一種で再帰呼出以降に命令が存在しない再帰の呼び方イメージ的には再帰で返ってくる時に値を返す以外のことをしないような再帰この場合スタックは呼ばれた回数に比例して増大let rectestFun a = if (a < 1) then 0 else a + testFun (a-1)非末尾再帰A = 10A = 0A = 101+02+13+310+45 = 55
- 46. 末尾再帰(tail recursion)の勧め関数型言語の場合，末尾再帰の呼出し最適化によって再帰呼びだしは最適化されてジャンプ命令になる->スタック使わないよってスタックの増減は再帰回数に依存して増加しない返すべき値を引数に渡すと案外簡単に末尾再帰にlet testFunc a = let rectestFun1 a b = if (a < 1) then b else testFun1 (a-1) (b+a) in testFun1 a 0testFun1 10 0testFun1 9 10testFun1 8 19…testFun1 0 55末尾再帰!A = 10A = 0A = 10testFun1 10 0testFun1 0 5555
- 47. 末尾再帰(tail recursion)の勧めlet rectestFun a = if (a < 1) then 0 else a + testFun (a-1)# testFun 100000000;;Stack overflow during evaluation (looping recursion?).非末尾再帰で一億let rectestFun a b = if (a < 1) then belse testFun (a-1) (b+a)# testFun 1000000000;;- : int = 5000000050000000末尾再帰で十億末尾再帰を思い付く(->再帰脳)は関数型言語の壁の一つOcamlだけではなくHaskell, Closureでも使えるスキルなので是非!
- 48. このあたりで休憩とか
- 49. 目次データ構造体
- 50. リスト・ペア
- 51. レコード
- 52. バリアント
- 53. パターンマッチ
- 54. 多相型について
- 55. 多相型関数
- 57. リスト関数型言語ではリスト(linked list)を基本データとして扱っています# [10; 20; 30];;: int list = [10; 20; 30]# 10 :: [20; 30];;: int list = [10; 20; 30]# 10 :: (20 :: [30]);;: int list = [10; 20; 30]# 10 :: (20 :: (30 :: []));;- : int list = [10; 20; 30]#102030carcdrリストは先頭の要素(car)と後続のリスト(cdr)で構成
- 58. []で空リストを表現
- 59. car と cdrの連結には “::”を使用
- 61. ペア複数の型を組み合わせたペアの構造体要素に名前はつかない# (10, 20);;: int * int = (10, 20)# (10, 10.200);;: int * float = (10, 10.2)# (10, "teststr", 30.2);;: int * string * float = (10, "teststr", 30.2)# let pair = (10, "teststr", 30.2);;val pair : int * string * float = (10, "teststr", 30.2)
- 62. レコードレコード定義cC言語でいう構造体# type pair_of_ints = { a : int; b : int; };;type pair_of_ints = { a : int; b : int; }# {a = 10; b = 20};;- : pair_of_ints = {a = 10; b = 20}# let p = {a = 10; b = 20};;val p : pair_of_ints = {a = 10; b = 20}# p.a;;- : int = 10# let {a=k; b=l} = p;;val k : int = 10val l : int = 20書けば型は推論取るときは”.”を使ってこうやってもOK
- 63. バリアント関数型言語ならではの構造体イメージとしてはCのenum + uniontypedefstructfoobar_ { enum type_ {TEST_VOID,TEST_INT,TEST_FLOAT,TEST_CHAR } type; union { inti; float d; char c; } val;} foobar;# type foobar = Void | Int of int | Float of float | Char of char | Pair of (int * int);; type foobar = Void | Int of int | Float of float | Char of string | Pair of (int * int)非常にシンプル!
- 64. バリアント# type foobar = Void | Int of int | Float of float | Char of string | Pair of (int * int);; type foobar = Void | Int of int | Float of float | Char of string | Pair of (int * int)# Void;;- : foobar = Void# Int 20;;- : foobar = Int 20# Pair (20, 20);;- : foobar = Pair (20, 20)使用例： option# None;;- : 'a option = None# Some 10;;- : int option = Some 10
- 65. パターンマッチデータのパターン(型の構造)で条件分岐が可能!let foobarToStr = function Void -> "void"|Inti-> "Int(" ^ (string_of_inti) ^ ")"| Float f -> "Float(" ^ (string_of_float f) ^ ")"| Char c -> "Char(" ^ c ^ ")" | Pair (a, b) -> "Pair(" ^ (string_of_int a) ^ ", " ^ (string_of_int b) ^ ")";; valfoobarToStr : foobar -> string = <fun>int -> stringの変換:string_of_int文字列の結合: ^# foobarToStr Pair(10,20);;This function is applied to too many arguments,maybe you forgot a `;'# foobarToStr (Pair(10,20));;- : string = "Pair(10, 20)"# foobarToStr Void;;- : string = "void"
- 66. パターンマッチパターンマッチの方法は3種類# let p = Pair(10,20);;val p : foobar = Pair (10, 20)# let Pair(a,b) = p;;Warning P: this pattern-matching is not exhaustive.Here is an example of a value that is not matched:(Char _|Float _|Int _|Void)val a : int = 10val b : int = 20# let p = (10,20);;val p : int * int = (10, 20)# let (a, b) = p;;val a : int = 10val b : int = 20# let (a, _) = p;;val a : int = 10#単に値を取る場合しかしやや強引ペア等には有効“_”で値を無視
- 67. パターンマッチ# let foobarToStr a = match a with Void -> "Void" | Int a when a > 100 -> "BigInt" | Int _ -> "Int" | _ -> "Others";;valfoobarToStr : foobar -> string = <fun># foobarToStr (Int 10);;- : string = "Int"# foobarToStr (Int 200);;- : string = "BigInt"# let foob# let foobarToStr a = match a with Void -> "Void" | Int _ -> "Int" | Int a when a > 100 -> "BigInt" | _ -> "Others";;Warning U: this match case is unused.valfoobarToStr : foobar -> string = <fun># foobarToStr (Int 200);;- : string = "Int"When で条件追加比較は上から順番なのでこの場合BigIntが無視
- 68. 多相型データ・関数ペアの右を返す関数# let getRight(_, a) = a;;valgetRight : 'a * 'b -> 'b = <fun>‘a , ‘b : “型”の変数で’どんな型が来ても構わない’ということ．‘a と’bが同じでも構わない．ただし一回目の’bと二回目の’bは同じ# let getHead (h::t) = h;;Warning P: this pattern-matching is not exhaustive.Here is an example of a value that is not matched:[]valgetHead : 'a list -> 'a = <fun># let getHead l = match l with (h::t) -> Some h | [] -> None;;valgetHead : 'a list -> 'a option = <fun>どんな型のリストも対応する関数
- 69. 多相型データ・関数多相型レコード# type 'a pairs = { a : 'a ; b : int; };;type 'a pairs = { a : 'a; b : int; }# type 'a tree = None | Node of ('a * 'a tree * 'a tree);;type 'a tree = None | Node of ('a * 'a tree * 'a tree)# Node(10, Node(20, None, None), Node(30, None, None));;- : int tree = Node (10, Node (20, None, None), Node (30, None, None))#多相型バリアントでバイナリツリー102030