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 Haskell》，如果你对Haskell有兴趣，它会是一个很好的选择。

编译器来这里下载https://www.haskell.org/downloads

什么是Haskell？

Haskell是一种纯函数式编程语言，在生产环境中使用的较少。

　　- Haskell的变量一旦定义就不会更改，比如定义变量x=5，那么变量x在程序中就只能是5，不能赋其他值。

　　- Haskell是惰性的，在Haskell中如果定义了一个函数，在真正需要接过前是不会求值的，比如在我们遍历一个list求和时，它会得出一个超长的加法算式，省去了一步步计算加法的时间。

　　- Haskell是静态类型的，在编译程序时，需要明确数据类型，同时拥有自动类型推导，类似于python，比如定义变量a = 3+4，那么默认a就是一个整型，不需要定义。

　　- Haskell的代码量更少，很容易维护和读懂别人的代码。

Haskell的基本数据类型

Haskell的运算符和逻辑判断语句

基本的加减乘除没什么区别，在/运算时，返回的是浮点数

- bool代数

- True和False表示真和假。

- &&表示and(和)，||表示or(或)。

- 逻辑判断语句在haskell中可以看作一个表达式使用，基本的结构是 if...then...else...,和其他语言不同的是，Haskell的then和else都要返回结果，并且不能省略。

- int表示整数，上限是2147483647，下限是-2147483648

- integer表示无限整数。

- float表示单精度的浮点数

- double表示双精度的浮点数

- bool表示布尔值，True和False。

- char表示一个字符，一组字符作为元素的list即为字符串。

List

在Haskell中，List是最常用的数据结构，和python不同的是List是单类型的数据结构，在list中只能存储多个相同类型的元素，比如一组数字。

let lst=[1,2,3,4]

字符串在Haskell中可以看作一组字符的List，如['c','u','i']和'cui'是相同的，只不过'cui'是语法糖的表示。

关于语法糖的定义：语法糖就是把原本复杂的语法结构以简单的方式表现出来，其功能不变。

字符串的合并是由"++"来连接，在对长字符串进行"++"操作时要注意，Haskell会遍历整个list，此时使用：来进行插入会更好。

在Haskell中若想取出数据使用!!，字符串索引从0开始。

"hello"++" "++"world"    #"hello world"

"H":"ello"    #Hello

["hello"]!!0    #hello

在Haskell中List是可以依次比较，进行比较运算的，前提是元素是可以比较的数据类型，Haskell会从头到尾进行比较，如果相等则比较下一个。

[2,3,4]>[2,3]    #True

List的常用函数

- head ：返回list的头部，即首个元素。

- tail ：返回list去掉头部剩余的部分。

- last ：返回list的尾部，即最后一个元素

- init ：返回list除了头部剩余的部分。

- length ：返回list的长度

- null ：检查list是否为空，返回布尔值。

reverse ：将list反转并返回

take ：返回list的前几个元素，从1开始。

drop ：与take相反，它会删除list的前几个元素。

maxinum和mininum ：返回list中最大和最小的元素。

sum和product ：返回list所有元素的和和所有元素的积。

elem ：判断一个元素是否包含于list，返回一个布尔值。

cycle ：接收一个list，并返回一个无限重复原list的list。

range

学过其它语言的肯定不会陌生range，但是在Haskell中range的作用是构造list，这也是单独讲解的原因。

range不是一个函数，它是中文区间，比如[1..20]表示的是元素从1到20的list。

range可以设置不长，如[1,3,..9]表示的就是[1,3,5,7,9]，包括但不限于整数，比如字母或者浮点数，但是浮点数的精度在range中可能会出问题，所以避免使用。

list表达式

list表达式是构建list另一种办法，它的基本组成结构是[输出函数 | 变量x的取值范围，变量x的筛选条件]

如取出1到10，小于5能被2整除的元素：[x|x<-[1,10],x 'mod'2==0,x>5]

list表达式的筛选条件可以是一个或多个。

list表达式的取值范围也可使是一个或多个。

Tuple

tuple(元组)一样是一种元素的容器，但是tuple在定义时就已经明确容器内元素的数量了，并且其内元素不必为同样类型。

tuple同样可以进行比较运算，但是相比较的两个元组的长度必须是完全相等的。

tuple最少拥有两个元素，拥有两个元素的tuple也叫做pair。

pair(序对)的常用函数

fst ：返回一个pair的首项。

snd ：返回一个pair的尾项

zip函数：可以把两个list合并为元素为序对的list，若两个list的长度不同，则以短的为主。

Type和Typeclasses

：t命令后跟表达式，会返回它的类型，返回的结构为表达式::类型，l类型的首字母大写。

类型变量(type variables)

使用到类型变量的函数成为多态函数，如 :t head的返回值是[a]->[a]代表head可以接受任意类型的list并返回它的第一个元素。

typeclasses

typeclasses可以理解为接口，它规定了一系列行为。

- Eq typeclasses 包含所有判断相等性的类型，提供实现的函数是==和/=，所以只要一个函数存在eq的类型限制，那么他定义时肯定==和/=。

- Ord typeclass包含可比较大小的类型，ord内包含了>,<,>=,<=等用于比较的函数，若要成为ord的成员先加入eq家族。

- Show的成员为可用字符串表示的类型，最常用的函数是show，它可以取任何一个成员类型为Show并将其转换为字符串。

- Read会将字符串进行反转，read是其最常用的函数，当回传值类型多时，需要用::来指定回传的类型。如read "4" :: Int

- Enum的成员都是连续的类型，也就是可以枚举，可迭代的，每个值都有后继子和前置子，分别可以通过succ和pred函数的到，Enum包含的类型包括Bool，Char，Ordering，Int，Integer，Float和Double。

- Bounded的成员都有其上限和下线，如Int，Bool。

- Num是表示数字的Typeclass，它的成员类型都有数字的特征。包含所有实数。

- Integral也表示数字，只包含Int和Integer。

- Floating表示浮点类型，Float和Double。

函数的语法

函数式编程语言当然核心就是函数了。

模式匹配

模式匹配从字面上理解就是对模式的匹配，检查传入值是否适合从中取值进行等号后面的计算，使用模式匹配需要经过以下几个步骤。

　　- 声明函数的type 格式为函数名：typeclass 输入 ->输出

　　- 开始匹配模式格式为函数名模式 = 函数体

chartostr :: Char ->String

chartostr 'a'="a123"

chartostr 'b'="b123"

chartostr 'c'="c123"

chartostr x ="right"

ps:就是模式匹配成功之后执行的函数，haskell一切皆函数，就像字符啊数字啊都是函数，也可以理解为 = 后面的是回传值

list的匹配模式（x：y），在匹配模式中没有 ++ 因为无法界定界限，使用会报错

chartostr :: [a] ->String

chartostr (a:[]) = "one ele"

chartostr (a:b:[]) = "two ele"

chartostr (a:b:_)="so long"

还有一种模式叫 as 模式，就是用@把模式起个名字，在之后的调用中更方便。

学习Haskell需要记住一句话变量是变量，参数是参数。

Guards

guard就是士兵，它的特殊点在于其本身就是一个bool表达式，它的函数定义不需要等于号，而是在函数名和参数后面加上 | 函数体是一个比较算式，

maxnum :: (RealFloat a) => a -> String

maxnum x

    | x < = "xiaole"

    | x>="dale"

    |otherwise = "duile"

可以使用where和let用来绑定变量，不过它们的定义方式和作用域不同，where的作用域是所有的guards，而let只能被使用于定义它的guards，相当于局部变量。

where绑定

和guard的 | 对齐，定义多个变量时，变量需要对齐，= 后面也可以是函数。

where name="cui"

      gender="man"

      age=13
也可以使用模式匹配,看起来很像解构赋值，变为：
where (name,gender,age)=("cui","man",13)

let绑定

let绑定的格式为 let binding in area ，在let定义只对area起作用，它是一种表达式。

Prelude> let a = 8 in a + 1

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Case

很多的命令式编程语言都提供了case语句，case与剧中可以使用模式匹配，起始本质上来说，模式匹配就是case表达式的语法糖。比如：

head :: [a] -> a

head [] = "no head"

head [x:_] = x

-- 它们的含义是一样的

head :: [a] -> a

head xs = case xs of [] -> "no head"

                     [x:_] -> x

case表达式可以用在任何地方。

describeList :: [a] -> String

describeList xs = "The list is " ++ case xs of [] -> "empty."

[x] -> "a singleton list."

xs -> "a longer list."