haskell简明入门(一)

本文的主要内容参考自《Haskell趣学指南》

1. What is Haskell?

以下内容引用自[Haskell](https://www.haskell.org/)官网:
>Haskell是一个先进的，纯粹的函数式编程语言。一个典型的声明式地，静态类型的代码如下:
```haskell
primes = filterPrime [2..]
where filterPrime (p:xs) =
p : filterPrime [x | x - **静态类型**(Statically Typed)。Haskell的每一个表达式都有一个在编译时决定的类型。所有的由函数引用组合起来的类型必须相匹配(match up),否则无法正常编译。类型不仅仅是形式上的保证，更是用于表达程序结构的语言。
> - **纯粹函数式**(Purely functional)。Haskell的每一个函数都是数学意义上的(pure)。即使是有副作用的IO操作也不过是在描述在做什么，同样由纯粹的代码产生。没有声明或者指令，仅仅只有表达式，该表达式不能对变量进行修改(局部变量或者全局变量),或者是获取像时间、随机数这样的状态。
> - **类型推断**(Type Inference)。你并不需要在Haskell中显式地写出每一种类型，类型将会进行双向推断。当然，你也可以选择自己写出类型，或者让编译为你进行推断。
> - **并发**(Concurrent)。Haskell可以很容易进行并发编程，这得力于它可以显式地处理effects。它的王牌编译器GHC带有一个高性能的并行的垃圾回收器，还有一个轻量级的并发库，其中包含了很多的有用的并发函数原型以及抽象接口。
> - **惰性计算**(Lazy)。函数并不会直接计算它们的值。这意味着程序可以在一起组合地非常好，可以通过只写通常的函数就表达控制结构(if/else)。Haskell代码的纯粹性使得它可以轻松将函数链式组合，操作起来非常方便。
> - **包**(Packages)。你可以在public packages server 上找到非常多的活跃的开源Haskell packages。

2. How to use Haskell?

你可以下载Haskell的GHC编译器,该编译器可以解释也可以编译Haskell程序。GHC还有一个很有用的交互模式，在终端输入ghci即可进入交互模式。然后运行命令`:l demo.hs`就可以加载demo.hs中的函数(Haskell程序文件以hs结尾)。如果你对demo.hs做了修改，可以重新运行命令`:l demo.hs`以重新加载其中的函数。这是我们以后实验学习Haskell的基本流程。

3. Basic Operations

3.1 基本类型

在终端输入ghci进行入交互模式。如下是一些基本的运算，几乎不用解释就可以看懂。
```haskell
Prelude> 2+15
17
Prelude> 45*90
4050
Prelude> 568-23
545
Prelude> 3/2
1.5
Prelude> (90-23)*8
536
Prelude> 50*(100-9028)
-446400
Prelude> True && False
False
Prelude> True && True
True
Prelude> False || True
True
Prelude> not False
True
Prelude> not (True && True)
False
Prelude> 5 == 4
False
Prelude> 5 == 5
True
Prelude> "Hello" == "Hello"
True
Prelude> 5 /= 4
True
Prelude> 5 /= 5
False
```

3.2 基础函数

#### 3.2.1 Haskell 常用内置函数
- **succ**。succ 函数返回一个数的后继。比如:
```haskell
Prelude> succ 10
11
```
注意Haskell中函数的调用参数是使用空格的，这一点和传统的编译型语言有很大的不同。
- **pred**。pred函数和succ函数相反，它返回一个数字的前驱。比如:
```haskell
Prelude> pred 10
9
```
- **min**。min函数接收两个数字参数，返回这两个数字的最小值。比如:
```haskell
Prelude> min 10 3.4
3.4
```
如果要比较多个数字的最小值，直接传递多个数字作为参数会报错，比如:
```haskell
Prelude> min 1 19 23
:21:1:
Non type-variable argument in the constraint: Num (a -> t)
(Use FlexibleContexts to permit this)
When checking that ‘it’ has the inferred type
it :: forall a t. (Num a, Num (a -> t), Ord (a -> t)) => t
```
我们可以通过多次调用min函数(注意需要加括号)来解决:
```haskell
Prelude> min 1 (min 9 23)
1
```
- **max**。max函数返回两个数字的最大值。比如:
```haskell
Prelude> max 9.9 9.0
9.9
```
- Haskell中**函数**拥有最高的优先级。下面两句是等效的:
```haskell
Prelude> succ 10 + max 10 20 * 3
71
Prelude> (succ 10) +(max 10 20)*3
71
```
注意`succ 9*10`的值是100而不是91，这是因为计算的顺序是先计算`succ 9`得到10,然后再计算`10*10=100`,如果我们要计算9*10的后继，需要写成`succ (9*10)`的形式。
- **div**。div函数计算一个整数除以另外一个整数的结果，比如:
```haskell
Prelude> div 10 3
3
Prelude> div 10 5
2
```
需要注意的是，div函数接收的两个参数必须是整数，第一个是被除数，第二个是除数，如果除不尽则返回商，舍弃余数。传入数字不能是浮点数，比如下面的形式会报错:
```haskell
Prelude> div 1.2 3
:31:1:
No instance for (Fractional a0) arising from a use of ‘it’
The type variable ‘a0’ is ambiguous
Note: there are several potential instances:
instance Integral a => Fractional (GHC.Real.Ratio a)
-- Defined in ‘GHC.Real’
instance Fractional Double -- Defined in ‘GHC.Float’
instance Fractional Float -- Defined in ‘GHC.Float’
In the first argument of ‘print’, namely ‘it’
In a stmt of an interactive GHCi command: print it
```
#### 3.2.2 构建自己的函数
- doubleMe。doubleMe函数的定义如下:
```haskell
doubleMe x = x + x -- 将数字变为两倍
```
这个函数非常简单，就是返回一个数字的两倍。注意上面函数的定义方式:首先是函数名字，然后是空格分隔的参数，接着是等于号，等于号后面的是函数的实现。要运行这个函数，需要把它写在一个文件里，比如add.hs,然后输入ghci进入命令行模式，输入`:l add.hs`就可以加载函数了。下面是它的调用计算结果:
```haskell
Prelude> :l add.hs
[1 of 1] Compiling Main ( add.hs, interpreted )
Ok, modules loaded: Main.
*Main> doubleMe 2
4
*Main> doubleMe 3
6
```
- **doubleUs**。该函数接收x,y两个参数，然后返回这两个参数之和的两倍。定义如下:
```haskell
doubleUs x y = x*2 + y*2 -- 两个数字变为两倍然后相加
```
调用计算结果为:
```haskell
*Main> doubleUs 1 3
8
*Main> doubleUs 0 2
4
```
- **useDoubleMe**。该函数功能和`doubleUs`一样，只不过其调用了`doubleMe`两次，代码如下:
```haskell
useDoubleMe x y = doubleMe x + doubleMe y -- 调用简单函数
```
对了，忘了说了,haskell中注释是`--`。
- **doubleSmallNumber**。该函数使用`if else`语句实现的功能是:如果x小于100则返回x;否则返回x的两倍。代码如下:
```haskell
doubleSmallNumber x = if x doubleSmallNumber 20
20
*Main> doubleSmallNumber 200
400
```
需要注意的是Haskell中if和else一定是一起出现的，else不可以省略，而且本质上if和else都是需要返回一个值。Haskell中所有的函数和表达式都需要返回一个结果，if语句就是一个表达式，所以它一定会返回一个结果。
- **doubleSmallNumber'**。doubleSmallNumber'函数(注意函数最后有一个`'`)返回的结果是doubleSmallNumber返回值加1,定义为:
```haskell
doubleSmallNumber' x = (if x =100`的时候加1了。另外需要注意的是，Haskell的函数名字开头不能是大写字母。
- **conanO'Brien**。conanO'Brien是一个没有参数的函数，这样的函数也被称为"定义"或者"名字"。conanO'Brien定义如下:
```haskell
conanO'Brien = "It's a-me, Conan O'Brien!" -- 没有参数的函数
```
上面的conanO'Brien函数定义好了之后，`conanO'Brien`就与字符串`"It's a-me, Conan O'Brien!"`等价了，而且字符串的值是不可以修改的。