Scala Kansai Summit 2015 でハンズオンセッションで使用したスライド

1. 関数プログラミング
ことはじめ
Scala 関西 Summit 2015

2. はじめに確認
JDK 入ってますか?

3. 前提
• 厳密な正確性よりもわかりやすさを重視

4. Scala 難しい
という意見を聞くことがあります。

5. Scala は本当に難しい?

6. 複数の要因を一緒にして
いない?

7. •Scala の言語仕様が難しい
•関数プログラミングが難しい
•型システムが難しい
Scala の難しさって?

8. •関数プログラミングが難しい
• 命令プログラミングのパラダイムとい
う先入観をもって、関数プログラミン
グのパラダイムを学ぶ難しさ
• 関数型言語が基礎とする数学概念の難
しさ
• プログラミングの難しさ
本日のテーマ

9. •関数プログラミングが難しい
• 命令プログラミングのパラダイムとい
う先入観をもって、関数プログラミン
グのパラダイムを学ぶ難しさ
• 関数型言語が基礎とする数学概念の難
しさ
• プログラミングの難しさ
本日のテーマ

10. 関数プログラミングのパラダ
イムを理解するきっかけを掴
む
本日のゴール

11. 関数プログラミングの関数
数学でいうところの関数
f(x) = x + 1
だから Scala では
•関数定義に = (イコール) を使用
•関数内で最後に評価された値が返る
Which
is
better?
def f(x: Int) {x + 1}
def f(x: Int) = x + 1
def f(x: Int) = return x + 1
※注: 上の 2つは正しいコードではありません。

12. 関数プログラミング (狭義)
• 変更可能な変数
• 再代入
• ループなどの命令型の制御
を使わずにプログラミングすること

13. お願い
現時点での関数プログラミングに対する疑問を
紙に書き出してください。
2分

14. 命令プログラマの疑問
再代入やループなしにどうやって書くのか?
int sum = 0;
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
sum += array[i];
}
return sum;

15. i = i + 1;
最初に見たとき違和感ありませんでしたか?

16. 命令プログラミング
具体的な手順を記述
関数プログラミング
対象の性質を定義
プログラミングの関心事

17. 関数プログラミングでの問題へのアプローチ
問題を抽象化・一般化

18. 環境セットアップ
JDK
IntelliJ IDEA
Scala プラグイン
https://goo.gl/iKyEKs

19. 問題
ある自然数を引数にとり、0から当
該自然数までの整数の合計を返す関
数を定義せよ

20. 命令プログラミング
• 0からnまでカウントアップ
• カウントアップした数字を足し込んでいく
int f(int n) {
int total = 0;
for (int i = 0; i <= n; i++) {
total += i;
}
return total;
}

21. 例示して性質を抽出
f(0) = 0
f(1) = 0 + 1
f(2) = 0 + 1 + 2
f(3) = 0 + 1 + 2 + 3
...
f(n) = 0 + 1 + 2 + 3 + ... + n

22. 具体から抽象へ
f(0) = 0
f(1) = f(0) + 1
f(2) = f(1) + 2
f(3) = f(2) + 3
...
f(n) = f(n - 1) + n
f(0) = 0
f(n) = f(n - 1) + n

23. def f(n: Int): Int =
if (n == 0) 0
else f(n - 1) + n
f(0) = 0
f(n) = f(n - 1) + n

24. 問題
指定された自然数の階乗を返す関数
を定義せよ

25. 階乗
f(0) = 1
f(1) = 1
f(2) = 2 * 1
f(3) = 3 * 2 * 1
...
f(n) = n * ... * 3 * 2 * 1

26. 階乗 (一般化)
f(0) = 1
f(1) = 1 * f(0)
f(2) = 2 * f(1)
f(3) = 3 * f(2)
...
f(n) = n * f(n - 1)

27. f(0) = 1
f(n) = n * f(n - 1)
def f(n: Int): Int =
if (n == 0) 1
else n * f(n - 1)

28. フィボナッチ数列の n 項目の値を返
す関数の定義は?
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, …

29. フィボナッチ数
f(0) = 1
f(1) = 1
f(2) = 1 + 1
f(3) = 1 + 2
f(4) = 2 + 3
f(5) = 3 + 5
...

30. フィボナッチ数
f(0) = 1
f(1) = 1
f(2) = f(0) + f(1)
f(3) = f(1) + f(2)
f(4) = f(2) + f(3)
f(5) = f(3) + f(4)
...
f(n) = f(n - 2) + f(n - 1)

31. f(0) = 1
f(1) = 1
f(n) = f(n - 2) + f(n - 1)
def f(n: Int): Int =
if (n == 0) 1
else if (n == 1) 1
else f(n - 2) + f(n - 1)

32. 問題
指定されたリスト内の数の合計を返す
関数 sum を定義せよ
def sum(ints: List[Int]): Int

33. リストの定義
•空リスト Nil はリスト
•head が要素、tail がリストなら
head :: tail もリスト
3
Nil
Nil::
3 :: Nil2 ::
2 :: 3 :: Nil1 ::
自身を使って定義されたデータ型
•再帰的なデータ型
•自己参照をするデータ型

34. 例示
sum(5 :: 1 :: 2 :: 8 :: Nil)
= 5 + 1 + 2 + 8 + 0
sum(Nil) = 0
sum(8 :: Nil) = 8 + 0
sum(2 :: 8 :: Nil) = 2 + 8 + 0
sum(1 :: 2 :: 8 :: Nil) = 1 + 2 + 8 + 0
sum(5 :: 1 :: 2 :: 8 :: Nil) = 5 + 1 + 2 + 8 + 0

35. 一般化
sum(Nil) = 0
sum(8 :: Nil) = 8 + sum(Nil)
sum(2 :: 8 :: Nil) = 2 + sum(8 :: Nil)
sum(1 :: 2 :: 8 :: Nil) = 1 + sum(2 :: 8 :: Nil)
sum(5 :: 1 :: 2 :: 8 :: Nil)
= 5 + sum(1 :: 2 :: 8 :: Nil)

36. 一般化
sum(Nil) = 0
sum(8 :: Nil) = 8 + sum(Nil)
sum(2 :: 8 :: Nil) = 2 + sum(8 :: Nil)
sum(Nil) = 0
sum(head :: tail) = head + sum(tail)
head tail
head tail

37. sum(Nil) = 0
head + sum(tail)
def sum(list: List[Int]): Int =
if (list.isEmpty) 0
else list.head + sum(list.tail)
def sum(list: List[Int]): Int = list match {
case Nil => 0
case head :: tail => head + sum(tail)
}

38. def sum(list: List[Int]): Int = list match {
case Nil => 0
case head :: tail => head + sum(tail)
}
def sum(list: List[Int]): Int = {
def loop(acc: Int, l: List[Int]): Int = l match {
case Nil => acc
case head :: tail => loop(acc + head, tail)
}
loop(0, list)
}

39. 問題
指定されたリスト内の数を掛け合わせ
た値を返す関数 product を定義せよ
def product(ints: List[Int]): Int

40. 問題
指定されたリスト内の最大値を返す関
数 max を定義せよ
def max(ints: List[Int]): Int

41. 問題
指定されたリストを逆順に並び替えて
返す関数 reverse を定義せよ
def reverse(ints: List[Int]): List[Int]

42. 問題
指定されたリストの長さを返す関数
length を定義せよ
def length(ints: List[Int]): Int

43. 型にあわせて処理を行う
型が処理を導くという側面も

44. お薦めのリソース
• Functional Programming Principles in Scala
Scala の作者である Martin Odersky 教授によ
る関数プログラミングの講義
https://www.coursera.org/course/progfun
• プログラミングの基礎
言語は OCaml だが関数プログラミングの入門
書としては良書
http://www.amazon.co.jp/dp/4781911609

45. • Scala関数型デザイン&プログラミング ―
Scalazコントリビューターによる関数型徹底
ガイド
前の 2つよりも難易度は高い。
http://www.amazon.co.jp/dp/4844337769