1. Functional programming part II

2. ชนิดข้อมูลลิสต์ และการประมวลผลลิสต์ • แนวคิดเกี่ยวกับตัวแปรจะต่างจากแนวคิดเดิม • Imperative: เชื่อมโยงชื่อตัวแปรกับตำแหน่งที่ใช้เก็บค่าในหน่วยความจำ ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนแปลงค่าในหน่วยความจำไปอย่างไรก็ได้ผ่านการสั่งกำหนดค่าตัวแปร • Functional: จะเชื่อมโยงค่ากับตัวแปร โดยไม่มีการเกี่ยวข้องลงไปถึงตำแหน่งในหน่วยความจำเช่น (define x 5) ; 5 เป็นชนิดข้อมูลพิ้นฐาน (primitive data types)

3. ชนิดข้อมูลลิสต์ และการประมวลผลลิสต์ • ชนิดข้อมูลพื้นฐาน(ภาษาสคีม) • อักขระ (characters) • ข้อความ (strings) • ค่าตรรกะ (Booleans) • เลขจำนวนเต็ม (integers) • จำนวนตรรกยะ (rational numbers) • เลขจำนวนจริง (real numbers) • เลขจำนวนเชิงซ้อน (complex number)

4. ชนิดข้อมูลลิสต์ และการประมวลผลลิสต์ (ต่อ) • ชนิดข้อมูลคอมโพสิต (composite data type) มีเพียงประเภทเดียวคือ ลิสต์ (lists) • Lists • มีสมาชิกได้หลายจำนวน • สมาชิกที่ปรากฏตัวแรกในลิสต์ เรียกว่า หัว (head) • สมาชิกส่วนที่เหลือเรียกว่า หาง (tail) • เช่น ‘(a b c) เป็นลิสต์ที่มีส่วนหัวคือ a และส่วนหางคือ ลิสต์ที่เหลือ ซึ่งได้แก่ ‘(b c) • ลิสต์คือกลุ่มข้อมูลที่มีการเรียงลำดับตามตำแหน่งที่ปรากฏภายในลิสต์ จำนวนสมาชิกภายในลิสต์มีได้ตั้งแต่ศูนย์ตัวขึ้นไป ลิสต์ที่ไม่มีสมาชิกเลย เรียกว่า ลิสต์ว่าง (empty list, or null list) เขียนแทนด้วย () หรือ (nil) • สมาชิกที่ปรากฏภายในลิสต์ สามารถเป็นค่าประเภทใดก็ได้ เช่น ค่าตรรกะ, ตัวเลข, ตัวแปร, สัญลักษณ์, อักขระ, ข้อความ , ลิสต์, ฟังก์ชัน …

5. ลิสต์ ตัวอย่าง (I like programming) (I (like) programs (with no objects)) • ตัวอย่างแรกภายในลิสต์ประกอบด้วย symbol 4 ตัว ส่วนตัวอย่างที่สอง ภายในประกอบด้วย symbol 2 ตัว และลิสต์ 2 ตัว

6. ลิสต์ (ต่อ) • ฟังก์ชันพื้นฐานที่ใช้ในการสร้างลิสต์ได้แก่ ฟังก์ชัน list และ quote ตัวอย่างเช่น • ฟังก์ชันที่ประมวลผลด้วยลิสต์ประกอบด้วย (list 1 2 (+ 1 2)) ; has value (1 2 3) (quote (1 2 (+ 1 2))) ; has value (1 2 3) ‘(1 2 (+ 1 2)) ; has value (1 2 3) (null? X) (cons a x) (append x y) (car x) (cdr x) (length x) (reverse x)

8. ฟังก์ชันเวียนบังเกิด (Recursive function) • การสั่งทำงานซ้ำในการทำโปรแกรมเชิงหน้าที่จะใช้วิธี ให้ฟังก์ชันเรียกตัวเองซ้ำ หรือเรียกว่า ฟังก์ชันเวียนเกิด • ลักษณะการเรียกตัวเองซ้ำ เมื่อมีการคำนวณค่า 4! เขียนแสดงขั้นตอนการทำงานได้ดังนี้ (define (factorial n)) (if (< n 1) 1 (* n (factorial (n - 1))))) (factorial 4)

9. Recursive Func. (cont) • การสร้างฟังก์ชันเวียนเกิด จะเริ่มต้นด้วยการกำหนดกรณีพื้นฐาน (base case) ส่วนกรณีอื่นๆ ที่ไม่ใช่กรณีพื้นฐาน จะคำนวณค่าด้วยการเรียกตัวเองซ้ำ (recursive step) • Most important, การเรียกตัวเองซ้ำนั้น จะต้องมีที่สิ้นสุด (define (sum alist) (if (null? alist) 0 (+ (car alist) (sum (cdralist))))) (sum ‘(1 2 3 4))

10. Recursive Func. (cont) • Recursive function เป็นวิธีสั่งทำงานที่มีรูปแบบสั้น แต่การใช้เนื้อที่ในหน่วยความจำจะสิ้นเปลืองมาก • เพราะต้องใช้เนื้อที่สแตกในแต่ละครั้งของการเรียกฟังก์ชัน • Tail recursion ปรับให้ขั้นตอน recursion เกิดขึ้นท้ายสุด จะทำให้ใช้เนื้อที่สแตกน้อยลง • ตัวอย่าง ให้นิยามฟังก์ชัน number-intervalที่ทำหน้าที่สร้างข้อมูลเป็นช่วง เช่นถ้าผู้ใช้ระบุ (number-interval 1 5 ) ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็น (1 2 3 4 5)

11. Recursive and tail-recursive functions Recursive function (define (number-interval f t) (if (> f t) ‘() (cons f (number-interval (+ f 1) t)) )) Tail-recursive function (define (number-interval-tail f t) (reverse (number-interval-help f t ‘()))) (define (number-interval-help f t result) (if (> f t) result (number-interval-help (+ f 1) t (cons f result)) ))

12. ฟังก์ชันอันดับสูง (Higher-order function) • ความสามารถที่สำคัญที่สุดของ Functional programming คือ การนิยาม และการใช้ฟังก์ชันอันดับสูง • ฟังก์ชันนั้นจะถูกจัดว่าเป็นฟังก์ชันอันดับสูง ถ้าฟังก์ชันนั้น สามารถรับฟังก์ชันอื่นเป็นพารามิเตอร์ และสามารถส่งกลับค่าเป็นฟังก์ชัน • ฟังก์ชัน flip รับพารามิเตอร์ f ซึ่งเป็นฟังก์ชันมีสองพารามิเตอร์คือ x และ y • จากนั้น flip ทำคำสั่ง (f y x) ซึ่งเป็นการส่งค่ากลับเป็นฟังก์ชัน f ที่มีพารามิเตอร์ตัวแรกเป็น y และตัวที่สองเป็น x • ดังนั้น flip จึงเป็นฟังก์ชันอันดับสูงที่ทำหน้าที่รับฟังก์ชันสองพารามิเตอร์ แล้วส่งฟังก์ชันกลับโดยสลับลำดับของพารามิเตอร์ รูปแบบย่อของฟังก์ชัน (define (flip f) (lambda (x y) (f y x)))) รูปแบบเต็มของฟังก์ชัน (define flip (lambda (f) (lambda (x y) (f y x))))

13. Higher-order function (cont) • ภาษาสคีมมักจะมีการใช้ฟังก์ชัน map เป็นฟังก์ชันอันดับสูง รับพารามิเตอร์เป็นฟังก์ชัน และใช้ฟังก์ชันนั้นบนข้อมูลทุกตัวในลิสต์ • ฟังก์ชัน map สามารถนิยามได้ดังนี้ (map square’(1 2 3 4 5)) ; (map string? List 1 ‘en “en” 2 ‘to “to”)) ; (map (lambda (x) (* 2 x)) (list 10 20 30 40)) ; (define (map f x) (cond ((null? x) ‘()) (else (cons (f (car x)) (map f (cdr x))))))

14. Higher-order function (cont) • (filter even? ‘(1 2 3 4 5)) (define (filter predicate alist) (reverse (filter-help predicate alist ‘() ))) (define (filter-help predicate alist result) (cond ((null? alist) result) ((predicate (car alist)) (filter-help predicate (cdralist) (cons (car alist) result))) (else (filter-help predicate (cdralist) result)) ))