Сопоставление со списками и генераторы списков
В генераторах списков тоже можно использовать сопоставление с образцом, например:
ghci> let xs = [(1,3), (4,3), (2,4), (5,3), (5,6), (3,1)]
ghci> [a+b | (a,b) <– xs]
[4,7,6,8,11,4]
Если сопоставление с образцом закончится неудачей для одного элемента списка, просто произойдёт переход к следующему элементу.
Списки сами по себе (то есть заданные прямо в тексте образца списковые литералы) могут быть использованы при сопоставлении с образцом. Вы можете проводить сравнение с пустым списком или с любым образцом, который включает оператор : и пустой список. Так как выражение [1,2,3] – это просто упрощённая запись выражения 1:2:3:[], можно использовать [1,2,3] как образец.
Образец вида (x:xs) связывает «голову» списка с x, а оставшуюся часть – с xs, даже если в списке всего один элемент; в этом случае xs – пустой список.
ПРИМЕЧАНИЕ. Образец (x:xs) используется очень часто, особенно с рекурсивными функциями. Образцы, в определении которых присутствует :, могут быть использованы только для списков длиной не менее единицы.
Если вы, скажем, хотите связать первые три элемента с переменными, а оставшиеся элементы списка – с другой переменной, то можете использовать что-то наподобие (x:y:z:zs). Образец сработает только для списков, содержащих не менее трёх элементов.
Теперь, когда мы знаем, как использовать сопоставление с образцом для списков, давайте создадим собственную реализацию функции head:
head' :: [a] –> a
head' [] = error "Нельзя вызывать head на пустом списке, тупица!"
head' (x:_) = x
Проверим, работает ли это…
ghci> head' [4,5,6]
4
ghci> head' "Привет"
H'
Отлично! Заметьте, что если вы хотите выполнить привязку к нескольким переменным (даже если одна из них обозначена всего лишь символом _ и на самом деле ни с чем не связывается), вам необходимо заключить их в круглые скобки. Также обратите внимание на использование функции error. Она принимает строковый параметр и генерирует ошибку времени исполнения, используя этот параметр для сообщения о причине ошибки.
Вызов функции error приводит к аварийному завершению программы, так что не стоит использовать её слишком часто. Но вызов функции head на пустом списке не имеет смысла.
Давайте напишем простую функцию, которая сообщает нам о нескольких первых элементах списка – в довольно неудобной, чересчур многословной форме.
tell :: (Show a) => [a] –> String
tell [] = "Список пуст"
tell (x:[]) = "В списке один элемент: " ++ show x
tell (x:y:[]) = "В списке два элемента: " ++ show x ++ " и " ++ show y
tell (x:y:_) = "Список длинный. Первые два элемента: " ++ show x
++ " и " ++ show y
Обратите внимание, что образцы (x:[]) и (x:y:[]) можно записать как [x] и [x,y]. Но мы не можем записать (x:y:_) с помощью квадратных скобок, потому что такая запись соответствует любому списку длиной два или более.
Вот несколько примеров использования этой функции:
ghci> tell [1]
"В списке один элемент: 1"
ghci> tell [True, False]
"В списке два элемента: True и False"
ghci> tell [1, 2, 3, 4]
"Список длинный. Первые два элемента: 1 и 2"
ghci> tell []
"Список пуст"
Функцию tell можно вызывать совершенно безопасно, потому что её параметр можно сопоставлять пустому списку, одноэлементному списку, списку с двумя и более элементами. Она умеет работать со списками любой длины и всегда знает, что нужно возвратить.
А что если определить функцию, которая умеет обрабатывать только списки с тремя элементами? Вот один такой пример:
badAdd :: (Num a) => [a] -> a
badAdd (x:y:z:[]) = x + y + z
А вот что случится, если подать ей не то, что она ждёт:
ghci> badAdd [100, 20]
*** Exception: Non-exhaustive patterns in function badAdd
Это не так уж и хорошо. Если подобное случится в скомпилированной программе, то она просто вылетит.
И последнее замечание относительно сопоставления с образцами для списков: в образцах нельзя использовать операцию ++ (напомню, что это объединение двух списков). К примеру, если вы попытаетесь написать в образце (xs++ys), то Haskell не сможет определить, что должно попасть в xs, а что в ys. Хотя и могут показаться логичными сопоставления типа (xs++[x,y,z]) или даже (xs ++ [x]), работать это не будет – такова природа списков[7].