Модуль Data.Map
Мы только что реализовали функцию lookup из модуля Data.List. Если нам нужно значение, соответствующее ключу, понадобится обойти все элементы списка, пока мы его не найдём.
Модуль Data.Map предлагает ассоциативные списки, которые работают намного быстрее (поскольку они реализованы с помощью деревьев), а также множество дополнительных функций. Начиная с этого момента мы будем говорить, что работаем с отображениями вместо ассоциативных списков.
Так как модуль Data.Map экспортирует функции, конфликтующие с модулями Prelude и Data.List, мы будем импортировать их с помощью квалифицированного импорта.
import qualified Data.Map as Map
Поместите этот оператор в исходный код и загрузите его в GHCi. Мы будем преобразовывать ассоциативный список в отображение с помощью функции fromList из модуля Data.Map. Функция fromList принимает ассоциативный список (в форме списка) и возвращает отображение с теми же ассоциациями. Немного поиграем:
ghci> Map.fromList [(3, "туфли"),(4,"деревья"),(9,"пчёлы")]
fromList [(3, "туфли"),(4,"деревья"),(9,"пчёлы")]
ghci> Map.fromList [("эрик","форман"),("роберт","чейз"),("крис", "тауб")]
fromList [("крис","тауб"),("роберт","чейз"),("эрик","форман")]
Когда отображение из модуля Data.Map показывается в консоли, сначала выводится fromList, а затем ассоциативный список, представляющий отображение.
Если в исходном списке есть дубликаты ключей, они отбрасываются:
ghci> Map.fromList [("MS",1),("MS",2),("MS",3)]
fromList [("MS",3)]
Вот сигнатура функции fromList:
Map.fromList :: (Ord k) => [(k, v)] –> Map.Map k v
Она говорит, что функция принимает список пар со значениями типа k и v и возвращает отображение, которое отображает ключи типа k в значения типа v. Обратите внимание, что если мы реализуем ассоциативный список с помощью обычного списка, то значения ключей должны лишь уметь сравниваться (иметь экземпляр класса типов Eq); теперь же должна быть возможность их упорядочить (класс типов Ord). Это существенное ограничение модуля Data.Map. Упорядочиваемые ключи нужны ему для того, чтобы размещать данные более эффективно.
Теперь мы можем преобразовать наш исходный ассоциативный список phoneBook в отображение. Заодно добавим сигнатуру:
import qualified Data.Map as Map
phoneBook :: Map.Map String String
phoneBook = Map.fromList $
[("оля","555–29-38")
,("женя","452–29-28")
,("катя","493–29-28")
,("маша","205–29-28")
,("надя","939–82-82")
,("юля","853–24-92")
]
Отлично. Загрузим этот сценарий в GHCi и немного поиграем с телефонной книжкой. Во-первых, воспользуемся функцией lookup и поищем какие-нибудь номера. Функция lookup принимает ключ и отображение и пытается найти соответствующее ключу значение. Если всё прошло удачно, возвращается обёрнутое в Just значение; в противном случае – Nothing:
ghci> :t Map.lookup
Map.lookup :: (Ord k) => k -> Map.Map k a -> Maybe a
ghci> Map.lookup "оля" phoneBook
Just "555-29-38"
ghci> Map.lookup "надя" phoneBook
Just "939-82-82"
ghci> Map.lookup "таня" phoneBook
Nothing
Следующий трюк: создадим новое отображение, добавив в исходное новый номер. Функция insert принимает ключ, значение и отображение и возвращает новое отображение – почти такое же, что и исходное, но с добавленными ключом и значением:
ghci> :t Map.insert
Map.insert :: (Ord k) => k -> a -> Map.Map k a -> Map.Map k a
ghci> Map.lookup "таня" phoneBook
Nothing
ghci> let newBook = Map.insert "таня" "341-90-21" phoneBook
ghci> Map.lookup "таня" newBook
Just "341-90-21"
Давайте посчитаем, сколько у нас телефонных номеров. Для этого нам понадобится функция size из модуля Data.Map. Она принимает отображение и возвращает его размер. Тут всё ясно:
ghci> :t Map.size
Map.size :: Map.Map k a -> Int
ghci> Map.size phoneBook
6
ghci> Map.size newBook
7
Номера в нашей телефонной книжке представлены строками. Допустим, мы хотим вместо них использовать списки цифр: то есть вместо номера "939-82-82" – список [9,3,9,8,2,8,2]. Сначала напишем функцию, конвертирующую телефонный номер в строке в список целых. Можно попытаться применить функцию digitToInt из модуля Data.Char к каждому символу в строке, но она не знает, что делать с дефисом! Поэтому нужно избавиться от всех нецифр. Попросим помощи у функции isDigit из модуля Data.Char, которая принимает символ и сообщает нам, является ли он цифрой. Как только строка будет отфильтрована, пройдёмся по ней функцией digitToInt.
string2digits :: String -> [Int]
string2digits = map digitToInt . filter isDigit
Да, не забудьте импортировать модуль Data.Char. Пробуем:
ghci> string2digits "948-92-82"
[9,4,8,9,2,8,2]
Замечательно! Теперь применим функцию map из модуля Data. Map, чтобы пропустить функцию string2digits по элементам отображения phoneBook:
ghci> let intBook = Map.Map string2digits phoneBook
ghci> :t intBook
intBook :: Map.Map String [Int]
ghci> Map.lookup "оля" intBook
Just [5,5,5,2,9,3,8]
Функция map из модуля Data.Map принимает функцию и отображение и применяет эту функцию к каждому значению в отображении.
Расширим телефонную книжку. Предположим, что у кого-нибудь есть несколько телефонных номеров, и наш ассоциативный список выглядит как-то так:
phoneBook =
[("оля","555–29-38")
,("оля","342–24-92")
,("женя","452–29-28")
,("катя","493–29-28")
,("катя","943–29-29")
,("катя","827–91-62")
,("маша","205–29-28")
,("надя","939–82-82")
,("юля","853–24-92")
,("юля","555–21-11")
]
Если мы просто вызовем fromList, чтобы поместить всё это в отображение, то потеряем массу номеров! Вместо этого воспользуемся другой функцией из модуля Data.Map, а именно функцией fromListWith. Эта функция действует почти как fromList, но вместо отбрасывания повторяющихся ключей вызывает переданную ей функцию, которая и решает, что делать.
phoneBookToMap :: (Ord k) => [(k, String)] -> Map.Map k String
phoneBookToMap xs = Map.fromListWith add xs
where add number1 number2 = number1 ++ ", " ++ number2
Если функция fromListWith обнаруживает, что ключ уже существует, она вызывает переданную ей функцию, которая соединяет оба значения в одно, а затем заменяет старое значение на новое, полученное от соединяющей функции:
ghci> Map.lookup "катя" $ phoneBookToMap phoneBook
"827–91-62, 943–29-29, 493–29-28"
ghci> Map.lookup "надя" $ phoneBookToMap phoneBook
"939-82-82"
ghci> Map.lookup "оля" $ phoneBookToMap phoneBook
"342-24-92, 555-29-38"
А ещё можно было бы сделать все значения в ассоциативном списке одноэлементными списками, а потом скомбинировать их операцией ++, например:
phoneBookToMap :: (Ord k) => [(k, a)] -> Map.Map k [a]
phoneBookToMap xs = Map.fromListWith (++) $ map ((k,v) -> (k, [v])) xs
Проверим в GHCi:
ghci> Map.lookup "катя" $ phoneBookToMap phoneBook
["827–91-62","943–29-29","493–29-28"]
Превосходно!
Ещё примеры. Допустим, мы делаем отображение из ассоциативного списка чисел и при обнаружении повторяющегося ключа хотим, чтобы сохранилось наибольшее значение. Это можно сделать так:
ghci> Map.fromListWith max [(2,3),(2,100),(3,29),(3,11),(4,22),(4,15)]
fromList [(2,100),(3,29),(4,22)]
Или хотим, чтобы значения с повторяющимися ключами складывались:
ghci> Map.fromListWith (+) [(2,3),(2,100),(3,29),(3,11),(4,22),(4,15)]
fromList [(2,103),(3,40),(4,37)]
Ну что ж, модуль Data.Map, да и другие модули из стандартной библиотеки языка Haskell довольно неплохи. Далее посмотрим, как написать свой собственный модуль.