Clojureの高階関数について

高階関数とは

高階関数とは、関数を引数として受け取るか、関数を戻り値として返す関数のことです。Clojureでは関数が第一級オブジェクトなので、高階関数を自然に扱えます。

基本的な高階関数

map - コレクションの各要素に関数を適用

;; 基本的な使い方
(map inc [1 2 3 4 5])
;; => (2 3 4 5 6)

;; 複数のコレクションに対して
(map + [1 2 3] [4 5 6])
;; => (5 7 9)

;; 文字列の操作
(map clojure.string/upper-case ["hello" "world"])
;; => ("HELLO" "WORLD")

filter - 条件に合う要素のみを抽出

;; 偶数のみを抽出
(filter even? [1 2 3 4 5 6])
;; => (2 4 6)

;; 文字列の長さで絞り込み
(filter #(> (count %) 3) ["cat" "dog" "elephant" "ant"])
;; => ("elephant")

reduce - コレクションを1つの値に集約

;; 合計を計算
(reduce + [1 2 3 4 5])
;; => 15

;; 最大値を求める
(reduce max [3 7 2 9 1])
;; => 9

;; 初期値を指定
(reduce + 100 [1 2 3])
;; => 106

無名関数（ラムダ関数）

fn記法

;; 基本的なfn記法
((fn [x] (* x x)) 5)
;; => 25

;; mapと組み合わせ
(map (fn [x] (* x x)) [1 2 3 4])
;; => (1 4 9 16)

;; 複数引数の無名関数
(map (fn [x y] (+ (* x x) (* y y))) [1 2 3] [4 5 6])
;; => (17 29 45)

#()記法

;; シンプルな場合
(#(* % %) 5)
;; => 25

;; mapと組み合わせ
(map #(* % %) [1 2 3 4])
;; => (1 4 9 16)

;; 複数引数（%1, %2, %3...）
(map #(+ (* %1 %1) (* %2 %2)) [1 2 3] [4 5 6])
;; => (17 29 45)

;; ネストした場合（読みにくい例）
(map #(map #(* % %) %) [[1 2] [3 4] [5 6]])
;; => ((1 4) (9 16) (25 36))

その他

過度にネストした括弧

;; 醜い書き方
(reduce + (map #(* % %) (filter even? (range 1 11))))
;; => 220

;; 読みやすい書き方（->>マクロ使用）
(->> (range 1 11)
     (filter even?)
     (map #(* % %))
     (reduce +))
;; => 220

関数を返す関数

;; 乗数を固定した関数を生成
(defn multiplier [n]
  (fn [x] (* n x)))

(def double (multiplier 2))
(def triple (multiplier 3))

(double 5)   ;; => 10
(triple 4)   ;; => 12

;; mapと組み合わせ
(map (multiplier 10) [1 2 3])
;; => (10 20 30)

部分適用とカリー化

;; partialを使った部分適用
(def add-10 (partial + 10))

(add-10 5)   ;; => 15
(map add-10 [1 2 3 4])
;; => (11 12 13 14)

;; より複雑な例
(def starts-with-a? (partial re-matches #"^[aA].*"))

(filter starts-with-a? ["apple" "banana" "avocado" "cherry"])
;; => ("apple" "avocado")

データ処理パイプライン

(def sales-data
  [{:name "Alice" :sales 1200 :region "East"}
   {:name "Bob" :sales 800 :region "West"}
   {:name "Charlie" :sales 1500 :region "East"}
   {:name "Diana" :sales 900 :region "West"}])

;; East地域の売上合計
(->> sales-data
     (filter #(= (:region %) "East"))
     (map :sales)
     (reduce +))
;; => 2700

;; 各地域の平均売上
(->> sales-data
     (group-by :region)
     (map (fn [[region people]]
            [region (/ (reduce + (map :sales people))
                      (count people))]))
     (into {}))
;; => {"East" 1350, "West" 850}

まとめ

高階関数は Clojure の強力な機能の一つです。適切に使用することで、コードの再利用性と表現力が大幅に向上します。ただし、可読性を犠牲にしないよう注意が必要です。

重要なポイント：

• 無名関数は適度に使用し、複雑になったら名前付き関数に分離する
• スレッディングマクロ（->、->>）を活用して読みやすくする
• #() 記法は単純な場合のみ使用し、複雑な場合は fn を使う
• 関数合成や部分適用を活用してコードの表現力を高める