猪木イズムで挑むElixirの再帰関数

defmodule FightingSpirit do
  def shout do
    IO.puts "元氣ですかーーーッ！！！"
    IO.puts "元氣があればなんでもできる！"
    IO.puts "闘魂とは己に打ち克つこと。"
    IO.puts "そして闘いを通じて己の魂を磨いていく"
    IO.puts "ことだと思います。"
  end
end

FightingSpirit.shout()

$\huge{元氣ですかーーーーッ！！！}$
$\huge{元氣があればなんでもできる！}$

$\huge{闘魂とは己に打ち克つこと。}$
$\huge{そして闘いを通じて己の魂を磨いていく}$
$\huge{ことだと思います。}$

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はじめに

Elixirの醍醐味である再帰関数。これはまさに猪木イズムの「道」のごとく、深く探求する価値があります。再帰関数を理解し使いこなすことで、Elixirのコードに闘魂を注ぎ込むことができます。本記事では、再帰関数の基本から応用までを、猪木さんの名言とともに解説します。

1. 再帰関数とは

「この道を行けばどうなるものか、危ぶむなかれ。危ぶめば道はなし。」

再帰関数の概念を恐れずに、一歩踏み出しましょう。
闘魂をもって、自らの道を切り開く勇気を持とう！

再帰関数とは、自身を呼び出すことで繰り返し処理を行う関数のことです。

基本的な再帰関数の例

基本的な再帰関数の例を示します。

例: 階乗の計算

階乗の計算例です。

defmodule Factorial do
  def calculate(0), do: 1
  def calculate(n) when n > 0 do
    n * calculate(n - 1)
  end
end

Factorial.calculate(5)  #  => 120

解説

• calculate/1関数は、nが0の場合は1を返し、それ以外の場合はn * calculate(n - 1)を計算します。
• これにより、5の階乗は5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120となります。

2. パターンマッチングとの組み合わせ

「出る前に負けること考える馬鹿いるかよ！」

複雑な処理も恐れずに挑戦しましょう。
挑戦することが、真の成長をもたらすのです！

再帰関数とパターンマッチングを組み合わせることで、より強力な処理が可能になります。

複雑な処理も恐れずに挑戦しましょう。

例: リスト内の特定の要素をカウント

リスト内の特定の要素をカウントする例です。

defmodule CountItem do
  def count([], _item), do: 0
  def count([item | tail], item), do: 1 + count(tail, item)
  def count([_ | tail], item), do: count(tail, item)
end

CountItem.count([:red, :blue, :red, :green, :red], :red)  #  => 3

解説

• リストの先頭要素とカウントしたいitemが一致する場合、1を加算します。
• 一致しない場合はそのまま再帰を続けます。

3. 再帰関数の応用

再帰関数を使ってさまざまなアルゴリズムを実装できます。

例: フィボナッチ数列

フィボナッチ数列を再帰で書いてみます。

defmodule Fibonacci do
  def calc(0), do: 0
  def calc(1), do: 1
  def calc(n) when n > 1 do
    calc(n - 1) + calc(n - 2)
  end
end

Fibonacci.calc(10)  #  => 55

解説

• フィボナッチ数列を再帰的に計算しています。
• しかし、この方法は同じ計算を何度も行うため、効率的ではありません。
• Fibonacci.calc(50)くらいでなかなか計算が終わりません。

改善策

同じ計算を繰り返さないように、こんなやり方もあります。

defmodule Fibonacci do
  def calc(n), do: fib(n, 0, 1)

  defp fib(0, a, _), do: a
  defp fib(n, a, b), do: fib(n - 1, b, a + b)
end

Fibonacci.calc(50)  # => 12586269025

この実装では、計算済みの値を再利用することで、無駄な計算を省き効率的に結果を得ています。

50番目も即座に評価結果を得られます！
同じ道を何度も辿ることなく、一歩一歩確実に進むことで、大いなる目標に速やかに到達できるのです。

了解しました！では、もっと短いケーススタディの例を以下に示します。

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ケーススタディ: フィボナッチ数列の計算

フィボナッチ数列は、再帰関数を使って簡単に計算できますが、効率性を考慮することが重要です。以下は、メモ化を使用したフィボナッチ数列の計算例です。

defmodule Fibonacci do
  def calc(n), do: fib(n, %{})

  defp fib(0, memo), do: {0, memo}
  defp fib(1, memo), do: {1, memo}
  defp fib(n, memo) do
    case Map.get(memo, n) do
      nil -> compute_fib(n, memo)
      result -> {result, memo}
    end
  end

  defp compute_fib(n, memo) do
    {a, memo} = fib(n - 1, memo)
    {b, memo} = fib(n - 2, memo)
    result = a + b
    new_memo = Map.put(memo, n, result)
    {result, new_memo}
  end
end

{result, _} = Fibonacci.calc(50)  # => resultには12586269025が束縛されます

このように、再帰を用いて計算したフィボナッチ数列も、メモ化を活用することで効率的に結果を得ることができます。

どうやって実行するんだー！？　バカヤローって方へ

GitHubのアカウントをお持ちの方へお手軽な方法を示しておきます。
PhoenixアプリケーションをGitHub Codespaces上で開発する方法で紹介したGitHub Codespacesを使うという方法です。

記事中で紹介しているphx_devcontainerを使うと、ElixirがインストールされたUbuntuコンテナが立ち上がるので、Ubuntu上で直接開発をしているかのように操作ができます。iexコマンドでREPL(Read-Eval-Print Loop)が立ち上がるのでこの記事のコード例をぜひ試してください。

4. まとめ

再帰関数はElixirの強力なツールであり、効率的なアルゴリズムを実装する鍵となります。
再帰関数を使いこなすことでコードに闘魂を込めることができます。猪木さんの名言に励まされながら、恐れずに挑戦し続けましょう。

「道は自分で切り開くもの。再帰の道を極め、さらなる高みへと進もう！」

5. 次への一歩

「挑戦こそが未来を切り開く原動力である。」

• 再帰関数を使って独自のアルゴリズムを実装してみましょう。
• パターンマッチングを駆使して、複雑なデータ構造を操作する再帰関数を書いてみてください。
• メモ化や他の最適化手法を学び、効率的な再帰関数を目指しましょう。