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fukuoka.ex：福岡Elixirコミュ

Enjoy Elixir #003 Pattern matching

Elixir

Last updated at 2020-11-15Posted at 2020-06-16

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はじめに

KFIEという近畿大学産業理工学部の情報系コミュニティがあります
最近は、毎週火曜日にLT会をやっているそうです
私が学生だったのはもうずいぶん昔のことなのですが、参加させてもらっています
毎週、5分間時間をもらって、Elixirいいよ！　を伝えていきたいとおもいます
- 2020/6/16(火)の回
今日は以下を学びます
- Pattern matching
A journey of a thousand miles begins with a single step.
この記事はElixirを触るのがはじめてという方に向けて書いています

Pattern matching

iexを立ち上げていろいろ見てみましょう

iex> x = 1
1
iex> 1 = x
1
iex> 1 = 1
1

# Tuple
iex> tuple = {:hello, "world", 42}
{:hello, "world", 42}
iex> {a, b, c} = tuple
{:hello, "world", 42}
iex> a
:hello
iex> b
"world"
iex> c
42
iex> {a, b} = tuple
** (MatchError) no match of right hand side value: {:hello, "world", 42}

# Map
iex> torifuku = %{name: "torifuku", age: 5, height: 200}
%{age: 5, height: 200, name: "torifuku"}
iex> %{name: name, age: age} = torifuku
%{age: 5, height: 200, name: "torifuku"}
iex> name
"torifuku"
iex> age
5
iex> %{name: name, age: age, weight: weight} = torifuku
** (MatchError) no match of right hand side value: %{age: 5, height: 200, name: "torifuku"}

# List
iex> list = [1, 2, 3, "ダー"]
[1, 2, 3, "ダー"]
iex> [one, two, three, d] = list
[1, 2, 3, "ダー"]
iex> one
1
iex> two
2
iex> three
3
iex> d
"ダー"
iex> [one, two, three] = list
** (MatchError) no match of right hand side value: [1, 2, 3, "ダー"]
iex> [head | tail] = list
[1, 2, 3, "ダー"]
iex> head
1
iex> tail
[2, 3, "ダー"]
iex> hd(list)
1
iex> tl(list)
[2, 3, "ダー"]

Matches the value on the right against the pattern on the left.

hd/1
tl/1

関数の結果を tuple で受け取る

以下、Pattern matching をどういうときに使うのかいくつか具体例をみていきましょう

$ iex

iex> {:ok, content} = File.read("mix.exs")
{:ok,
 "defmodule PatternMatching.MixProject ..."}

iex> String.length(content)
589

iex> String.split(content, " ") |> Enum.count
133

iex> System.halt

589や133の結果は、mix.exsファイルの内容によります

準備

ここからはプロジェクトを作って楽しんでいきましょう

$ mix new pattern_matching
$ cd pattern_matching

フィボナッチ数

f_0=0,\\f_1=1,\\f_{n}=f_{n-2}+f_{n-1}

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def fib(n) do
    if n == 0 do
      0
    else
      if n == 1 do
        1
      else
        fib(n - 2) + fib(n - 1)
      end
    end
  end
end

$ iex -S mix
iex> PatternMatching.fib(10)
55

動いてはいますが、美しくありません
Elixirっぽく書いてみましょう
最初にでてきた数値 = 変数を使います

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def fib(0 = n), do: 0
  def fib(1 = n), do: 1
  def fib(n), do: fib(n - 2) + fib(n - 1)
end

上記はさらに以下のようにスリムにすることができます

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def fib(0), do: 0
  def fib(1), do: 1
  def fib(n), do: fib(n - 2) + fib(n - 1)
end

数式と全く同じです!　美しい！
マシンスペックにもよりますが、nが40を超える当たりからけっこう時間がかかるようになります
以下のようにしたほうが速く計算は終わります

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def fib(n), do: do_fib(n, 0, {0, 1})

  defp do_fib(n, i, {n_2, _n_1}) when i >= n, do: n_2
  defp do_fib(n, i, {n_2, n_1}), do: do_fib(n, i + 1, {n_1, n_2 + n_1})
end

iex> recompile

iex> PatternMatching.fib(1000) 
43466557686937456435688527675040625802564660517371780402481729089536555417949051890403879840079255169295922593080322634775209689623239873322471161642996440906533187938298969649928516003704476137795166849228875

Fizz Buzz

3で割り切れる数の場合はFizzを返す
5で割り切れる数の場合はBuzzを返す
3でも5でも割り切れる数の場合はFizz Buzzを返す
それ以外の数の場合は、その数字を返す

以下、関係があるところのみを書きます(フィボナッチ数の関数は残したままでも問題はありません)

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def fizz_buzz(n) do
    if rem(n, 15) == 0 do
      "Fizz Buzz"
    else
      if rem(n, 3) == 0 do
        "Fizz"
      else
        if rem(n, 5) == 0 do
          "Buzz"
        else
          n
        end
      end
    end
  end
end

パターンマッチを使って美しく書き直してみましょう!

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def fizz_buzz(n), do: do_fizz_buzz(rem(n, 3), rem(n, 5), n)

  defp do_fizz_buzz(0, 0, _n), do: "Fizz Buzz"
  defp do_fizz_buzz(0, _, _n), do: "Fizz"
  defp do_fizz_buzz(_, 0, _n), do: "Buzz"
  defp do_fizz_buzz(_, _, n), do: n
end

iex> recompile

iex> 1..15 |> Enum.map(&PatternMatching.fizz_buzz/1)
[1, 2, "Fizz", 4, "Buzz", "Fizz", 7, 8, "Fizz", "Buzz", 11, "Fizz", 13, 14,
 "Fizz Buzz"]

クイックソート

lib/pattern_matching.ex

defmodule PatternMatching do
  def quicksort([]), do: []

  def quicksort([x | xs]) do
    smaller_or_equal = (for a <- xs, a <= x, do: a)
    larger = (for a <- xs, a > x, do: a)
    quicksort(smaller_or_equal) ++ [x] ++ quicksort(larger)
  end
end

iex> recompile

iex> PatternMatching.quicksort([10,2,5,3,1,6,7,4,2,3,4,8,9])
[1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

リストのパターンマッチの例として出しました
ソートはEnum.sort/1やEnum.sort/2を使うとよいでしょう

参考

Pattern matching

Wrapping Up

=は束縛
次回は、すでにちょいちょいでてきていますが、Modules and functionsを詳しくみていきたいとおもいます
- 来週を待ちきれない方は、リソースやコミュニティの情報を Where to go next にまとめていますのでダイブしてください！
Enjoy!!!

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はじめに

もくじ

Pattern matching

関数の結果を tuple で受け取る

準備

フィボナッチ数

Fizz Buzz

クイックソート

参考

Wrapping Up