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结合实例学习F#(一) --快速入门

原创 Linux操作系统 作者:iDotNetSpace 时间:2009-08-11 14:46:27 0 删除 编辑
 F#随着VSTS 2010 Beta1 发布也有一段时间了,园子里应该也有不少人对它感兴趣吧。下面的例子是我在学F# 基本语法时写的一个简单Sieve of Eratosthenes 实现,通过剖析这一小段代码,我希望大家能对F#有个简单认识,并能自己写一些简单的小程序。
 1 let GetAllPrimesBefore n = 
 2     let container = Array.create (n+10
 3     let rec loop acc = function
 4         |[] -> List.rev acc
 5         |hd::tl -> 
 6             if container.[hd] =1 then 
 7                 loop acc tl
 8             else
 9                 for j in [hd .. hd .. n] do
10                     container.[j] <- 1
11                 loop (hd::acc) tl    
12     loop [] [2 .. n]
13     
14 let primesBefore120 = GetAllPrimesBefore 120

废话少说,直接进入正题吧

1 let GetAllPrimesBefore n =

第一行,申明函数GetAllPrimesBefore, 并且该函数有一个参数n, 在这里我没有指定n的类型,因为编绎器可以通过函数体对n的类型进去推断,比如在本例中,n就是int类型,当然我们也可以显示的指定n的类型,比如 let GetAllPrimesBefore (n:int),这样我们就指定了n为int型 (注意:(n:int)中的括号不能省略,let GetAllPrimesBefore n : int 的意思是该函数返回的值的int型)。说完了参数,再说下返回值,同样,编绎器会根据函数体上下文对返回值类型进去推断,所以我们不需要申明返回类型。

2    let container = Array.create (n+10

第二行,首先请注意该行与第一行相对有一个缩进({TAB}),F#和Python一样,也是通过{TAB}缩进来组织代码结构的。这一行我们定义了一个变量container,它的类型是Array,大小为 n+1, 并且值全部初使化为0

1 let rec loop acc = function
2         |[] -> List.rev acc
3         |hd::tl -> 
4             if container.[hd] =1 then 
5                 loop acc tl
6             else
7                 for j in [hd .. hd .. n] do
8                     container.[j] <- 1
9                 loop (hd::acc) tl 

接下来就是这个函数的主要部分了(原程序中的3-11行),首先我们定义了一个递归函数(我们发现定义递归函数需要加rec关键字)。它接受两个参数,acc和一个List,有朋友可能要问了,这里明明我只看到一个参数acc,你说的那个List在哪呢?可能有细心的朋友也发现了这里的函数定义不光前面有rec,在等号后面还加了个function,那么function是做什么用的呢?

let rec loop acc = function

  这里我需要首先讲一下Pattern Matching, Pattern Matching有些类似于C#中的switch语句(当然它要比C#中的switch强大许多,但这不是本文的目地,所以略去不表),可以根据expr的值去执行某一具体分支,它的基本语法也很简单,我们还是结合一个具体实例来看一下(例子比较简单,只是为了说明问题)。 这个例子大家很容易看懂吧,我就不详细解释了,只是说明一点,'_'用来匹配所有别的情况。

let ShowGreeting laguageInUse = 
    
match laguageInUse with
    
| "C#" -> printfn "Hello, C# developer!"
    
| "F#" -> printfn "Hello, F# developer!"
    
|-> printfn "Hello, other developers!"

因为Pattern Matching在F#中的使用范围实在太广了,所以就引入了一种简化版,这就是上面大家看到的等号后面的function的作用,我们可以把上面的例子简化成

let ShowGreeting  = function    
    
| "C#" -> printfn "Hello, C# developer!"
    
| "F#" -> printfn "Hello, F# developer!"
    
|-> printfn "Hello, other developers!"

怎么样?既少了给参数起名的烦恼,也少敲不少字吧,嘿嘿。

接下来我再简单介绍下F#中非常重要的一个基本类型List, 其基本表示形式为 [ item1;item2; .. ;itemn]
F#中List是immutable类型,我们只能访问里面的值,不能改动里面的值,任何改动List的需求只能通过构建新的List来实现。稍一思考,大家就会很快发现要实现一个高效的immutable list, 那最简单的就是对其头结点进去操作了(插入和删除都可以达到O(1),当然插入和删除会构建一个新的List,原List不会改变),F#中的List也是基于这种形式,所有的List都可以看成是Head+Tail(除了Head外的所有结点),F#提供了相应的库函数List.hd, List.tl,并且提供了:: (cons operator)来帮助我们方便的构建一个List,比如1::2::[]就表示List [1;2] (注意1和2之间我用的是;不是, 如果写成[1,2],那个表示该List只有一个元素 (1,2),至于(1,2)是什么类型,为了使文章尽量紧凑,我们今天就不讲了)

有了上面这些知识,再看本文一开始的函数就简单多了

 let rec loop acc = function
        
|[] -> List.rev acc
        
|hd::tl -> 
            
if container.[hd] =1 then 
                loop acc tl
            
else
                
for j in [hd .. hd .. n] do
                    container.[j] 
<- 1
                loop (hd::acc) tl  

  首先,该函数的第二个参数是List, 
      当List为空时,就把acc反序返回,
      当List不为空时,把List分成两部分(hd::tl),检查当当前值n (n的值等于td) 是否己被标记
            如果己经被标记(container.[hd] =1),略过当前值,检查接下来的值 loop acc tl
            如果没有被标记(当前值是素数),用当前值和acc构建一个新List (hd::acc),并对当前值的所有倍数进去标记(for loop),然后检查下一个值  loop (hd::acc) tl

   这里有两点需要特别说明一下:
       1. container是一个Array类型的参数,Array在F#中是mutable类型的容器,我们可以修改里面的元素,访问元素用Array.[i], 修改元素用Array.<-[i] = newValue(不要忘记中间的.)
      2.  for loop的基本形式为 for in do, 我们可以使用[start .. end]或[start .. step .. end]来构建一个range,当然,这里的range其实也是一个List

看完了内部函数,我们再接着往下看(原程序第12行)

loop [] [2 .. n]

这里就很简单了,调用我们刚刚定义的内部函数,(acc为空List [], 第二个参数为List [2 .. n]),其返回值(List acc)就是函数GetAllPrimesBefore的返回值,F#中函数有返回值时不需要敲return.

函数调用也很简单,(不需要在参数与函数名之间加括号)

let primesBefore100 = GetAllPrimesBefore 100

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