Clojureコレクションで探るimmutableでpersistentな世界

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September 30, 22

スライド概要

関数型言語Clojureを通して不変で永続的なコレクションに触れてみよう!

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「楽しく楽にcoolにsmartに」を理想とするprogrammer/philosopher/liberalist/realist。 好きな言語はClojure, Haskell, Python, English, français, русский。 読書、プログラミング、語学、法学、数学が大好き! イルカと海も大好き🐬

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各ページのテキスト
1.

コレクションで探る immutableでpersistentな世界 Clojure

2.

lagénorhynque 🐬 カマイルカ (defprofile lagénorhynque :id @lagenorhynque :readings ["/laʒenɔʁɛ̃ k/" "ラジェノランク"] :aliases ["カマイルカ" " "] 🐬 :languages [Java Japanese Clojure Haskell English français] :interests [programming language-learning law politics mathematics]) ; native languages ; functional languages ; European languages

3.

改めて関数型プログラミング(言語)とは? と のコレクションを調べてみよう コレクションの全体像 4. 局所的にミュータビリティがほしいとき 5. 独自コレクションを実装しよう 1. 2. Java Clojure 3. Clojure

4.

改めて関数型プログラミング(言語)とは?

5.

定義例 関数型プログラミング(functional programming; FP) 副作用を可能な限り避ける(局所化する)プログラ ミングスタイル 関数型プログラミング言語(functional programming language; FPL) 関数型プログラミングが実践しやすいように設計 されている言語

6.

再代入不可な変数が定義可能であればFPL? const, final, val, etc. それを活用していればFPしていることになる? ラムダ式があり高階関数が豊富に提供されていれば FPL? filter, map, reduce, etc. それを活用していればFPしていることになる?

7.

確かにFP/FPLに近づいている感じがする。 でも、それで満足?

8.

私🐬が期待する実用的なFPLのイメージ: 不変で永続的なデータ構造(immutable persistent data structures) が豊富に提供さ れ、容易に定義可能 そうでないデータ構造は非中心的な位置付け i.e. immutableでpersistentがデフォルト FP も できる言語をFPLと呼びたくはない

9.

永続的(persistent) 関数型データ構造を更新する際には、更新前と更新 後のバージョンが両方ともその後の処理で利用でき ることを期待する 複数のバージョンをサポートするデータ構造は永続 的(persistent) ←→ 同時に1つのバージョンしか許さないデータ 構造は刹那的(ephemeral) FPLはすべてのデータ構造が自然と永続的になると いう興味深い性質を持つ 命令型データ構造は概して刹那的 『純粋関数型データ構造』(p. 13)

10.

と のコレクションを調べてみよう Java Clojure

11.
[beta]
Java

オブジェクト指向・非関数型言語
静的型付き言語
JVM言語
関数型プログラミング関連機能が充実してきた
// メソッドの定義
jshell> void hello(Object x) {
...>
System.out.println("Hello, %s!".formatted(x));
...> }
| created method hello(Object)
// メソッドの呼び出し
jshell> hello("Java")
Hello, Java!

12.

Clojure 非オブジェクト指向・関数型言語 動的型付き言語 JVM言語 オブジェクト指向を嫌い関数型を志向したLisp ;; 関数の定義 user=> (defn hello [x] (println (str "Hello, " x "!"))) #'user/hello ;; 関数の呼び出し(適用) user=> (hello "Clojure") Hello, Clojure! nil

13.

参考: Scala オブジェクト指向・関数型言語 静的型付き言語 JVM言語 オブジェクト指向に関数型が溶け込んだ言語 // メソッドの定義 scala> def hello(x: Any): Unit = | println(s"Hello, $x!") def hello(x: Any): Unit // メソッドの呼び出し scala> hello("Scala") Hello, Scala!

14.

[Java] java.util.ArrayList user=> (def xs (java.util.ArrayList.)) #'user/xs user=> xs [] user=> (def ys ; ysに束縛 #_=> (doto xs #_=> (.add 1) ; 破壊的に要素追加 #_=> (.add 2) #_=> (.add 3))) #'user/ys user=> ys [1 2 3] user=> (identical? xs ys) ; オブジェクトの同一性を確認 true の実装のひとつ mutableでephemeralな可変長配列 java.util.List

15.

[Java] unmodifiable (view) list user=> (def xs #_=> (doto (java.util.ArrayList.) #_=> (.add 1) #_=> (.add 2) #_=> (.add 3))) #'user/xs user=> xs [1 2 3] user=> (def ys (java.util.Collections/unmodifiableList xs)) ; 変 #'user/ys user=> (.add ys 4) ; 破壊的更新操作はできない Execution error (UnsupportedOperationException) at java.util.Col modifiableCollection/add (Collections.java:1067). null

16.

user=> true user=> [1 2 3 user=> [1 2 3 (.add xs 4) xs 4] ys 4] ; もとのリストは破壊的更新操作ができる ; 変更不可能なビューにも波及する コレクション(ここではList)に対する変更不可能な ビュー もとのコレクションやその要素がmutableなら immutableではない もとのコレクションが(実質的に) immutableであ る、もしくはこのビューを介してのみ操作できる 状態であれば実質的にimmutable cf. java.util.Collection

17.

[Clojure] ベクター(vector) user=> (def xs []) ; 初期化 #'user/xs user=> xs [] user=> (def ys (conj xs 1 2 3)) ; 要素追加してysに束縛(破壊的更新操作 #'user/ys user=> ys [1 2 3] user=> (identical? xs ys) ; オブジェクトの同一性を確認 false の実装 immutableでpersistentな可変長配列 HAMT (hash array mapped trie)の一種 clojure.lang.IPersistentVector

18.

コレクションの全体像 Clojure

19.

コレクションに関するインターフェース Clojure ref. Clojure Applied (p. 38)

20.

参考: Scala不変コレクションのトレイト Traversable Iterable IndexedSeq Seq Set LinearSeq SortedSet Map SortedMap BitSet ref. 可変コレクションおよび不変コレクション | Collections | Scala Documentation

21.

コレクションの性能特性 Clojure ref. Clojure Performance Guarantees

22.

不変コレクション(列型)の性能特性 Scala ref. 性能特性 | Collections | Scala Documentation

23.

のデータ構造の応用について気になったら 書籍 Clojure Applied を読もう Clojure

24.

Further Reading

25.

Clojure Clojure Clojure - Data Structures Clojure - Sequences Clojure - Transient Data Structures Clojure - Datatypes: deftype, defrecord and reify Clojure Applied: From Practice to Practitioner Clojure Performance Guarantees [Stefan Tilkov’s Blog] clojure/core.rrb-vector: RRB-Trees in Clojure

26.

Scala Scala 可変コレクションおよび不変コレクション | Collections | Scala Documentation 性能特性 | Collections | Scala Documentation Java Java SE 17 & JDK 17 The Collections Framework (Java SE 17 & JDK 17)

27.

Kotlin Kotlin/kotlinx.collections.immutable: Immutable persistent collections for Kotlin JavaScript immutable-js/immutable-js: Immutable persistent data collections for Javascript which increase efficiency and simplicity. Python tobgu/pyrsistent: Persistent/Immutable/Functional data structures for Python