[Raku] 程式設計教學：函數式程式設計 (Functional Programming)

前言

函數式程式設計 (functional programming) 是一種程式設計的模範 (paradigm)，主要見於 Lisp 和 ML 家族語言。由於函數式程式易於平行化處理，近年來許多主流語言也吸收了一些函數式程式的概念。一些大數據框架，像是 Hadoop 和 Spark 等，也用到函數式程式的概念。本文介紹以 Raku 撰寫函數式程式。

比起傳統的指令式程式，函數式程式一開始比較難理解，如果讀者覺得過於困難，可以先略過這個章節。

函式物件

函數式程式的前提在於函式為第一級物件 (first-class object)，簡單地說，函式可以做為值。由於函式可以做為值，函式可以做為其他函式的參數，也可以做為回傳值。

以下是實例：

或者是將現有的函式的參考傳入：

也可以用以下較為簡略的寫法，算是一種語法糖：

閉包

閉包 (closure) 是一種帶有狀態的 (stateful) 副程式。以下是實例：

以下例子使用閉包生成費伯那西數列：

以下實例用閉包生成質數數列：

以下例子將雜湊包在閉包中，做為簡易的快取：

高階函式

高階函式 (higher-order function) 是指使用函式做為參數或用函式做為回傳值的函式。我們先前的閉包也是一種高階函式。以下是一個以副程式為參數的實例：

此 filter 副程式以一個陣列和一個副程式為參數，回傳符合該副程式的新陣列。

由於 Perl 6 已經將一些常見的高階函式寫好，我們不需要每次都從頭撰寫，以下是一些例子：

• grep：傳入串列，回傳符合特定條件的串列
• map：將串列經轉換後，回傳新串列
• reduce：將串列縮減為純量
• sort：依照特定條件排列後回傳新串列
• zip：將兩個串列組合，回傳新串列

以下為實例：

高階函數間可進一步組合，如下例：

上例是將處理順序倒著寫，一開始會覺得較不易閱讀。也可以將其改為方法呼叫的方式，如下：

迭代器

Perl 6 提供 gather … take 的語法，可用來撰寫迭代器。gather 區塊內每次碰到 take 時，都會跳出該區塊，並取出一個值，下一次迭代時，會跳回原先的位置，繼續走迴圈。

我們將先前的 filter 副程式改寫如下：

這樣子看起來和先前的寫法沒啥差異，不過，迭代器有 laziness 的特性，如以下實例：

由於 gather 區塊有 laziness 的特性，即使是無限長的串列，也是可以順利執行。如果用傳統的迴圈則會變成無窮迴圈，無法無法執行。

以下例子用 gather 重寫質數數列，可用更簡潔的語法取質數：

以下例子用 gather 區塊重寫費伯那西數列：

由此可見，take 不一定要在 gather 區塊的最尾端，可使程式寫法更靈活。