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{-- Die Grundlagen --}

-- Arithmetik
1 + 1 -- 2
8 - 1 -- 7
10 * 2 -- 20

-- Zahlen ohne Punkt sind entweder vom Typ Int oder Float.
33 / 2 -- 16.5 mit Division von Gleitkommazahlen
33 // 2 -- 16  mit ganzzahliger Division

-- Exponenten
5 ^ 2 -- 25

-- Boolesche Werte
not True -- False
not False -- True
1 == 1 -- True
1 /= 1 -- False
1 < 10 -- True

-- Strings (Zeichenketten) und Zeichen
"Das hier ist ein String."
'a' -- Zeichen

-- Strings können konkateniert werden.
"Hello " ++ "world!" -- "Hello world!"

{-- Listen und Tupel --}

-- Jedes Element einer Liste muss vom gleichen Typ sein. Listen sind homogen.
["the", "quick", "brown", "fox"]
[1, 2, 3, 4, 5]
-- Das zweite Beispiel kann man auch mit Hilfe der "range" Funktion schreiben.
List.range 1 5

-- Listen werden genauso wie Strings konkateniert.
List.range 1 5 ++ List.range 6 10 == List.range 1 10 -- True

-- Mit dem "cons" Operator lässt sich ein Element an den Anfang einer Liste anfügen.
0 :: List.range 1 5 -- [0, 1, 2, 3, 4, 5]

-- Die Funktionen "head" und "tail" haben als Rückgabewert den "Maybe" Typ.
-- Dadurch wird die Fehlerbehandlung von fehlenden Elementen explizit, weil
-- man immer mit jedem möglichen Fall umgehen muss.
List.head (List.range 1 5) -- Just 1
List.tail (List.range 1 5) -- Just [2, 3, 4, 5]
List.head [] -- Nothing
-- List.funktionsName bedeutet, dass diese Funktion aus dem "List"-Modul stammt.

-- Tupel sind heterogen, jedes Element kann von einem anderen Typ sein.
-- Jedoch haben Tupel eine feste Länge.
("elm", 42)

-- Das Zugreifen auf Elemente eines Tupels geschieht mittels den Funktionen
-- "first" und "second".
Tuple.first ("elm", 42) -- "elm"
Tuple.second ("elm", 42) -- 42

-- Das leere Tupel, genannt "Unit",  wird manchmal als Platzhalter verwendet.
-- Es ist das einzige Element vom Typ "Unit".
()

{-- Kontrollfluss --}

-- Eine If-Bedingung hat immer einen Else-Zweig und beide Zweige müssen den
-- gleichen Typ haben.
if powerLevel > 9000 then
  "WHOA!"
else
  "meh"

-- If-Bedingungen können verkettet werden.
if n < 0 then
  "n is negative"
else if n > 0 then
  "n is positive"
else
  "n is zero"

-- Mit dem Mustervergleich (pattern matching) kann man bestimmte Fälle direkt
-- behandeln.
case aList of
  [] -> "matches the empty list"
  [x]-> "matches a list of exactly one item, " ++ toString x
  x::xs -> "matches a list of at least one item whose head is " ++ toString x
-- Mustervergleich geht immer von oben nach unten. Würde man [x] als letztes
-- platzieren, dann würde dieser Fall niemals getroffen werden, weil x:xs diesen
-- Fall schon mit einschließt (xs ist in dem Fall die leere Liste).

-- Mustervergleich an einem Maybe Typ.
case List.head aList of
  Just x -> "The head is " ++ toString x
  Nothing -> "The list was empty."

{-- Funktionen --}

-- Die Syntax für Funktionen in Elm ist minimal. Hier werden Leerzeichen anstelle
-- von runden oder geschweiften Klammern verwendet. Außerdem gibt es kein "return"
-- Keyword.

-- Eine Funktion wird durch ihren Namen, einer Liste von Parametern gefolgt von
-- einem Gleichheitszeichen und dem Funktionskörper angegeben.
multiply a b =
  a * b

-- Beim Aufruf der Funktion (auch Applikation genannt) werden die Argumente ohne
-- Komma übergeben.
multiply 7 6 -- 42

-- Partielle Applikation einer Funktion (Aufrufen einer Funktion mit fehlenden
-- Argumenten). Hierbei entsteht eine neue Funktion, der wir einen Namen geben.
double =
  multiply 2

-- Konstanten sind Funktionen ohne Parameter.
answer =
  42

-- Funktionen, die Funktionen als Parameter haben, nennt man Funktionen höherer
-- Ordnung. In funktionalen Programmiersprachen werden Funktionen als "first-class"
-- behandelt. Man kann sie als Argument übergeben, als Rückgabewert einer Funktion
-- zurückgeben oder einer Variable zuweisen.
List.map double (List.range 1 4) -- [2, 4, 6, 8]

-- Funktionen können auch als anonyme Funktion (Lambda-Funktionen) übergeben werden.
-- Diese werden mit einem Blackslash eingeleitet, gefolgt von allen Argumenten.
-- Die Funktion "\a -> a * 2" beschreibt die Funktion f(x) = x * 2.
List.map (\a -> a * 2) (List.range 1 4) -- [2, 4, 6, 8]

-- Mustervergleich kann auch in der Funktionsdefinition verwendet werden.
-- In diesem Fall hat die Funktion ein Tupel als Parameter. (Beachte: Hier
-- werden die Werte des Tupels direkt ausgepackt. Dadurch kann man auf die
-- Verwendung von "first" und "second" verzichten.)
area (width, height) =
  width * height

area (6, 7) -- 42

-- Mustervergleich auf Records macht man mit geschweiften Klammern.
-- Bezeichner (lokale Variablen) werden mittels dem "let" Keyword angelegt.
-- (Mehr zu Records weiter unten!)
volume {width, height, depth} =
  let
    area = width * height
  in
    area * depth

volume { width = 3, height = 2, depth = 7 } -- 42

-- Rekursive Funktion
fib n =
  if n < 2 then
    1
  else
    fib (n - 1) + fib (n - 2)

List.map fib (List.range 0 8) -- [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

-- Noch eine rekursive Funktion (Nur ein Beispiel, verwende stattdessen immer
-- List.length!)
listLength aList =
  case aList of
    [] -> 0
    x::xs -> 1 + listLength xs

-- Funktionsapplikation hat die höchste Präzedenz, sie binden stärker als Operatoren.
-- Klammern bietet die Möglichkeit der Bevorrangung.
cos (degrees 30) ^ 2 + sin (degrees 30) ^ 2 -- 1
-- Als erstes wird die Funktion "degrees" mit dem Wert 30 aufgerufen.
-- Danach wird das Ergebnis davon den Funktionen "cos", bzw. "sin" übergeben.
-- Dann wird das Ergebnis davon mit 2 quadriert und als letztes werden diese
-- beiden Werte dann addiert.

{-- Typen und Typ Annotationen --}

-- Durch Typinferenz kann der Compiler jeden Typ genau bestimmen. Man kann diese
-- aber auch manuell selber angeben (guter Stil!).
-- Typen beginnen immer mit eine Großbuchstaben. Dabei liest man "x : Typ" als
-- "x" ist vom Typ "Typ".
-- Hier ein paar übliche Typen:
5 : Int
6.7 : Float
"hello" : String
True : Bool

-- Funktionen haben ebenfalls einen Typ. Dabei ist der ganz rechte Typ der
-- Rückgabetyp der Funktion und alle anderen sind die Typen der Parameter.
not : Bool -> Bool
round : Float -> Int

-- Es ist guter Stil immer den Typ anzugeben, da diese eine Form von Dokumentation
-- sind. Außerdem kann so der Compiler genauere Fehlermeldungen geben.
double : Int -> Int
double x = x * 2

-- Funktionen als Parameter werden durch Klammern angegeben. Die folgende Funktion
-- ist nicht auf einen Typ festgelegt, sondern enthält Typvariablen (beginnend
-- mit Kleinbuchstaben). Die konkreten Typen werden erst bei Anwendung der
-- Funktion festgelegt. "List a" bedeutet, dass es sich um eine Liste mit
-- Elementen vom Typ "a" handelt.
List.map : (a -> b) -> List a -> List b

-- Es gibt drei spezielle kleingeschriebene Typen: "number", "comparable" und
-- "appendable".
add : number -> number -> number
add x y = x + y -- funktioniert mit Ints und Floats.

max :: comparable -> comparable -> comparable
max a b = if a > b then a else b -- funktioniert mit Typen, die vergleichbar sind.

append :: appendable -> appendable -> appendable
append xs ys = xs ++ ys -- funktioniert mit Typen, die konkatenierbar sind.

append "hello" "world"  -- "helloworld"
append [1,1,2] [3,5,8] -- [1,1,2,3,5,8]

{-- Eigene Datentypen erstellen --}

-- Ein "Record" ist ähnlich wie ein Tupel, nur das jedes Feld einen Namen hat.
-- Dabei spielt die Reihenfolge keine Rolle.
{ x = 3, y = 7 }

-- Um auf Werte eines Records zuzugreifen, benutzt man einen Punkt gefolgt
-- von dem Namen des Feldes.
{ x = 3, y = 7 }.x -- 3

-- Oder mit einer Zugriffsfunktion, welche aus einem Punkt und dem Feldnamen besteht.
.y { x = 3, y = 7 } -- 7

-- Wert eines Feldes ändern. (Achtung: Das Feld muss aber vorher schon vorhanden sein!)
{ person |
  name = "George" }

-- Mehrere Felder auf einmal ändern unter Verwendung des alten Wertes.
{ particle |
  position = particle.position + particle.velocity,
  velocity = particle.velocity + particle.acceleration }

-- Du kannst ein Record auch als Typ Annotation verwenden.
-- (Beachte: Ein Record Typ benutzt einen Doppelpunkt und ein Record Wert benutzt
-- ein Gleichheitszeichen!)
origin : { x : Float, y : Float, z : Float }
origin =
  { x = 0, y = 0, z = 0 }

-- Durch das "type" Keyword kann man einem existierenden Typen einen Namen geben.
type alias Point3D =
  { x : Float, y : Float, z : Float }

-- Der Name kann dann als Konstruktor verwendet werden.
otherOrigin : Point3D
otherOrigin =
  Point3D 0 0 0

-- Aber es ist immer noch derselbe Typ, da es nur ein Alias ist!
origin == otherOrigin -- True

-- Neben den Records gibt es auch noch so genannte Summentypen.
-- Ein Summentyp hat mehrere Konstruktoren.
type Direction =
  North | South | East | West

-- Ein Konstruktor kann außerdem noch andere Typen enthalten. Rekursion ist
-- auch möglich.
type IntTree =
  Leaf | Node Int IntTree IntTree

-- Diese können auch als Typ Annotation verwendet werden.
root : IntTree
root =
  Node 7 Leaf Leaf

-- Außerdem können auch Typvariablen verwendet werden in einem Konstruktor.
type Tree a =
  Leaf | Node a (Tree a) (Tree a)

-- Beim Mustervergleich kann man auf die verschiedenen Konstruktoren matchen.
leftmostElement : Tree a -> Maybe a
leftmostElement tree =
  case tree of
    Leaf -> Nothing
    Node x Leaf _ -> Just x
    Node _ subtree _ -> leftmostElement subtree

{-- Module und Imports --}

-- Die Kernbibliotheken und andere Bibliotheken sind in Module aufgeteilt.
-- Für große Projekte können auch eigene Module erstellt werden.

-- Eine Modul beginnt ganz oben. Ohne diese Angabe befindet man sich
-- automatisch im Modul "Main".
module Name where

-- Ohne genaue Angabe von Exports wird alles exportiert. Es können aber alle
-- Exporte explizit angegeben werden.
module Name (MyType, myValue) where

-- Importiert das Modul "Dict". Jetzt kann man Funktionen mittels "Dict.insert"
-- aufrufen.
import Dict

-- Importiert das "Dict" Modul und den "Dict" Typ. Dadurch muss man nicht "Dict.Dict"
-- verwenden. Man kann trotzdem noch Funktionen des Moduls aufrufen, wie "Dict.insert".
import Dict exposing (Dict)

-- Abkürzung für den Modulnamen. Aufrufen der Funktionen mittels "C.funktionsName".
import Graphics.Collage as C

{-- Kommandozeilen Programme --}

-- Eine Elm-Datei kompilieren.
$ elm make MyFile.elm

-- Beim ersten Aufruf wird Elm die "core" Bibliotheken installieren und eine
-- "elm-package.json"-Datei anlegen, die alle Informationen des Projektes
-- speichert.

-- Der Reactor ist ein Server, welcher alle Dateien kompiliert und ausführt.
$ elm reactor

-- Starte das REPL (read-eval-print-loop).
$ elm repl

-- Bibliotheken werden durch den GitHub-Nutzernamen und ein Repository identifiziert.
-- Installieren einer neuen Bibliothek.
$ elm package install elm-lang/html
-- Diese wird der elm-package.json Datei hinzugefügt.

-- Zeigt alle Veränderungen zwischen zwei bestimmten Versionen an.
$ elm package diff elm-lang/html 1.1.0 2.0.0
-- Der Paketmanager von Elm erzwingt "semantic versioning"!