Lerne X in Y Minuten

-- Einfache Kommentare beginnen mit 2 Bindestriche.
{- So wird ein Kommentar
über mehrere Zeilen angelegt.
-}

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-- 1. Primitive Datentypen und Operatoren
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-- Normale Zahlen.
3 -- 3

-- Einfache Rechenoperationen.
1 + 1 -- 2
8 - 1 -- 7
10 * 2 -- 20
35 / 5 -- 7.0

-- Die Division ist per se auf Fließkommazahlen.
35 / 4 -- 8.75

-- Ganzzahlige Division
35 `div` 4 -- 8

-- Boolesche Werte sind Primitiven.
True
False

-- Logik Operationen
not True -- False
not False -- True
1 == 1 -- True
1 /= 1 -- False
1 < 10 -- True

-- `not` ist eine Funktion die ein Argument entgegennimmt.
-- Haskell benötigt keine Klammern um Argumente.
-- Sie werden einfach aufgelistet: func arg1 arg2 arg3...
-- Wie man Funktionen definiert kommt weiter unten.


-- Strings und Zeichen
"Das ist ein String."
'a' -- Zeichen
'Einfache Anführungszeichen gehen nicht.' -- error!

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

-- Ein String ist eine Liste von Zeichen.
['H', 'a', 'l', 'l', 'o', '!'] -- "Hallo!"

-- Der "!!"-Operator extrahiert das Element an einem bestimmten Index
"Das ist eine String" !! 0 -- 'D'


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-- Listen und Tupel
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-- Jedes Element einer Liste muss vom gleichen Typ sein.
-- Zwei gleiche Listen
[1, 2, 3, 4, 5]
[1..5]

-- Die zweite Variante nennt sich die "range"-Syntax.
-- Ranges sind recht flexibel:
['A'..'F'] -- "ABCDEF"

-- Es ist möglich eine Schrittweite anzugeben:
[0,2..10] -- [0,2,4,6,8,10]
[5..1] -- [], da Haskell standardmässig inkrementiert.
[5,4..1] -- [5,4,3,2,1]

-- Ein Element per Index extrahieren:
[1..10] !! 3 -- 4

-- Haskell unterstützt unendliche Listen!
[1..] -- Die Liste aller natürlichen Zahlen

-- Unendliche Listen funktionieren in Haskell, da es "lazy evaluation"
-- unterstützt. Haskell evaluiert erst etwas, wenn es benötigt wird.
-- Somit kannst du nach dem 1000. Element fragen und Haskell gibt es dir:

[1..] !! 999 -- 1000

-- Haskell evaluiert nun die ersten 1 - 1000 Elemente, aber der Rest der Liste
-- bleibt unangetastet. Haskell wird sie solange nicht weiterevaluieren
-- bis es muss.

-- Zwei Listen konkatenieren
[1..5] ++ [6..10]

-- Ein Element als Head hinzufügen
0:[1..5] -- [0, 1, 2, 3, 4, 5]

-- Weitere Listenoperationen
head [1..5] -- 1
tail [1..5] -- [2, 3, 4, 5]
init [1..5] -- [1, 2, 3, 4]
last [1..5] -- 5

-- Listen erschaffen ("list comprehensions")
[x*2 | x <- [1..5]] -- [2, 4, 6, 8, 10]

-- Mit Bedingungen
[x*2 | x <- [1..5], x*2 > 4] -- [6, 8, 10]

-- Tupel haben eine feste Länge, jedes Element darf aber ein anderen Typ haben.
-- Ein Tupel:
("haskell", 1)

-- Ein Paar (Pair) ist ein Tupel mit 2 Elementen, auf die man wie folgt
-- zugreifen kann:
fst ("haskell", 1) -- "haskell"
snd ("haskell", 1) -- 1

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-- 3. Funktionen
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-- Eine einfache Funktion die zwei Argumente hat.
add a b = a + b

-- Wenn man ghci (den Haskell Interpreter) benutzt, muss ein `let` davor.
-- let add a b = a + b

-- Eine Funktion aufrufen
add 1 2 -- 3

-- Man kann eine Funktion auch Infix verwenden,
-- wenn man sie mit backticks umgibt
1 `add` 2 -- 3

-- So sieht die Definition eines eigenen Operators aus.
-- Also einer Funktion deren Name aus Symbolen besteht.
-- Die Integer Division:
(//) a b = a `div` b
35 // 4 -- 8

-- Guards sind eine einfache Möglichkeit für Fallunterscheidungen.
fib x
  | x < 2 = 1
  | otherwise = fib (x - 1) + fib (x - 2)

-- Pattern Matching funktioniert ähnlich.
-- Hier sind drei Definitionen von fib. Haskell wird automatisch
-- die erste Funktionen nehmen die dem Pattern der Eingabe entspricht.
fib 1 = 1
fib 2 = 2
fib x = fib (x - 1) + fib (x - 2)

-- Pattern matching auf Tupeln:
foo (x, y) = (x + 1, y + 2)

-- Pattern matching auf Listen.
-- `x` ist das erste Element der Liste und `xs` der Rest der Liste.
-- Damit können wir unsere eigene map Funktion bauen:
myMap func [] = []
myMap func (x:xs) = func x:(myMap func xs)

-- Anonyme Funktionen (Lambda-Funktionen) werden mit einem
-- Backslash eingeleitet, gefolgt von allen Argumenten.
myMap (\x -> x + 2) [1..5] -- [3, 4, 5, 6, 7]

-- Fold (`inject` in einigen Sprachen)
-- Foldl1 bedeutet: fold von links nach rechts und nehme den ersten
-- Wert der Liste als Basiswert für den Akkumulator.
foldl1 (\acc x -> acc + x) [1..5] -- 15

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-- 4. Mehr Funktionen
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-- currying: Wenn man nicht alle Argumente an eine Funktion übergibt,
-- so wird sie eine neue Funktion gebildet ("curried").
-- Es findet eine partielle Applikation statt und die neue Funktion
-- nimmt die fehlenden Argumente auf.

add a b = a + b
foo = add 10 -- foo ist nun Funktion die ein Argument nimmt und 10 addiert
foo 5 -- 15

-- Ein alternativer Weg
foo = (+10)
foo 5 -- 15

-- Funktionskomposition
-- Die (.) Funktion verkettet Funktionen.
-- Zum Beispiel, die Funktion Foo nimmt ein Argument, addiert 10 dazu und
-- multipliziert dieses Ergebnis mit 4.
foo = (*4) . (+10)

-- (5 + 10) * 4 = 60
foo 5 -- 60


-- Haskell hat einen Operator `$`, welcher Funktionsapplikation durchführt.
-- Im Gegenzug zu der Standard-Funktionsapplikation, welche linksassoziativ ist
-- und die höchstmögliche Priorität von "10" hat, ist der `$`-Operator
-- rechtsassoziativ und hat die Priorität 0. Dieses hat (i.d.R.) den Effekt,
-- dass der `komplette` Ausdruck auf der rechten Seite als Parameter für die
-- Funktion auf der linken Seite verwendet wird.
-- Mit `.` und `$` kann man sich so viele Klammern ersparen.

(even (fib 7)) -- false

-- Äquivalent:
even $ fib 7 -- false

-- Funktionskomposition:
even . fib $ 7 -- false

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-- 5. Typensystem
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-- Haskell hat ein sehr starkes Typsystem.
-- Alles hat einen Typ und eine Typsignatur.

-- Einige grundlegende Typen:
5 :: Integer
"hello" :: String
True :: Bool

-- Funktionen haben genauso Typen.
-- `not` ist Funktion die ein Bool annimmt und ein Bool zurückgibt:
-- not :: Bool -> Bool

-- Eine Funktion die zwei Integer Argumente annimmt:
-- add :: Integer -> Integer -> Integer

-- Es ist guter Stil zu jeder Funktionsdefinition eine
-- Typdefinition darüber zu schreiben:
double :: Integer -> Integer
double x = x * 2

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-- 6. If-Ausdrücke und Kontrollstrukturen
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-- If-Ausdruck:
haskell = if 1 == 1 then "awesome" else "awful" -- haskell = "awesome"

-- If-Ausdrücke können auch über mehrere Zeilen verteilt sein.
-- Die Einrückung ist dabei wichtig.
haskell = if 1 == 1
            then "awesome"
            else "awful"

-- Case-Ausdruck: Am Beispiel vom Parsen von "commandline"-Argumenten.
case args of
  "help" -> printHelp
  "start" -> startProgram
  _ -> putStrLn "bad args"

-- Haskell nutzt Rekursion anstatt Schleifen.
-- map wendet eine Funktion auf jedes Element einer Liste an.

map (*2) [1..5] -- [2, 4, 6, 8, 10]

-- So kann man auch eine for-Funktion kreieren.
for array func = map func array

-- und so benutzt man sie:
for [0..5] $ \i -> show i

-- wir hätten sie auch so benutzen können:
for [0..5] show

-- foldl oder foldr reduzieren Listen auf einen Wert.
-- foldl <Funktion> <initialer Wert> <Liste>
foldl (\x y -> 2*x + y) 4 [1,2,3] -- 43

-- die Abarbeitung sieht so aus:
(2 * (2 * (2 * 4 + 1) + 2) + 3)

-- foldl ist linksseitig und foldr rechtsseitig.
foldr (\x y -> 2*x + y) 4 [1,2,3] -- 16

-- die Abarbeitung sieht so aus:
(2 * 1 + (2 * 2 + (2 * 3 + 4)))

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-- 7. Datentypen
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-- So kann man seine eigenen Datentypen in Haskell anlegen:

data Color = Red | Blue | Green

-- Nun können wir sie in einer Funktion benutzen.

say :: Color -> String
say Red = "You are Red!"
say Blue = "You are Blue!"
say Green =  "You are Green!"

-- Datentypen können auch Parameter aufnehmen:

data Maybe a = Nothing | Just a

-- Diese sind alle vom Typ Maybe:
Just "hello"    -- vom Typ `Maybe String`
Just 1          -- vom Typ `Maybe Int`
Nothing         -- vom Typ `Maybe a` für jedes `a`

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-- 8. Haskell IO
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-- IO kann nicht völlig erklärt werden ohne Monaden zu erklären,
-- aber man kann die grundlegenden Dinge erklären.

-- Wenn eine Haskell Programm ausgeführt wird, so wird `main` aufgerufen.
-- Diese muss etwas vom Typ `IO ()` zurückgeben. Zum Beispiel:

main :: IO ()
main = putStrLn $ "Hello, sky! " ++ (say Blue)
-- putStrLn hat den Typ String -> IO ()

-- Es ist am einfachsten, wenn man sein Programm als Funktion von
-- String nach String implementiert.
-- Zum Beispiel die Funktion interact :: (String -> String) -> IO ()
-- nimmt einen Text, tut etwas damit und gibt diesen wieder aus.

countLines :: String -> String
countLines = show . length . lines

main' = interact countLines

-- Man kann den Typ `IO ()` als Repräsentation einer Sequenz von
-- Aktionen sehen, die der Computer abarbeiten muss.
-- Wie bei einem Programm das in einer Imperativen Sprache geschrieben wurde.
-- Mit der `do` Notation können Aktionen verbunden werden.

sayHello :: IO ()
sayHello = do
   putStrLn "What is your name?"
   name <- getLine -- eine Zeile wird geholt und
                   -- an die Variable "name" gebunden
   putStrLn $ "Hello, " ++ name

-- Übung: Schreibe deine eigene Version von `interact`,
-- die nur eine Zeile einliest.

-- `sayHello` wird niemals ausgeführt, nur `main` wird ausgeführt.
-- Um `sayHello` laufen zulassen kommentiere die Definition von `main`
-- aus und ersetze sie mit:
--     main = sayHello

-- Lass uns untersuchen wie `getLine` arbeitet.
-- Der Typ ist: getLine :: IO String
-- Man kann sich vorstellen das der Wert vom Typ `IO a` ein
-- Programm repräsentiert das etwas vom Typ `a` generiert.
-- Der Wert wird mit `<-` gespeichert und kann wieder benutzt werden.
-- Wir könne auch eigene Funktionen vom Typ `IO String` definieren:

action :: IO String
action = do
   putStrLn "This is a line. Duh"
   input1 <- getLine
   input2 <- getLine
   -- Der Typ von `do` ergibt sich aus der letzten Zeile.
   -- `return` ist eine Funktion und keine Schlüsselwort
   return (input1 ++ "\n" ++ input2) -- return :: String -> IO String

-- Nun können wir `action` wie `getLine` benutzen:

main'' = do
    putStrLn "I will echo two lines!"
    result <- action
    putStrLn result
    putStrLn "This was all, folks!"

-- Der Typ `IO` ist ein Beispiel für eine Monade.
-- Haskell benutzt Monaden Seiteneffekte zu kapseln und somit
-- eine rein funktional Sprache zu sein.
-- Jede Funktion die mit der Außenwelt interagiert (z.B. IO)
-- hat den Typ `IO` in seiner Signatur.
-- Damit kann man zwischen "reinen" Funktionen (interagieren nicht
-- mit der Außenwelt oder ändern ihren Zustand) und Anderen unterscheiden.

-- Nebenläufigkeit ist in Haskell sehr einfach, da reine Funktionen
-- leicht nebenläufig arbeiten können.

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-- 9. Die Haskell REPL
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-- Starte die REPL mit dem Befehl `ghci`
-- Nun kann man Haskell Code eingeben.
-- Alle neuen Werte müssen mit `let` gebunden werden:

let foo = 5

-- `:t` zeigt den Typen von jedem Wert an:

>:t foo
foo :: Integer

-- Auch jede `IO ()` Funktion kann ausgeführt werden.

> sayHello
What is your name?
Friend!
Hello, Friend!

qsort [] = []
qsort (p:xs) = qsort lesser ++ [p] ++ qsort greater
    where lesser  = filter (< p) xs
          greater = filter (>= p) xs