ゴールデンウィークスペシャル：Elixir チュートリアル (1) 〜パターンマッチ編〜

以前から

気になっていた Elixir という言語について、以下の資料を写経してチュートリアルしてみた。

Elixir入門「第1回：パターンマッチ＆パイプでJSONパースアプリをサクっと書いてみる」 from piacere.ex

www.slideshare.net

その前に Elixir (エリクサー) とは

そこには Erlang が…

Erlang の関数を呼び出せるため、Erlang のシステムにシームレスに統合出来る
Erlang 良い部分(並行性や信頼、耐障害性)をそのまま利用出来る(当然 Erlang の悪い部分も受け継いでしまっているらしい)

特徴

Elixir は Erlang の仮想マシン(BEAM) 上で動作するコンピュータプログラミング言語
関数型言語
Erlang の関数がほぼオーバーヘッド無しに呼べる
OTP(Open Telecom Plataform) = Erlang コンパイラとインタプリタや各種ライブラリをバンドルしている
シンタックスが Ruby と似ている

その他色々… こちらが参考になる。

エコシステム

ライブラリ管理に hex を利用する… Ruby だと gem
ビルドツールに mix を利用する… Ruby だと rake
対話型シェルに iex を利用する… Ruby だと irb
Web Application Framework として Phoenix がメジャー… Ruby だと Rails

で、なんであんたは Elixir をやろうとしたの？

Ruby と似た文法ということで、以前から気になっていた
ギョームでたまに Erlang というワードが耳に入ってくる

チュートリアル

チュートリアル環境

OS は Ubuntu Xenial でお届けします

ubuntu@ubuntu-xenial:~$ cat /etc/lsb-release
DISTRIB_ID=Ubuntu
DISTRIB_RELEASE=16.04
DISTRIB_CODENAME=xenial
DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 16.04.2 LTS"

Elixir は 1.4.1 でお届けします

ubuntu@ubuntu-xenial:~$ elixir --version
Erlang/OTP 19 [erts-8.3] [source-d5c06c6] [64-bit] [smp:2:2] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false]

Elixir 1.4.1

Elixir のインストール

以下を実行して Erlang と Elixir をインストールする。

wget https://packages.erlang-solutions.com/erlang-solutions_1.0_all.deb && sudo dpkg -i erlang-solutions_1.0_all.deb
sudo apt-get update
sudo apt-get install esl-erlang
sudo apt-get install elixir

以下を実行して iex を起動することを確認する。

ubuntu@ubuntu-xenial:~$ iex
Erlang/OTP 19 [erts-8.3] [source-d5c06c6] [64-bit] [smp:2:2] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false]

Interactive Elixir (1.4.1) - press Ctrl+C to exit (type h() ENTER for help)

対話シェルで操作してみる

対話シェル iex を起動して加算や list や map の操作を行ってみる。

iex(1)> 1+2
3
iex(2)> list = [ 123, "abc", 456, true ]
[123, "abc", 456, true]
iex(3)> Enum.sort( list )
[123, 456, true, "abc"]
iex(4)> map = %{ "key2" => "abc", "key1" => 123 }
%{"key1" => 123, "key2" => "abc"}
iex(5)> Enum.sort( map )
[{"key1", 123}, {"key2", "abc"}]
iex(6)>
BREAK: (a)bort (c)ontinue (p)roc info (i)nfo (l)oaded
       (v)ersion (k)ill (D)b-tables (d)istribution

list や map の操作に Enum モジュールを利用している。Enum モジュールには each や empty? 等の関数が用意されていて、さながら Ruby と見紛う。

関数を定義する

新規プロジェクトの作成

新規プロジェクトを以下のように作成する。

mix new sample

以下のように出力される。

* creating README.md
* creating .gitignore
* creating mix.exs
* creating config
* creating config/config.exs
* creating lib
* creating lib/sample.ex
* creating test
* creating test/test_helper.exs
* creating test/sample_test.exs

Your Mix project was created successfully.
You can use "mix" to compile it, test it, and more:

    cd sample
    mix test

Run "mix help" for more commands.

関数の作成

lib/sample.ex を以下のように記述する。

defmodule Sample do
  def sort( values ) do
    Enum.sort( values )
  end
end

関数のビルドと実行

記述したら、以下のコマンドを実行してビルドを行う。

cd sample
iex -S mix

関数のビルドと実行

記述したら、以下のコマンドを実行してビルドを行う。

cd sample
iex -S mix

iex が起動するので、以下のように作成した Sample 関数を実行する。

ubuntu@ubuntu-xenial:/vagrant/elixir/sample$ iex -S mix
Erlang/OTP 19 [erts-8.3] [source-d5c06c6] [64-bit] [smp:2:2] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false]

Interactive Elixir (1.4.1) - press Ctrl+C to exit (type h() ENTER for help)
iex(1)> Sample.sort( [ 5, 1, 3 ])
[1, 3, 5]
iex(2)> Sample.sort [ 5, 1, 3 ] #=> () は省略可能
[1, 3, 5]

おお。

関数の修正と再ビルド

関数は end を省略して 1 行でも記載することが出来る。

defmodule Sample do
  def sort( values ), do: Enum.sort( values )
end

関数を修正したら recompile() を実行して再ビルドする。

iex(3)> recompile()
Compiling 1 file (.ex)
:ok

改めて Sample 関数を実行する。

iex(4)> Sample.sort [ 5, 1, 3 ]
[1, 3, 5]
iex(5)> Sample.sort %{ "key2" => "abc", "key1" => 123 }
[{"key1", 123}, {"key2", "abc"}]

map もキー名でソートすることが出来る。

パターンマッチ

引数でのマッチ

Sample 関数に以下を追加する。

def match( %{ Yes: need } ), do: need

追加したら recompile() する。

iex(7)> recompile()
Compiling 1 file (.ex)
:ok

以下のように Sample 関数を実行する。

iex(8)> Sample.match %{ No: "-", Yes: "we can", NA: "N/A" }
"we can"

マップのYesキーの値を関数の引数だけで実装出来る。ちなみに、Ruby でやろうとすると、以下のような書き方になるんだろうか。

irb(main):001:0> def match(args = {})
irb(main):002:1> p args[:Yes]
irb(main):003:1> end
=> :match
irb(main):004:0> match({ No: "-", Yes: "we can", NA: "N/A" })
"we can"
=> "we can"

あー、改めて、関数の引数だけで値が取り出せるのは便利かも。

複数関数の呼び分け

値でもマッチさせることも可能なので、以下を追加して recompile() する。

def match( %{ Yes: "we can" } ), do: "Barack Obama" # 追加する
def match( %{ Yes: need } ), do: need

Sample 関数を実行してみる。

iex(2)> Sample.match %{ No: "-", Yes: "we can", NA: "N/A" }
"Barack Obama"

ほー。マップのキーをチェックして処理を分岐することが出来ている。これも Ruby でやろうとすると以下のような書き方になるんだろうか。

irb(main):001:0> def match(args = {})
irb(main):002:1> if args[:Yes] == "we can"
irb(main):003:2> p "Barack Obama"
irb(main):004:2> end
irb(main):005:1> end
=> :match
irb(main):006:0> match({ No: "-", Yes: "we can", NA: "N/A" })
"Barack Obama"
=> "Barack Obama"

マッチしない場合

キーが存在しない場合には、以下のようなエラーとなる。

iex(4)> Sample.match %{ No: "-", NA: "N/A" }
** (FunctionClauseError) no function clause matching in Sample.match/1
    (sample) lib/sample.ex:24: Sample.match(%{NA: "N/A", No: "-"})

以下のように関数の引数に _ を指定すると、その他としてマッチ出来るようになる。

def match( %{ Yes: "we can" } ), do: "Barack Obama"
def match( %{ Yes: need } ), do: need
def match(_), do: "Yes...Not EXIST" # 追加する

recompile() して関数を再実行する。

iex(5)> recompile()
Compiling 1 file (.ex)
:ok
iex(6)> Sample.match %{ No: "-", NA: "N/A" }
"Yes...Not EXIST"

例の如く、Ruby で書くと以下のようになるんだろうか。

irb(main):010:0> def match(args = {})
irb(main):011:1> p "Yes...Not EXIST" unless args.has_key?(:Yes)
irb(main):012:1> end
=> :match
irb(main):013:0> match({ No: "-", NA: "N/A" })
"Yes...Not EXIST"
=> "Yes...Not EXIST"

関数内でマッチ

関数の引数では無く、関数内でマッチさせる場合には以下のように書く。

defmodule Sample do
  def match_inner( input_map ) do
    %{ Yes: need } = input_map
    need
  end
end

以下のように引数マッチと同じ結果となる。

iex(10)> Sample.match_inner %{ No: "-", Yes: "we can", NA: "N/A" }
"we can"

引数マッチ版の方がシンプルな気がする。

リストのパターンマッチ

リストは先頭を head で、以降を tail でパターンマッチすることが出来る。

iex(1)> [ head | tail ] = [ 5, 8, 3, 1 ]
[5, 8, 3, 1]
iex(2)> head
5
iex(3)> tail
[8, 3, 1]

わかり易い言葉で書くと head はリストの最初の要素を取り出すことが出来て、tail はその残りを取り出すことが出来る。
以下のようにも書くことが出来るようだ。

iex(10)> list = [1,2,3]
[1, 2, 3]
iex(11)> hd(list)
1
iex(12)> tl(list)
[2, 3]

Ruby だと以下のように書くんだろうか。

irb(main):014:0> list = [ 5, 8, 3, 1 ]
=> [5, 8, 3, 1]
irb(main):015:0> list.first
=> 5
irb(main):016:0> list[-3..-1]
=> [8, 3, 1]

個人的には Elixir も Ruby も直感的な気がする。各コード量的には微々たるものだけど Elixir の方が少ないかもしれない。

リストのパターンマッチ(2)

head と tail を利用することで、リストの巡回（再帰呼び出し）が可能となる。

defmodule Sample do
  def nums( [ head | tail ], rows ) do #...1
    nums( tail, [ head | rows ] )      #...2
  end
  def nums( [], rows ) do              #...3
    rows                               #...4
  end
end

関数を実行すると以下のように出力される。

iex(6)> Sample.nums( [ 5, 8, 3, 1 ], [] )
[1, 3, 8, 5]

少し理解に苦しんだので、以下のように整理した。

リストの先頭を head で、残りを tail でマッチさせる
tail に入っている残りの値の先頭を head でマッチさせる
2 の tail が空になったら 3. が呼ばれで 4. の rows が出力される
正直言って、まだボヤーっとしているので、head と tail はもう少し弄る。
ちなみに、Ruby だと以下のように書くのかな…

irb(main):006:0> list = [5, 8, 3, 1]
=> [5, 8, 3, 1]
irb(main):007:0> new_list = []
=> []
irb(main):008:0> list.each { |l| new_list 
リストのパターンマッチ(2) + 1
もすこし再帰呼び出しをやりたいので、list に格納されている数値の合計を求めてみる。
defmodule Sample do
  def sum_list( [ head | tail ], total ) do #...1
    sum_list( tail, head + total )          #...2
  end
  def sum_list( [], total ) do              #...3
    total                                   #...4
  end
end

おお、なんか理解が出来てきたけど整理。

1. リストの先頭を head で、残りを tail でマッチさせる(初期値は 0)

2. 1 の tail の head と total に格納されている数値を加算(tail が空になるまで繰り返す)

3. 2 の tail が空になったら 3. が呼ばれて 4. の total が出力される

Ruby だと inject メソッドを使って以下のように書くはず。
irb(main):010:0> list = [5, 8, 3, 1]
irb(main):011:0> list.inject(0) { | sum, l | sum + l }
=> 17

おお、シンプル。
ということで
sample.ex
今回のチュートリアルで作成した sample.ex は以下のようになった。
defmodule Sample do
  # def sort( values ) do
  #   Enum.sort( values )
  # end
  def sort( values ), do: Enum.sort( values )
  def match( %{ Yes: "we can" } ), do: "Barack Obama"
  def match( %{ Yes: need } ), do: need
  def match(_), do: "Yes...Not EXIST"
  def match_inner( input_map ) do
    %{ Yes: need } = input_map
    need
  end
  # def nums( [ head | tail ], rows ), do: nums( tail, [ head | rows ] )
  # def nums( [], rows ), do: rows
  def nums( [ head | tail ], rows ) do #...1
    nums( tail, [ head | rows ] )      #...2
  end
  def nums( [], rows ) do              #...3
    rows                               #...4
  end

  def sum_list( [ head | tail ], total ) do
    sum_list( tail, head + total )
  end
  def sum_list( [], total ) do
    total
  end
end

Elixir とは (再掲)

Elixir は Erlang の仮想マシン(BEAM) 上で動作するコンピュータプログラミング言語だが、今回は Erlang を殆ど意識する事が無かった
関数型言語
Erlang の関数がほぼオーバーヘッド無しに呼べるが、こちらも Erlang を呼べなかった
OTP(Open Telecom Plataform) = Erlang コンパイラとインタプリタや各種ライブラリをバンドルしている
シンタックスが Ruby と似ているとのことだが、確かに似ていると思う

引き続き…

参考にさせて頂いた資料はまだまだ続くので、引き続き写経を続けていくぞー。

参考

元記事はこちら

「ゴールデンウィークスペシャル：Elixir チュートリアル (1) 〜パターンマッチ編〜」

ゴールデンウィークスペシャル：Elixir チュートリアル (1) 〜パターンマッチ編〜

以前から

その前に Elixir (エリクサー) とは

そこには Erlang が…

特徴

エコシステム

で、なんであんたは Elixir をやろうとしたの？

チュートリアル

チュートリアル環境

Elixir のインストール

対話シェルで操作してみる

関数を定義する

新規プロジェクトの作成

関数の作成

関数のビルドと実行

関数のビルドと実行

関数の修正と再ビルド

パターンマッチ

引数でのマッチ

複数関数の呼び分け

マッチしない場合

関数内でマッチ

リストのパターンマッチ

リストのパターンマッチ(2)

リストのパターンマッチ(2) + 1

ということで

sample.ex

Elixir とは (再掲)

引き続き…

参考

元記事はこちら

【Google Cloud Next ’24】Google Cloud Next初参戦！！（アメリカ上陸編）

RHEL7を8に, 8を9にインプレースアップグレードする

CloudFormationの変更セットがアップデートされ、リソースの更新前後の値が分かるようになりました！

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【Google Cloud Next ’24】Google Cloud Next初参戦！！（準備編）

ゴールデンウィークスペシャル：Elixir チュートリアル (1) 〜パターンマッチ編〜

以前から

その前に Elixir (エリクサー) とは

そこには Erlang が…

特徴

エコシステム

で、なんであんたは Elixir をやろうとしたの？

チュートリアル

チュートリアル環境

Elixir のインストール

対話シェルで操作してみる

関数を定義する

新規プロジェクトの作成

関数の作成

関数のビルドと実行

関数のビルドと実行

関数の修正と再ビルド

パターンマッチ

引数でのマッチ

複数関数の呼び分け

マッチしない場合

関数内でマッチ

リストのパターンマッチ

リストのパターンマッチ(2)

リストのパターンマッチ(2) + 1

ということで

sample.ex

Elixir とは (再掲)

引き続き…

参考

元記事はこちら

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