Haskell 的高阶函数(Higher-order functions)

本节继续介绍Haskell的知识，本节内容介绍的是高阶函数（Higher-order functions）的概念和应用。高阶函数是指能够接受其他函数作为参数，或者返回函数作为结果的函数。

1. Functions as values（函数作为值）：这指的是将函数本身作为数值一样进行处理，可以将函数赋值给变量。例如，v = (\x -> x+x) 将一个匿名函数赋值给变量 v。

2. Functions as arguments（函数作为参数）：这表明函数可以作为另一个函数的参数传递给函数。例如，map f list 中的 map 函数接受一个函数 f 和一个列表 list 作为参数。

3. List aggregation（列表聚合）：这指的是利用高阶函数来对列表中的元素进行聚合操作，例如 foldr f v list，其中 foldr 是一个将列表从右向左折叠的函数，f 是一个聚合函数，v 是初始值。

4. Composition（函数组合）：函数组合是指将一个函数的输出作为另一个函数的输入。例如，f . g x = f (g x) 表示将函数 g 的输出作为函数 f 的输入。

5. Returning function values（返回函数值）：这指的是函数可以作为其它函数的返回值。例如，f . g 表示将函数 g 的结果作为函数 f 的输入，而 f 本身也是一个函数。

一、Functions as values（函数作为值）：

在 Haskell 中，函数是一等公民，可以像任何其他值一样被操作。例如：

double :: Int -> Int
double x = x + x-- 将函数赋值给变量
v :: Int -> Int
v = double

二、Functions as arguments（函数作为参数）： 

在 Haskell 中，函数可以作为参数传递给其他函数。例如，map 函数接受一个函数和一个列表，并将该函数应用于列表中的每个元素：

-- 定义一个函数
square :: Int -> Int
square x = x * x-- 使用函数作为参数调用 map
squares :: [Int] -> [Int]
squares = map square

三、List aggregation（列表聚合）：

Haskell 提供了 foldr 和 foldl 等函数来对列表进行聚合操作。例如，使用 foldr 对列表求和：

-- 使用 foldr 对列表求和
sumList :: [Int] -> Int
sumList = foldr (+) 0

四、Composition（函数组合）：

函数组合是 Haskell 中非常常见的操作，可以使用 . 运算符来组合两个函数：

-- 函数组合示例
composedFunction :: Int -> Int
composedFunction = square . double

五、Returning function values（返回函数值）：

在 Haskell 中，函数也可以作为结果返回。例如，compose 函数接受两个函数作为参数，并返回它们的组合：

-- 返回函数的函数
compose :: (b -> c) -> (a -> b) -> a -> c
compose f g x = f (g x)

六、High-order function的常见使用 

谈到 Haskell 中的高阶函数时，map、filter 和 foldr 是其中最为常见和有用的函数之一。

1. map：map 函数接受一个函数和一个列表作为参数，然后将该函数应用于列表中的每个元素，并返回应用后的新列表。通常用于对列表中的每个元素进行转换或映射操作

   -- 定义一个函数，将列表中的每个元素加倍
   double :: Int -> Int
   double x = x * 2-- 使用 map 将 double 函数应用于列表中的每个元素
   mappedList = map double [1, 2, 3, 4, 5]  -- 结果为 [2, 4, 6, 8, 10]
   

2. filter：filter 函数接受一个谓词函数（predicate function）和一个列表作为参数，然后返回满足谓词条件的元素组成的新列表。通常用于从列表中筛选出满足特定条件的元素

   -- 定义一个函数，用于判断一个数字是否为偶数
   isEven :: Int -> Bool
   isEven x = x `mod` 2 == 0-- 使用 filter 筛选出列表中的偶数
   filteredList = filter isEven [1, 2, 3, 4, 5]  -- 结果为 [2, 4]

3. foldr：foldr 函数接受一个二元操作函数、一个初始值和一个列表作为参数，然后将该操作函数应用于列表中的每个元素，从右向左地将列表折叠成单一的值，通常用于对列表中的元素进行聚合操作。

   -- 定义一个二元操作函数，用于计算列表中所有元素的和
   add :: Int -> Int -> Int
   add x y = x + y-- 使用 foldr 计算列表中所有元素的和
   sumOfList = foldr add 0 [1, 2, 3, 4, 5]  -- 结果为 15
   

   foldr 是 Haskell 中的一个高阶函数，它的作用是将一个二元操作函数以及一个初始值应用到列表的每个元素上，从右向左地将列表折叠成单一的值。它可以替代一些递归操作，尤其是涉及到列表处理的递归。

   在 Haskell 中，列表通常用递归的方式来处理。例如，我们可以使用递归来计算列表中所有元素的和：

   sumList :: [Int] -> Int
   sumList [] = 0
   sumList (x:xs) = x + sumList xs
   

   然而，使用 foldr 函数，我们可以用更简洁的方式来实现相同的功能：

   sumList :: [Int] -> Int
   sumList = foldr (+) 0
   

   这里的 foldr (+) 0 表示对列表中的每个元素应用 + 函数，并从右向左地将它们加起来，初始值为 0。这样就不再需要显式地使用递归来处理列表了。

   foldr 的一般形式为：

   foldr :: (a -> b -> b) -> b -> [a] -> b
   

   其中，(a -> b -> b) 是一个二元操作函数，b 是初始值，[a] 是待折叠的列表。

   因此，foldr 的作用在于将列表的处理抽象出来，通过提供一个合适的二元操作函数和初始值，可以很方便地对列表进行各种操作，而无需显式地使用递归。