アクティブ パターン (F#)
アクティブ パターンでは、入力データを分割する名前付きパーティションを定義できます。これによって、判別共用体の場合と同様に、パターン マッチ式でそれらの名前を使用できます。アクティブ パターンを使用すると、パーティションごとにカスタマイズした方法でデータを分解できます。
// Complete active pattern definition.
let (|identifer1|identifier2|...|) [ arguments ] = expression
// Partial active pattern definition.
let (|identifier|_|) [ arguments ] = expression
解説
前の構文の identifier は、arguments で表される入力データのパーティションの名前、つまり引数のすべての値のセットのサブセットの名前です。アクティブ パターンの定義に含めることができるパーティションの数は最大 7 つです。expression には、データを分解する形式を記述します。アクティブ パターンの定義を使用すると、引数として指定した値が属する名前付きパーティションを決定するための規則を定義できます。(| および |) の記号をバナナ クリップと呼び、この種類の let 束縛で作成された関数をアクティブ レコグナイザーと呼びます。
たとえば、引数が指定された次のようなアクティブ パターンがあるとします。
let (|Even|Odd|) input = if input % 2 = 0 then Even else Odd
このアクティブ パターンを、次のようにしてパターン マッチ式で使用することができます。
let TestNumber input =
match input with
| Even -> printfn "%d is even" input
| Odd -> printfn "%d is odd" input
TestNumber 7
TestNumber 11
TestNumber 32
このプログラムによって、次のような出力が生成されます。
7 is odd
11 is odd
32 is even
また、アクティブ パターンを使用すると、基になるデータは同じでも表現が異なる場合などに、複数の方法でデータ型を分解することができます。たとえば、Color オブジェクトは RGB 表現や HSB 表現に分解できます。
open System.Drawing
let (|RGB|) (col : System.Drawing.Color) =
( col.R, col.G, col.B )
let (|HSB|) (col : System.Drawing.Color) =
( col.GetHue(), col.GetSaturation(), col.GetBrightness() )
let printRGB (col: System.Drawing.Color) =
match col with
| RGB(r, g, b) -> printfn " Red: %d Green: %d Blue: %d" r g b
let printHSB (col: System.Drawing.Color) =
match col with
| HSB(h, s, b) -> printfn " Hue: %f Saturation: %f Brightness: %f" h s b
let printAll col colorString =
printfn "%s" colorString
printRGB col
printHSB col
printAll Color.Red "Red"
printAll Color.Black "Black"
printAll Color.White "White"
printAll Color.Gray "Gray"
printAll Color.BlanchedAlmond "BlanchedAlmond"
上のプログラムによって、次のような出力が生成されます。
Red
R: 255 G: 0 B: 0
H: 0.000000 S: 1.000000 B: 0.500000
Black
R: 0 G: 0 B: 0
H: 0.000000 S: 0.000000 B: 0.000000
White
R: 255 G: 255 B: 255
H: 0.000000 S: 0.000000 B: 1.000000
Gray
R: 128 G: 128 B: 128
H: 0.000000 S: 0.000000 B: 0.501961
BlanchedAlmond
R: 255 G: 235 B: 205
H: 36.000000 S: 1.000000 B: 0.901961
これらの 2 つの方法を組み合わせてアクティブ パターンを使用することで、データを最適な形式に分割および分解し、計算に最も適した形式で、適切なデータに対して適切な計算を実行することができます。
結果のパターン マッチ式を使用すると、複雑になりやすい分岐やデータ分析のコードが大幅に簡素化された、非常に読みやすい形式でデータを記述することができます。
パーシャル アクティブ パターン
場合によっては、入力領域の一部だけを分割することが必要になります。その場合は、ある入力には一致するが、別の入力には一致しない各パターンで構成された、一連の部分的なパターンを記述します。必ずしも値を生成しないアクティブ パターンを、パーシャル アクティブ パターンと呼びます。これらには、オプション型の戻り値があります。パーシャル アクティブ パターンを定義するには、バナナ クリップ内のパターンのリストの末尾にワイルドカード文字 (_) を使用します。パーシャル アクティブ パターンを使用したコード例を次に示します。
let (|Integer|_|) (str: string) =
let mutable intvalue = 0
if System.Int32.TryParse(str, &intvalue) then Some(intvalue)
else None
let (|Float|_|) (str: string) =
let mutable floatvalue = 0.0
if System.Double.TryParse(str, &floatvalue) then Some(floatvalue)
else None
let parseNumeric str =
match str with
| Integer i -> printfn "%d : Integer" i
| Float f -> printfn "%f : Floating point" f
| _ -> printfn "%s : Not matched." str
parseNumeric "1.1"
parseNumeric "0"
parseNumeric "0.0"
parseNumeric "10"
parseNumeric "Something else"
この例の出力は、次のようになります。
1.100000 : Floating point
0 : Integer
0.000000 : Floating point
10 : Integer
Something else : Not matched.
パーシャル アクティブ パターンを使用する場合は、それぞれの選択が非結合になる、つまり互いに重ならないことがありますが、必ずしもそうである必要はありません。たとえば、次の例のパターン Square とパターン Cube は非結合にはなっていません。一部の値は、64 のように、2 乗と 3 乗の両方であるためです。次のプログラムでは、2 乗と 3 乗の両方である 1000000 までのすべての整数が出力されます。
let err = 1.e-10
let isNearlyIntegral (x:float) = abs (x - round(x)) < err
let (|Square|_|) (x : int) =
if isNearlyIntegral (sqrt (float x)) then Some(x)
else None
let (|Cube|_|) (x : int) =
if isNearlyIntegral ((float x) ** ( 1.0 / 3.0)) then Some(x)
else None
let examineNumber x =
match x with
| Cube x -> printfn "%d is a cube" x
| _ -> ()
match x with
| Square x -> printfn "%d is a square" x
| _ -> ()
let findSquareCubes x =
if (match x with
| Cube x -> true
| _ -> false
&&
match x with
| Square x -> true
| _ -> false
)
then printf "%d \n" x
[ 1 .. 1000000 ] |> List.iter (fun elem -> findSquareCubes elem)
出力は次のとおりです。
1
64
729
4096
15625
46656
117649
262144
531441
1000000
パラメーター化されたアクティブ パターン
アクティブ パターンは、照合する項目の引数を常に、少なくとも 1 つは受け取りますが、それ以外にも追加の引数を受け取ることがあります。そのようなアクティブ パターンを、パラメーター化されたアクティブ パターンと呼びます。追加の引数を使用すると、一般的なパターンを特別なものにすることができます。たとえば、正規表現を使用して文字列を解析するアクティブ パターンには、次のコードのように、追加のパラメーターとして正規表現が含まれることがよくあります。また、このコードでは、前のコード例で定義したパーシャル アクティブ パターン Integer も使用しています。この例では、 ParseRegex 通常のアクティブ パターンをカスタマイズするために使用する文字列はさまざまな日付形式の正規表現されます。アクティブ パターン Integer を使用して、一致する文字列を、DateTime コンストラクターに渡すことができる整数に変換しています。
open System.Text.RegularExpressions
// ParseRegex parses a regular expression and returns a list of the strings that match each group in
// the regular expression.
// List.tail is called to eliminate the first element in the list, which is the full matched expression,
// since only the matches for each group are wanted.
let (|ParseRegex|_|) regex str =
let m = Regex(regex).Match(str)
if m.Success
then Some (List.tail [ for x in m.Groups -> x.Value ])
else None
// Three different date formats are demonstrated here. The first matches two-
// digit dates and the second matches full dates. This code assumes that if a two-digit
// date is provided, it is an abbreviation, not a year in the first century.
let parseDate str =
match str with
| ParseRegex "(\d{1,2})/(\d{1,2})/(\d{1,2})$" [Integer m; Integer d; Integer y]
-> new System.DateTime(y + 2000, m, d)
| ParseRegex "(\d{1,2})/(\d{1,2})/(\d{3,4})" [Integer m; Integer d; Integer y]
-> new System.DateTime(y, m, d)
| ParseRegex "(\d{1,4})-(\d{1,2})-(\d{1,2})" [Integer y; Integer m; Integer d]
-> new System.DateTime(y, m, d)
| _ -> new System.DateTime()
let dt1 = parseDate "12/22/08"
let dt2 = parseDate "1/1/2009"
let dt3 = parseDate "2008-1-15"
let dt4 = parseDate "1995-12-28"
printfn "%s %s %s %s" (dt1.ToString()) (dt2.ToString()) (dt3.ToString()) (dt4.ToString())
このコードの出力は、次のようになります。
12/22/2008 12:00:00 AM 1/1/2009 12:00:00 AM 1/15/2008 12:00:00 AM 12/28/1995 12:00:00 AM