Clases y Mdulos en Haskell

1
Clases y Módulos en Haskell
2
Índice de contenidos

• Clases tipo y Sobrecarga
• Una perspectiva diferente
• Diferencias con otros lenguajes
• Clases estándar de Haskell
• 4.1-Ejemplo, la clase Show
• Instancias derivadas
• Módulos

3
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Por qué sobrecargar?

4
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Supongamos que en Haskell no hubiese
  sobrecarga, y que quisiésemos comprobar si un
  elemento particular es miembro de una lista de
  tipo Bool.

5
1.Clases tipo y Sobrecarga

• En ese caso la función quedaría así
• elemBool Bool -gt Bool -gt Bool
• elemBool x False
• elemBool x (yys)
• (x Bool y) elemBool x ys

6
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Como vemos, tendríamos que escribir
• Bool
• para definir la función de igualdad sobre Bool.
• Si ahora quisiésemos definir una función
  similar pero para el caso de los enteros
• elemInt Int -gt Int -gt Bool
• sería igual que la anterior pero cambiando
• Int por Bool

7
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Una solución a nuestro problema es hacer de
  la función de igualdad un parámetro más que se le
  pase a la función
• elemGen (a -gt a -gt Bool) -gt a gt a -gt Bool
• Inconvenientes
• Demasiado general
• Poca legilibilidad

8
1.Clases tipo y Sobrecarga

• La alternativa consiste en definir una función
  que use la igualdad sobrecargada
• elem a -gt a -gt Bool
• Ventajas
• Reusabilidad
• Programas más legibles

9
1.Clases tipo y Sobrecarga

• . En Haskell las clases tipo proporcionan una
  forma estructurada de controlar la sobrecarga.
• Nos permiten declarar aquellos tipos que son
  instancias de las clases, así como proporcionar
  definiciones a las operaciones sobrecargadas que
  se asocian a la clase. Para el ejemplo anterior
•   class Eq a where
• () a -gt a -gt Bool
• un tipo a es una instancia de la clase Eq si
  existe una operación definida sobre el tipo
  a.

10
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Los miembros de una clase son llamados
  instancias. Para el ejemplo anterior, serían
  instancias de la clase Eq
• Int, Float, Bool, Char
• Tuplas de los anteriores (Int, Bool), Char

11
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Para expresar restricciones de tipo
  utilizaremos lo que se conoce con el nombre de
  contexto. Estos contextos se sitúan al comienzo
  de la expresión de tipos. Por ejemplo si queremos
  la función
•   Elem ( Eq a ) gt a -gt a -gt Bool
• se tiene que cumplir que el tipo de a tiene
  que ser instancia del tipo Eq. Esta
  característica debe ser usada en el ejemplo de la
  declaración de elem, es decir incluir una
  restricción de contexto

12
1.Clases tipo y Sobrecarga

• cómo podemos especificar que tipos son
  instancias de la clase Eq ?
• Instance Eq Bool where
• True True True
• False False True
• _ _ False

13
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Para el caso de los enteros
• instance Eq Integer where
• x y x integerEq y
•  
• La declaración de la función es conocida
  con el nombre de método

14
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Otro ejemplo, tipo recursivo Tree
• data Tree a Leaf a Branch (Tree a) (Tree a)
• instance (Eq a) gt Eq (Tree a) where
• Leaf a Leaf b a b
• (Branch l1 r1)(Branch l2 r2) (l1l2) (r1
  r2)
• _ _ False
• Además se utiliza el contexto (Eq a) porque
  las hojas son igualadas mediante ese operador.

15
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Otra declaración de la clase Eq podría ser
•  
• class Eq a where
• ( ), (/) a -gt a -gt Bool
• x / y not (x y)

lt-Método por defecto
Cuando en una instancia particular de una clase
se omite el método de una determinada operación
se emplea el método por defecto definido en la
declaración de la clase.
16
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Haskell también puede soportar extensión de
  clases, por ejemplo podemos definir una clase Ord
  que herede todas las operaciones de la clase Eq.
  La clase Ord sería la siguiente
•  
• class (Eq a) gt Ord a where
• (lt), (lt), (gt), (gt) a -gt a -gt Bool
• max, min a -gt a -gt a

Eq es una superclase de Ord.
17
1.Clases tipo y Sobrecarga

• Ventajas de la extensión de clases

• Escribir contextos cortos
• (Ord a) en lugar de (Eq a, Ord a)

• Uso de los métodos de superclase para definir los
  de subclase.
• x lt y x lt y x / y

Ejemplo de uso para Quicksort
18
1.Clases tipo y Sobrecarga

• También Haskell nos permite utilizar herencia
  múltiple, es decir una clase puede tener más de
  una superclase, ejemplo
•  
• class (Eq a, Show a) gt C a where

19
2.Una perspectiva diferente

• Las clases capturan un conjunto de
  operaciones. Un objeto particular puede ser una
  instancia de una clase y tendrá los métodos
  correspondiente a las operaciones de la clase.
  Las clases pueden estar relacionadas por
  herencia, formando así superclases y subclases y
  permitiendo herencia de operaciones y métodos.

20
3.Diferencias con otros Lenguajes

• Haskell separa la definición de un tipo de la
  definición de métodos asociados con ese tipo.

• Los métodos de clase se corresponden con
  funciones virtuales en clases de C o Java.

• Haskell no soporta el estilo de sobrecarga de
  C, en la cual funciones con diferentes tipos
  comparten un nombre común.

21
3.Diferencias con otros Lenguajes

• C y Java agrega información para identificar
  para la representación de un objeto en tiempo de
  ejecución. En Haskell la información es añadida
  lógicamente en lugar de tomar valores físicos a
  través del sistema de tipos.

• En Haskell no hay una clase base como por ejemplo
  la Object en Java

22
3.Diferencias con otros Lenguajes

• Nos ha de quedar claro que los tipos de
  Haskell no son como los objetos de la
  programación orientada a objetos, ya que las
  instancias no contienen un grupo de variables
  cuyo contenido determinará el estado de la
  instancia como ocurre con los objetos de la POO.

23
4.Clases Estándar de Haskell

• En Haskell hay un conjunto de clases ya
  definidas en el Prelude (modulo que carga el
  Haskell por defecto) y los tipos que aparecen en
  el Prelude son instancias de esas clases.

24
4.Clases Estándar de Haskell
25
4.1.Ejemplo Clase Show

• Las instancias de la clase Show son aquellos
  tipos que pueden ser convertidos a String de
  caracteres ( para I/O ).
• show ( 123 ) gt "123"

26
4.1.Ejemplo Clase Show

• El tipo de esta función es
•  
• show (Show a) gt a -gt String

27
4.1.Ejemplo Clase Show

• -Declaración por defecto de la clase Show dada
  en el Prelude. Como se observa, el método a
  modificar será showsPrec puesto que show se basa
  en él.
• class Show a where
• showsPrec Int -gt a -gt String -gt String
• show a -gt String
• showsPrec _ x s (show x) s
• show x showsPrec 0 x ""

28
4.1.Ejemplo Clase Show

• Ejemplo de uso
• Nuestro objetivo es pasar de un dato con tipo
  Tree, a una representación fácilmente legible del
  tipo.

data Tree a Leaf a Branch (Tree a) (Tree a)
29
4.1.Ejemplo Clase Show
En principio vamos a trabajar como si show no
estuviese implementado como método. Por lo que
tendremos que apoyarnos en showsPrec para
implementar la función auxiliar showsTree.

• instance (Show a) gt Show (Tree a) where
• showsPrec _ x s showsTree x s

entero
string
30
4.1.Ejemplo Clase Show

• showsTree (Show a) gt Tree a -gt String -gt
  String
• showsTree (Leaf x) s show x s
• showsTree (Branch l r) s lt (showsTree l s)
  
  
  
  
  
  (showsTree r s) gt

31
4.1.Ejemplo Clase Show

• Como normalmente nos encontraremos la clase
  show implementada como método no nos tendremos
  que preocupar del manejo de los parámetros de
  showsPrec.
• Así pues, el ejemplo anterior queda más sencillo
  y legible, incluso si no hacemos una función
  auxiliar (otrora showsTree).

32
4.1.Ejemplo Clase Show

• instance (Show a) gt Show (Tree a) where
• show (Leaf x) show x
• show (Branch l r) lt (show l)
• (show r) gt

33
4.2.Ejemplo Clase Read

• La clase Read proporciona las operaciones para
  realizar el paso contrario de Show, pasar de un
  String de caracteres a valores del tipo que
  estemos tratando.

Su tipo es read (Read a) gt String -gt a
Ejemplo de uso read ("123") gt 123
34
5. Instancias Derivadas

• Si queremos generar una instancia de la clase
  Eq para el tipo Tree, tendríamos que utilizar una
  declaración de instancia y tendríamos que definir
  los métodos correspondientes para el tipo, el
  resultado sería el siguiente

instance (Eq a) gt Eq (Tree a) where (Leaf x)
(Leaf y) x y (Branch l r)
(Branch l' r') l l' r r' _
_ False
35
5. Instancias Derivadas

• Esto se puede simplificar en la propia definición
  del dato
• data Tree a Leaf a
• Branch (Tree a) (Tree a)
  deriving Eq

36
5. Instancias Derivadas

• Podemos generar instancias de las clases Ord,
  Enum, Read, Show y en general de todas las
  clases estándar de Haskell simplemente utilizando
  la cláusula deriving. Podemos especificar más de
  una clase, en ese caso todos los nombres deben
  estar entre paréntesis y separados por coma.

37
6. Módulos

• Un módulo en Haskell cumple el doble objetivo de
  controlar el espacio de nombres y de crear
  estructuras de datos.
• Un módulo puede contener todas las declaraciones
  del lenguaje sentencias, declaraciones de tipo
  y datos, declaraciones de clases e instancias,
  definición de funciones, etc.. Las declaraciones
  de importación deben aparecer al principio, el
  resto pueden aparecer en cualquier orden.
• Más de un módulo puede residir en un simple
  fichero.

38
6. Módulos

• module Tree ( Tree(Leaf,Branch), fringe ) where
•  
• data Tree a Leaf a Branch (Tree a) (Tree a)
•  
• fringe Tree a -gt a
• fringe (Leaf x) x
• fringe (Branch left right) fringe left
  fringe right

LISTA DE EXPORTACIONES
39
6. Módulos

• Si la lista de exportaciones es omitida, todas
  las declaraciones del módulo serán exportadas.
• Los nombres de los constructores y del tipo han
  sido agrupados, esto se podría reducir si ponemos
  Tree (...).
• Cualquier nombre en el ámbito del módulo puede
  ser exportado. Los elementos que están siendo
  importados o exportados se denominan entidades.

El módulo Tree puede ser importado desde otro
módulo   module Main (main) where import Tree
( Tree(Leaf,Branch), fringe ) main print
(fringe (Branch (Leaf 1) (Leaf 2)))
40
6.1. Nombres Cualificados

• los nombre cualificados son usados para resolver
  el problema de que diferentes entidades compartan
  el mismo nombre.
• Por ejemplo si tenemos otra declaración para
  fringe (visto anteriormente).

module Fringe(fringe) where import
Tree(Tree(..)) fringe Tree a -gt a Una
definición diferente para fringe fringe (Leaf x)
x fringe (Branch x y) fringe x
41
6.1. Nombres Cualificados

• module Main where
• import Tree ( Tree(Leaf,Branch), fringe )
• import qualified Fringe ( fringe )
• main do print (fringe (Branch (Leaf 1) (Leaf
  2)))
• print (Fringe.fringe (Branch (Leaf 1) (Leaf 2)))

Se usa qualified a la hora de importar Deberá ir
precedido por un punto y el nombre del módulo
del que viene.
42
6.2. Tipos Abstractos de Datos

• Los módulos proporcionan la única manera de
  construir tipos abstractos de datos (TAD) en
  Haskell. La característica principal de los TADs
  es que la representación de los tipos se oculta
  todas las operaciones de los TADs son hechas a un
  nivel abstracto el cual no depende de la
  representación.

43
6.2. Tipos Abstractos de Datos

• Por ejemplo, para el tipo tree una posible
  representación mediante un TAD es la siguiente
• data Tree a sólo el nombre del tipo
• leaf a -gt Tree a
• branch Tree a -gt Tree a -gt Tree a
• cell Tree a -gt a
• left, right Tree a -gt Tree a
• isLeaf Tree a -gt Bool

44
6.2. Tipos Abstractos de Datos

• Lo que el usuario no conocerá será la
  representación del tipo Tree y la implementación
  de las diferentes operaciones ya que todo esto
  aparecería en un módulo similar al siguiente del
  cual el usuario solo tiene que importar.

45
6.2. Tipos Abstractos de Datos

• module TreeADT (Tree, leaf, branch, cell,
• left, right, isLeaf) where
•  
• data Tree a Leaf a Branch (Tree
  a) (Tree a)
• leaf Leaf
• branch Branch
• cell (Leaf a) a
• left (Branch l r) l
• right (Branch l r) r
• isLeaf (Leaf _) True
• isLeaf _ False

46
6.2. Tipos Abstractos de Datos

• Ventajas
• -Ocultación de información.
• -Posibilidad de cambiar la representación del
  tipo sin afectar a los usuarios del tipo.

47
FIN

• Presentación por Pedro González Cuadrado
• Curso 2002/2003