F# 函数式编程之 - 一个例子

经过本系列前面几篇文章对 F# 的介绍，是时候来一个比较小巧的例子了。

这个例子的原文见 https://fsharpforfunandprofit.com/posts/roman-numerals/

将罗马数字转换成普通的十进制数字，完整代码如下：

module Roman =
    type Digit = I | V | X | L | C | D | M
    type Numeral = Numeral of Digit list

    let digitToInt =
        function
        | I -> 1
        | V -> 5
        | X -> 10
        | L -> 50
        | C -> 100
        | D -> 500
        | M -> 1000

    let rec digitsToInt =
        function
        | [] -> 0
        | x::y::tail when x < y ->
            (digitToInt y - digitToInt x) + digitsToInt tail
        | digit::tail ->
            digitToInt digit + digitsToInt tail

    let print digits = digits |> digitsToInt |> printfn "%A"

非常优雅，非常简洁、清晰，可读性强，易扩展易维护，没有变量，不用管理状态，函数没有副作用，不容易出错，而且类型安全，可进行静态类型分析。

上面是一个模块，可以这样使用它：

open type Roman.Digit

Roman.print [I;I;I;I] // 4
Roman.print [I;V]     // 4
Roman.print [V;I]     // 6
Roman.print [I;X]     // 9

[M;C;M;L;X;X;I;X] |> Roman.print // 1979
[M;C;M;X;L;I;V] |> Roman.print   // 1944

本文介绍了一个比较完整的例子，它像一个小点心，希望你也能和我一样初尝 F# 函数式编程的美味。

更新，补充

上面的例子，我说它易扩展易维护，下面我们就对它进行一次小小的扩展试试。

也许你已经发现，上面的例子，输入的参数是一个数组（列表），而不是一个字符串，这让输入很不方便。下面，我们让它能接受字符串。

module Roman =
    type Digit = I | V | X | L | C | D | M
    type Numeral = Numeral of Digit list

    let digitToInt =
        function
        | I -> 1
        | V -> 5
        | X -> 10
        | L -> 50
        | C -> 100
        | D -> 500
        | M -> 1000

    // Digit list -> int
    let rec digitsToInt =
        function
        | [] -> 0
        | x::y::tail when x < y ->
            (digitToInt y - digitToInt x) + digitsToInt tail
        | digit::tail ->
            digitToInt digit + digitsToInt tail

    // Numeral -> int
    // 注意，这里对 Numeral 进行了 unpacking, 即从一个 Numeral 里拆出一个 digits 来。
    let toInt (Numeral digits) = digitsToInt digits

    type ParsedChar =
        | Good of Digit
        | Bad of char

    let parseChar =
        function
        | 'I' -> Good I
        | 'V' -> Good V
        | 'X' -> Good X
        | 'L' -> Good L
        | 'C' -> Good C
        | 'D' -> Good D
        | 'M' -> Good M
        | ch -> Bad ch

    // string -> ParsedChar list
    let toDigitList (s:string) =
        s.ToCharArray()
        |> List.ofArray
        |> List.map parseChar

    // string -> Numeral
    let toNumeral s =
        toDigitList s
        |> List.choose (
            function
            | Good digit -> Some digit
            | Bad ch ->
                eprintfn "%c is not a valid character" ch
                None
            )
        |> Numeral

    let print s =
        s |> toNumeral |> toInt |> printfn "%A"

可见，原来的代码几乎全部照原样保留，直接添加处理字符串的代码即可，然后新增的函数可以非常轻松地调用原有的函数。我们可以这样使用它：

open type Roman.Digit

Roman.print "IIII"
Roman.print "IV"
Roman.print "VI"
Roman.print "IX"

"MCMLXXIX" |> Roman.print
"MCMXLIV" |> Roman.print

"" |> Roman.print
"IIKKMM" |> Roman.print

这个例子还可以继续扩充/改造，因为现在它还不能处理错误的罗马数字，有兴趣的同学请看原文 https://fsharpforfunandprofit.com/posts/roman-numerals/ 我在这里就不补充完整了。