Methoden höherer Ordnung

Methoden höherer Ordnung
L. Piepmeyer: Funktionale Programmierung - Funktionen höherer Ordnung
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Das Grundprinzip
Funktionen werden in der funktionalen
Programmierung wie alle anderen Daten
behandelt.
Daher können Funktionen
 sowohl Argumente,
 als auch Ergebnisse
von Funktionen sein.
In Haskell:
accu f (x:[]) = x
accu f (x:xs) = f x (accu f xs)
accu angewandt auf f und eine Liste
mit nur dem Element x
accu angewandt auf f und eine Liste
mit dem Kopf x und dem Rest xs
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Wie ist das in Java?
In Java werden Methoden anders als andere Daten
behandelt.
Wir lernen eine Möglichkeit kennen, um Methoden zu
definieren, die indirekt
 andere Methoden als Argumente verarbeiten
können oder
 andere Methoden als Ergebnis liefern können.
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Erst einmal was Anderes
Dog[] dogs ={
new Dog("Snoopy", 42, Unit.CM),
new Dog("Bello", 23, Unit.CM),
new Dog("Lassie", 23, Unit.CM)
};
Arrays.sort(dogs);
Was passiert?
ClassCastException nach Comparable
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Vergleichbare Hunde
class Dog implements Comparable<Dog>{
...
public int compareTo(Dog other) {
if(size<other.size) return -1;
else if(size>other.size) return 1;
else return name.compareTo(other.name);
}
}
Jetzt klappt es!
Nach welchen Kriterien wird sortiert?
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Eine flexiblere Lösung
sort(T[] a, Comparator<? super T> c)
public interface Comparator<Dog>{
int compare(Dog dog1, Dog dog2);
}
Wie funktioniert das?
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Eine flexiblere Lösung
class DogComparator implements Comparator<Dog>{
public int compare(Dog dog1, Dog dog2){
if(dog1.equals(dog2)){
return 0;
}
int result = dog1.getName().compareTo(dog2.getName());
if(result!=0){
return result;
}
return dog1.getSize()<dog2.getSize() ? -1 : 1;
}
}
Arrays.sort(dogs, new DogComparator());
Nach welchen Kriterien wird hier sortiert?
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Alles auf Einmal
Arrays.sort(dogs,
new Comparator<Dog>(){
public int compare(Dog dog1, Dog dog2) {
if(dog1.equals(dog2)){return 0;}
final int result
= dog1.getName().compareTo(dog2.getName());
if(result!=0){return result;}
return dog1.getSize()<dogs.getSize() ? -1 : 1;
}
}
);
Anonyme innere Klasse, die Comparator<Dog>
implementiert.
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Entwurfsmuster
 Objektorientierte Programmierung erfordert
einige Erfahrung
 Viele Probleme treten immer wieder auf
 Typische Problemstellungen werden zusammen
mit einer Standardlösung zu einem
Entwurfsmuster zusammengefasst.
 Es gibt einen anerkannten Katalog von Mustern.
 Der Katalog bietet nicht nur Lösungen für
Standardprobleme an, sondern bietet auch eine
Terminologie, die erfahrene Programmierer
kennen.
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Das Strategiemuster
„Definiere eine Familie von Algorithmen, kapsele jeden
einzelnen und mache sie austauschbar.
Das Strategiemuster ermöglicht es, den Algorithmus
unabhängig
̈
von ihn nutzenden Klienten zu variieren.“
Hier:
Algorithmus = compareTo-Methode
Kapsel = Comparator
Klient = sort
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Strategiemuster - Noch ein Beispiel
Thread t = new Thread(
new Runnable(){
public void run() {
while(true)
System.out.println(new Date());
}
}
);
t.start();
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Das Strategiemuster und Funktionale
Auch wenn Java keine Methoden höherer
Ordnung bietet:
Mit Hilfe des Strategiemuster können wir
Methoden höherer Ordnung nachbilden.
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Einfache Codes
Der Cäsar-Code
HELLO
IFMMP
Jeder Buchstabe wir durch seinen alphabetischen
Nachfolger ersetzt.
Erweiterung:
Nicht den unmittelbaren Nachfolger wählen, sondern
den jeweils k-ten Nachfolger
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Funktionen als Objekte erster Klasse
interface Function<T> {
T f(T v);
}
class Coder implements Function<Character>{
private int offset;
public Coder(int offset){this.offset = offset%26;}
public Character f(Character letter) {
if(letter>'Z' || letter<'A'){
throw new IllegalArgumentException(letter.toString());
}
return (char)('A'+(letter-'A'+offset)%26);
}
}
Cäsar entspricht Coder(1)
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Eine Methode höherer Ordnung
String transformer(Function<Character> coder, String text){
final StringBuilder result
= new StringBuilder(text.length());
for(int i=0; i<text.length(); i++){
final Character coded = coder.f(text.charAt(i));
result.append(coded);
}
return result.toString();
}
Der zu verschlüsselnde Text entspricht dem zweiten
Parameter,
Die zeichenweise Abbildung entspricht dem ersten
Parameter
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Beispiel zu Anwendung
transformer(new Coder(23), "HALLO")
Liefert EBIIL
transformer(new Coder(-23), "EBIIL")
Liefert HALLO
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Methode mit einer Methode als Ergebnis
= Methode höherer Ordnung
Function<String> transformer(final Function<Character> coder){
return new Function<String>(){
public String f(String text) {
return transformer(coder, text);
}
};
}
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Beispiel
Function<String> encoder = transformer(
new Coder(23)
);
Function<String> decoder = transformer(
new Coder(-23)
);
System.out.println(decoder.f(encoder.f("HELLO")));
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Alles klar?
Eine Funktion höherer Ordnung
 ist eine Funktion, der man Funktionen als Argument
übergeben
̈
kann oder deren Ergebnis eine Funktion
ist.
 erlaubt es, Funktionen zu verallgemeinern, da Teile
ihrer Funktionalität parametrisiert werden können.
 kann in jeder funktionalen Programmiersprache
benutzt werden.
 gibt es in Java nicht. In Java kann man ersatzweise
mit dem Strategiemuster arbeiten.
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