Clojure 入門

author: ka
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- GitHub: kaosf
date: 2014-02-09

Clojure とは

JVM の上で動く言語の一つ

Lisp

Leiningen

これから Leiningen というツールを使ってClojure という言語での

プログラムを書いて実行
プロジェクトを作成
ライブラリを作成
アプリケーションを動かす

などの操作を行う

Leiningen (2)

Leiningen は他にも依存しているライブラリをインストールしたり実行可能なファイルを作成したり出来る

プラグインで機能拡張も出来る

How to install JDK

Ubuntu

sudo aptitude install openjdk-7-jdk

Fedora

sudo yum install -y java-1.7.0-openjdk java-1.7.0-openjdk-devel

他のディストリビューションでもOpenJDK 7 をインストールすれば OK

How to install JDK

Windows or Mac

Oracle のサイトから DL & Install

How to install Leiningen

Linux or Mac

cd $HOME/local/bin
wget https://raw.github.com/technomancy/leiningen/stable/bin/lein
chmod +x lein
./lein

何処か PATH の通ったところに lein をダウンロードして実行権限を与えて実行

How to install Leiningen

Windows

leiningen-win-installer

ここに従えば OK

JDK のインストールも必要です

Lisp とは

世界で二番目に古いプログラミング言語

S-Expression (S 式) で記述する

S は Symbol

ポーランド記法

前置記法とも言う

関数 (演算子も関数と考える) を前置する

我々が普段算数・数学で使うのは中置記法

ポーランド記法の例 1

中置: 1 + 2

前置: (+ 1 2)

ポーランド記法の例 2

中置: 1 + 2 * 3

前置: (+ 1 (* 2 3))

演算子の優先順位を考える必要が無い

ポーランド記法の例 3

f という関数があり整数二つを引数にとるとする

数学・C 言語など: f(1, 2)

ポーランド記法: (f 1 2)

Lisp の特徴

コードとデータが等価

マクロという強力な機能(いわゆる C 言語等のマクロとは出来ることのレベルが違う)

Clojure プログラムの動かし方

REPL (Read Evaluate Print Loop) を使う

lein repl

で起動する

Windows の方はアプリケーションとしても用意されている

前置記法を実際に書く

REPL で

(+ 1 2)

と打ってみよう

が返ってくる

実際に書く (2)

(* 2 3)

これは当然

になる

実際に書く (3)

(+ (* 3 4) 5)

3 掛ける 4 の 12 に 5 を足して

となる

ファイルに記述して実行

a.clj を用意して

(+ (+ 1 (* 2 3)) (* 4 5))

とでも書いておく

これは (1 + (2 * 3)) + (4 * 5) 相当である

REPL から実行

(load-file "a.clj")

とすれば OK

になったはず

変数定義

(def x 10)

これで 10 という値に x が束縛された

x ;-> 10

これで x 自体が評価される

(+ x 20) ;-> 30

これは (+ 10 20) と同等である

; から行末まではコメントである

;-> 10 と書いてあるのは評価した結果が 10 になったということ

この書き方は他の言語でもよくある

関数定義

(defn f [x] (+ x 1))

これで引数 x に 1 を足す関数 f が定義された

(f 2) ;-> 3

先ほどの説明のようにこれでf に引数として 2 を渡すことになる

関数定義

(defn g [x y] (+ (* x 10) y))

2 引数以上の関数は上記のように定義する

(g 1 2) ;-> 12

これで x に 1, y に 2 が渡される

無名関数

(fn [x] (+ x 1))

名前の無い関数

どうやって呼び出す

もしもその関数に f という名前が付いていれば

(f 1)

で良い

ならば

((fn [x] (+ x 1)) 1) ;-> 2

で良い

first rest 関数

(first '(1 2 3 4)) ;-> 1

これでリストの先頭の 1 が取れる

(rest '(1 2 3 4)) ;-> (2 3 4)

これでリストの先頭以外の残り (2 3 4) が取れる

他の Lisp ではこの関数は car cdr として存在したりする

cons 関数

(cons 1 '(2 3 4)) ;-> (1 2 3 4)

1 つの要素とリストを連結して新しいリストを作る

cons は construct の略

リストの正体

(1 2 3 4)

というリストは

(cons 1 (cons 2 (cons 3 (cons 4 '()))))

という形になっている

first と rest は (cons x y) について

(first (cons x y)) ;-> x
(rest (cons x y)) ;-> y

という関係を持っている

直接 n 番目の要素にアクセス

nth という関数がある

(nth '(10 20 30 40) 2) ;-> 30

2 番目だけは second という関数もある

(second '(10 20 30 40)) ;-> 20

条件分岐

(if true 1 2) ;-> 1

(if false 3 4) ;-> 4

(if (= 1 2) 10 20) ;-> 20

リスト操作の種々の関数

map

全要素に特定の関数を適用した結果のリストを得る

(map (fn [x] (* x 2)) '(1 2 3)) ;-> (2 4 6)

reduce

全要素を特定の関数で畳み込む

(reduce + 0 '(1 2 3)) ;-> 6

(+ (+ (+ 0 1) 2) 3)

と等価になる

余談

※実際は + は可変長引数関数であり (+ 1 2 3) で 6 になる

reduce 例 2

(reduce (fn [x y] (+ (* x 10) y)) 0 '(1 2 3))

これは

(defn f [x y] (+ (* x 10) y))
(f (f (f 0 1) 2) 3)

と等価なので 123 となる

filter

全要素を特定の関数でフィルタリングして残ったもののみで構成されたリストを得る

(filter (fn [x] (>= x 5)) '(1 2 3 4 5 6 7 8 9)) ;-> (5 6 7 8 9)

無限リスト

遅延評価の仕組みのおかげで無限長のリストを扱える

(repeat 1) ;-> (1 1 1 1 1 1 1 ...)

このままでは REPL が応答しなくなる (Ctrl + C で中断可能)

repeat

与えられた引数を無限に要素に持つリストを返す

(repeat 10) ;-> (10 10 10 ...)

cycle

与えられた引数のリストを繰り返す無限長リストを返す

(cycle '(1 2 3)) ;-> (1 2 3 1 2 3 1 2 3 ...)

iterate

与えられた関数を繰り返し適用して得られる要素が並ぶリストを返す

(iterate (fn [x] (* x 10)) 1) ;-> (1 10 100 1000 10000 ...)

(iterate (fn [x] (+ x 1)) 0) ;-> (0 1 2 3 4 ...)

無限リストから有限の要素を取り出す

take

(take 5 (repeat 1)) ;-> (1 1 1 1 1)

(take 10 (cycle '(3 2 1))) ;-> (3 2 1 3 2 1 3 2 1 3)

もちろん take は有限長のリストにも使える

(take 5 '(1 2 3 4 5 6 7)) ;-> (1 2 3 4 5)

文字列

"abc" ;-> "abc"

(str "abc" "def") ;-> "abcdef"

str という文字列を作る関数がある

(str 1) ;-> "1"

Hello World!

(println "Hello World!")

println は文字列を行として標準出力に表示する関数

Set

集合

#{1 2 3} ;-> #{1 2 3}

(set '(1 2 3)) ;-> #{1 2 3}

要素追加

(conj #{1 2 3} 4) ;-> #{1 2 3 4}
(conj #{1 2 3} 1) ;-> #{1 2 3}

集合なので同じ要素は 2 つ以上無い

conj は conjunction

Hash-Map

{:a 1 :b 2}

key と value で作られた hash-map

上記の例は :a というキーの値が 1，:b というキーの値が 2 のマップである．

(hash-map :a 1 :b 2) ;-> {:a 1 :b 2}

上記のような作り方もある

キーワード

:a ;-> :a

: に文字列が続く形のものがキーワード

文字列のようなもの

(keyword "a") ;-> :a

このような作り方もある

Map の種々の操作

キーを指定して値を取り出す

(:a {:a 1 :b 2}) ;-> 1

Clojure ではキーワードが Map を引数にとる関数のように振る舞える

({:a 1 :b 2} :a) ;-> 1

Map もキーワードを引数にとる関数のように振る舞える

今回は説明しないこと

再帰関数
loop recur
名前空間
参照
マクロの作り方

ここから実用的な言語の話をします

プロジェクト作成

Leiningen でアプリケーションのプロジェクトを作成

lein new app myapp

実行可能 jar 作成

cd myapp
lein uberjar

実行してみる

java -jar target/myapp-0.1.0-SNAPSHOT-standalone.jar

Hello, World!

プロジェクトの中身

src/myapp/core.clj がソースファイル

-main という関数が main 関数

ここから起動する

引数を受け取ってみる

(ns myapp.core
  (:gen-class))

(defn -main
  "I don't do a whole lot ... yet."
  [& args]
  (println "Hello, World!"))

次のように改造

(ns myapp.core
  (:gen-class))

(defn -main
  "I don't do a whole lot ... yet."
  [x]
  (println "Hello, World!")
  (println "The argument \"x\" is " x))

引数を与えて実行

java -jar target/myapp-0.1.0-SNAPSHOT-standalone.jar 10

Hello, World!
The argument "x" is  10

ライブラリを使ってみる

math.combinatorics というライブラリがある

clojure/math.combinatorics

数学での順列・組み合わせを扱うライブラリ

依存関係を追加

project.clj を編集する

(defproject myapp ...
  ...
  :dependencies [[org.clojure/clojure "1.5.1"]]
  ...)

以下のように編集

(defproject myapp ...
  ...
  :dependencies [[org.clojure/clojure "1.5.1"]
                 [org.clojure/math.combinatorics "0.0.6"]]
  ...)

combinations 関数

combinations という関数にリストと要素数を渡すとその組み合わせを列挙したリストを返してくれる

たとえば (combinations '(1 2 3) 2) は((1 2) (1 3) (2 3)) と評価される

2 引数を受け取り xCy を計算してみる

main 関数改造

以下の様に改造

(ns myapp.core
  (:gen-class)
  (:require [clojure.math.combinatorics :as combo]))

(defn -main
  "I don't do a whole lot ... yet."
  [x y]
  (println "Hello, World!")
  (println
    (str "x = " x ", y = " y ", xCy = "
      (count (combo/combinations (range 0 (Integer. x)) (Integer. y))))))

改造した箇所について

ライブラリ読み込み

(:require [clojure.math.combinatorics :as combo])

これは今は詳しく説明しません

range 関数

範囲からリストを作成して返す

(range 0 10) ;-> (0 1 2 3 4 5 6 7 8 9)

(range 1 5) ;-> (1 2 3 4)

count 関数

リストの長さ (要素の数) を返す

(count '(1 1 1 1)) ;-> 4
(count '()) ;-> 0

Integer

(Integer. "123") ;-> 123

とりあえずここでは文字列を数字に変えるために使う

こうやって使うもんだと今日だけ覚えて下さい

総括

引数で受け取った x y は文字列なので整数に直し

range でリストを作り

combinations で組み合わせのリストを取得し

その数を数える

動かしてみる

lein uberjar
java -jar target/myapp-0.1.0-SNAPSHOT-standalone.jar 10 2

Hello, World!
x = 10, y = 2, xCy = 45

ライブラリを作ってみる

lein new default mylib

関数を作る

src/mylib/core.clj に以下を追加

(defn f [x] (+ x 1))

ローカルへのインストール

lein install

これでホームディレクトリ (場所は環境によりけり) の.m2 というディレクトリにインストールされる

m2 という名前は Maven 由来

myapp から使ってみる

依存関係追加

project.clj の :dependencies に以下を追加

[mylib/mylib "0.1.0-SNAPSHOT"]

ソース改造

src/myapp/core.clj を以下のように変更

(ns myapp.core
  (:gen-class)
  (:require [clojure.math.combinatorics :as combo])
  (:require [mylib.core :refer :all]))

(defn -main
  "I don't do a whole lot ... yet."
  [x y]
  (println "Hello, World!")
  (println
    (str "x = " x ", y = " y ", xC(y + 1) = "
      (count (combo/combinations (range 0 (Integer. x)) (f (Integer. y)))))))

動かしてみる

lein uberjar
java -jar target/myapp-0.1.0-SNAPSHOT-standalone.jar 10 1

Hello, World!
x = 10, y = 1, xC(y + 1) = 45

今回は説明しないこと

GUI とか
require や ns の詳細
ライブラリを公開する方法

ごめんなさい説明しないのではなく

出来ません

Clojure まだまだ初心者なんです

Web Application 作成

Ring を使って基礎から

Ring とは

Ruby でいう Rack

Python でいう WSGI (こっちはよく知りませんが…)

Compojure

Ring で 0 から構築するのは勉強になる

が時間が掛かりそうなので少しだけ楽をする

Compojure というライブラリを使う

weavejester/compojure

プロジェクト作成

lein new compojure mycompojureapp

動かしてみる

lein ring server-headless

ブラウザで http://localhost:3000 にアクセス

動かしてみる方法その 2

lein ring server

ブラウザも自動で開く

ルーティング追加

(GET "/hoge" [] "GET /hoge")

自動でソースも再読み込みされる

(GET "/hoge/fuga" [] "GET /hoge/fuga")

参考書籍 1

プログラミングClojure 第2版

参考書籍 2

おいしい Clojure 入門

勉強に使えるサイト

4clojure

今回作ったもの

このスライド: kaosf/20140209-clojure-getting-started
myapp: kaosf/20140209-clojure-getting-started-myapp
mylib: kaosf/20140209-clojure-getting-started-mylib
mycompojureapp: kaosf/20140209-clojure-getting-started-mycompojureapp

20140209-clojure-getting-started

kaosf

20140209-clojure-getting-started

0 5 (function() { var po = document.createElement('script'); po.type = 'text/javascript'; po.async = true; po.src = 'https://apis.google.com/js/platform.js'; var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(po, s); })();

20140209-clojure-getting-started

Clojure 入門

Clojure とは

Leiningen

Leiningen (2)

How to install JDK

How to install JDK

How to install Leiningen

How to install Leiningen

Lisp とは

ポーランド記法

ポーランド記法の例 1

ポーランド記法の例 2

ポーランド記法の例 3

Lisp の特徴

Clojure プログラムの動かし方

前置記法を実際に書く

実際に書く (2)

実際に書く (3)

ファイルに記述して実行

REPL から実行

変数定義

コメント

関数定義

関数定義

無名関数

どうやって呼び出す

リスト

first rest 関数

cons 関数

リストの正体

直接 n 番目の要素にアクセス

条件分岐

リスト操作の種々の関数

map

reduce

余談

reduce 例 2

filter

無限リスト

repeat

cycle

iterate

無限リストから有限の要素を取り出す

take

文字列

Hello World!

Set

要素追加

Hash-Map

キーワード

Map の種々の操作

今回は説明しないこと

プロジェクト作成

実行可能 jar 作成

実行してみる

プロジェクトの中身

引数を受け取ってみる

引数を与えて実行

ライブラリを使ってみる

依存関係を追加

combinations 関数

main 関数改造

改造した箇所について

ライブラリ読み込み

range 関数

count 関数

Integer

総括

動かしてみる

ライブラリを作ってみる

関数を作る

ローカルへのインストール

myapp から使ってみる

依存関係追加

ソース改造

0 5