模式匹配
模式匹配本质上是一种分支选择功能，可以在定义函数的时候就进行分支选择，而不是在函数内部使用 if ... else 语句，使代码逻辑更加清晰
下面的例子第一个模式匹配数字 7 ，最后一个模式应该是一个万能匹配
注意：类似的模式，优先级高的模式应该放到前面
lucky :: (Integral a) => a -> String
lucky 7 = "LUCKY NUMBER SEVEN!"
lucky x = "Sorry, you're out of luck, pal!"
下面的例子，匹配 数字 1 到 5，省略很多 if else 语句
sayMe :: (Integral a) => a -> String
sayMe 1 = "One!"
sayMe 2 = "Two!"
sayMe 3 = "Three!"
sayMe 4 = "Four!"
sayMe 5 = "Five!"
sayMe x = "Not between 1 and 5"
下面是个标准的递归函数，如果不用模式匹配，则退出条件的判断需要用到 if else 语句
factorial :: (Integral a) => a -> a
factorial 0 = 1
factorial n = n * factorial (n - 1)
模式匹配如果失败了，即没有找到符合条件的模式，则会抛出错误
charName :: Char -> String
charName 'a' = "Albert"
charName 'b' = "Broseph"
charName 'c' = "Cecil"
ghci> charName 'a'
"Albert"
ghci> charName 'b'
"Broseph"
ghci> charName 'h'
"*** Exception: tut.hs:(53,0)-(55,21): Non-exhaustive patterns in function charName
因此一定要保留一个万能模式，可以匹配所有情况
解构
所谓解构，就是利用数据的构成模式，获取数据中的组成部分，省略了拆解和封装的过程
数据的构成模式既然也是一种模式，自然可以应用到模式匹配中去。
元组的模式匹配
处理元组时，充分利用解构和模式匹配，可以省去从元组中取出数据的步骤。
例如，两个序对相加，传统方法需要用 fst 和 snd 函数从序对中先取出数据，相加以后在组合。如下：
addVectors :: (Num a) => (a, a) -> (a, a) -> (a, a)
addVectors a b = (fst a + fst b, snd a + snd b)
使用解构和模式匹配就非常简单，因为数据传入的时候已经被分解了，函数内部不再需要拆解数据。
addVectors :: (Num a) => (a, a) -> (a, a) -> (a, a)
addVectors (x1, y1) (x2, y2) = (x1 + x2, y1 + y2)
注意：解构模式必须放到圆括号中，每一对圆括号解构一个参数
系统并没有提供从三元组中取出数据的的函数，我们可以利用模式匹配自定义相关函数，非常简单明了
first :: (a, b, c) -> a
first (x, _, _) = x
second :: (a, b, c) -> b
second (_, y, _) = y
third :: (a, b, c) -> c
third (_, _, z) = z
下划线表示，解构出来的这一部分没什么用，忽略这一部分
列表的模式匹配
前面讲过，列表有两种构成方式
- 用
:构建列表 - 用方括号
[]构建字面量列表
冒号构建列表，即 x:xs 这模式的应用非常广泛，尤其是递归函数。缺点是它只能匹配长度大于等于 1 的 List。
注意：用方括号解构列表，解构模式必须和数据的长度一样，比如
[x,y,_,z] -> [1,2,3,4]
下面我们实现一个自定义的 head 函数
head' :: [a] -> a
head' [] = error "Can't call head on an empty list, dummy!"
head' (x:_) = x
注意：这里对于空列表用
error函数抛出了一个错误，一般不会这么做，会导致程序退出
下面用模式匹配实现一个 length 函数
length' :: (Num b) => [a] -> b
length` [] = 0
length` [_, xs] = 1 + length` xs
再用模式匹配实现一个自定义的 sum 函数
sum' :: (Num a) => [a] -> a
sum' [] = 0
sum' (x:xs) = x + sum' xs
用 as 模式匹配整体
解构以后，数据被拆分为很多部分，如果要使用整体数据，还要将数据再组合起来，这是重复工作。
可以在解构的时候用 @ 指定一个名字，引用整体数据
下面的代码打印整个句子和句子的第一个字母
capital :: String -> String
capital "" = "Empty string, whoops!"
capital all@(x:xs) = "The first letter of " ++ all ++ " is " ++ [x]
警戒 Guards
前面讲过，模式匹配已经是一种分支判断结构了，但是模式匹配只能判断和模式相等的情况，其他情况就无能为力了。
而警戒可以：在参数匹配到某种模式之后，在正式使用之前，进一步进行分支。因此，
- 警戒用在模式匹配之后，等号
=之前 - 警戒部分是个逻辑判断表达式
- 警戒比
if ... else ...更具可读性。
下面的代码根据某些指标计算是否超重
bmiTell :: (RealFloat a) => a -> String
bmiTell bmi
| bmi <= 18.5 = "You're underweight, you emo, you!"
| bmi <= 25.0 = "You're supposedly normal. Pffft, I bet you're ugly!"
| bmi <= 30.0 = "You're fat! Lose some weight, fatty!"
| otherwise = "You're a whale, congratulations!"
注意：警戒的竖线必须用空格缩进，不能用
Tab缩进
警戒中使用表达式
警戒中可以使用任何表达式，只要最终能返回真假值即可，就像 if 语句中逻辑条件可以使用表达式一样
下面的例子，在警戒中用表达式进行了运算，先使用身高和体重计算指标，然后根据指标进行分支判断
bmiTell :: (RealFloat a) => a -> a -> String
bmiTell weight height
| weight / height ^ 2 <= 18.5 = "You're underweight, you emo, you!"
| weight / height ^ 2 <= 25.0 = "You're supposedly normal. Pffft, I bet you're ugly!"
| weight / height ^ 2 <= 30.0 = "You're fat! Lose some weight, fatty!"
| otherwise = "You're a whale, congratulations!"
下面实现一个自定义的 max 函数，在警戒中仅仅是个比较大小，没有进行其他运算，和 if else 结构非常像，但是更具可读性
max' :: (Ord a) => a -> a -> a
max' a b
| a > b = a
| otherwise = b
下面实现实现一个 compaer 函数，同样在警戒中使用了比较函数
myCompare :: (Ord a) => a -> a -> Ordering
a `myCompare` b
| a > b = GT
| a == b = EQ
| otherwise = LT
Where 关键字
前面代码中，我们在每个警戒中计算身体指标，然后再进行逻辑判断。问题是，计算指标的公式都是一样的，每个守卫计算了一次，出现了重复。
用 where 定义变量
用 where 可以为函数的一个模式定义局部变量，除去重复
bmiTell :: (RealFloat a) => a -> a -> String
bmiTell weight height
| bmi <= 18.5 = "You're underweight, you emo, you!"
| bmi <= 25.0 = "You're supposedly normal. Pffft, I bet you're ugly!"
| bmi <= 30.0 = "You're fat! Lose some weight, fatty!"
| otherwise = "You're a whale, congratulations!"
where bmi = weight / height ^ 2
注意：
where也需要缩进，和竖线同样缩进即可
最好给字面量也定义名字，代码更具可读性。注意：这里给常量赋值使用了模式匹配
bmiTell :: (RealFloat a) => a -> a -> String
bmiTell weight height
| bmi <= skinny= "You're underweight, you emo, you!"
| bmi <= normal = "You're supposedly normal. Pffft, I bet you're ugly!"
| bmi <= fat = "You're fat! Lose some weight, fatty!"
| otherwise = "You're a whale, congratulations!"
where bmi = weight / height ^ 2
(skinny, normal, fat) = (18.5, 25.0, 30.0)
用 where 定义函数
在 where 中定义函数也是可以的，下面用列表解析计算一系列的身体指标数据
注意：这里没有用到警戒，
where中定义的变量和函数对整个模式都是有效的
calcBmis :: (RealFloat a) => [(a, a)] -> [a]
calcBmis xs = [bmi w h | (w, h) <- xs]
where bmi weight height = weight / height ^ 2
Let ... In 表达式
let ... in 结构同样是给局部数据定义名字，但是和 where 又有所不同
-
let ... in结构是表达式，有返回值 -
let中定义的名字只能在in中使用，其他地方看不见 -
let中同样可以使用模式匹配，定义函数
下面看一个使用 let 的例子，定义了两个中间值的名字，让最后返回值得表达式更加清晰简练
cylinder :: (RealFloat a) => a -> a -> a
cylinder r h =
let sideArea = 2 * pi * r * h
topArea = pi * r ^2
in sideArea + 2 * topArea
let 是个表达式
因为 let 是个表达式，本质上就是个值，所以可以放到任何地方，比如
ghci> 4 * (let a = 9 in a + 1) + 2
42
在 let 中定义函数
ghci> [let square x = x * x in (square 5, square 3, square 2)]
[(25,9,4)]
在一行中绑定多个名字
如果要在一行中绑定多个名字，则用分号将他们分开；
如果在一行内有多个 let 则用逗号分开
ghci> (let a = 100; b = 200; c = 300 in a*b*c, let foo="Hey "; bar = "there!" in foo ++ bar)
(6000000,"Hey there!")
在 let 中使用模式匹配绑定名字
ghci> (let (a,b,c) = (1,2,3) in a+b+c) * 100
600
在列表解析中使用 let`
可以把 let 应用到列表解析中，计算中间值，似乎比使用 where 更简洁
calcBmis :: (RealFloat a) => [(a, a)] -> [a]
calcBmis xs = [bmi | (w, h) <- xs, let bmi = w / h ^ 2]
配合过滤语句，将胖子过滤出来
calcBmis :: (RealFloat a) => [(a, a)] -> [a]
calcBmis xs = [bmi | (w, h) <- xs, let bmi = w / h ^ 2, bmi >= 25.0]
省略 in
你可能注意到了，在列表解析中使用 let 可以省略 in 语句，如果非要使用 in ，则定义的名字只能在 in 中使用。
在交互式坏境中使用 let 也可以省略 in 语句，则定义的名字在整个交互中可见。
ghci> let zoot x y z = x * y + z
ghci> zoot 3 9 2
29
ghci> let boot x y z = x * y + z in boot 3 4 2
14
ghci> boot
< interactive>:1:0: Not in scope: `boot'
case ... of 表达式
case ... of 表达式就是模式匹配，但是因为他是表达式可以用在任何地方，而模式匹配只能在定义参数的时候使用
describeList :: [a] -> String
describeList xs = "The list is " ++ case xs of [] -> "empty."
[x] -> "a singleton list."
xs -> "a longer list."
注意：
case ... of
表达式中，模式后面不使用等号，而是使用箭头符号
如果用模式匹配则是这样
describeList :: [a] -> String
describeList xs = "The list is " ++ what xs
where what [] = "empty."
what [x] = "a singleton list."
what xs = "a longer list."