Как учить начинающих лямбда-функциям
Лямбда-функции - один из основных примитивов современного программирования. Они эффективно используются в ряде современных языков вместе с функциями стандартной библиотеки.
Однако в мире обучения программированию начинающих существует миф, что лямбда-функции - это сложно и даже вредно, потому что якобы препятствует пониманию алгоритмов.
Развеем этот миф. Основная мысль настоящей статьи: лямбда-функции - это просто. Им надо учить начинающих. Это улучшает методику обучения, позволяя решать реальные задачи и формируя понимание, зачем вообще нужно программирование.
Мы активно используем лямбда-функции для обучения школьников. Обычно эта тема появляется при изучении массивов, поскольку именно для массивов существует огромное количество стандартных методов, в которых параметрами выступают лямбда-функции.
Итак, как учить лямбда-функциям?
Прежде всего давайте вспомним, что такое функция. Обычно начинающие вспоминают линейную и квадратичную функцию, и отправной точкой здесь является функция
Она преобразует значение x в значение x*x, что можно записать так:
Имя функции f здесь неважно, и его можно опустить. Получим следующую запись:
Перед нами - безымянная функция, преобразующая x в x*x. Она также называется лямбда-функцией. Данное название сложилось исторически и первоначально использовалось в функциональных языках программирования. Однако сегодня пожалуй нет современного языка программирования, обходящегося без лямбда-функций.
Что дальше? А дальше необходимо решить ряд задач, в которых использование лямбда-функций эффективно.
Задача 1. Дан массив. Преобразовать в нем все элементы в их квадраты.
Решение. Воспользуемся стандартным методом a.Transform с параметром, являющимся лямбда-функцией и преобразующим элемент в его квадрат. Записать это просто:
Читается такая запись легко: в массиве a преобразуем каждый элемент x в x*x.
## var a := Arr(1..9); a.Println; a.Transform(x → x*x); a.Println;
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4 9 16 25 36 49 64 81
Аналогичный код, использующий алгоритм:
for var i:=0 to a.Length-1 do a[i] := a[i] * a[i];
Следующее принципиально другое применение лямбда-выражений - использование их в качестве условий.
Задача 2. Дан случайный массив целых. Найти в нем количество четных.
Решение 1. Традиционное решение - завести счетчик, пройтись по массиву и увеличивать счетчик всякий раз когда элемент четный:
##
var a := ArrRandomInteger(10);
a.Println;
var cnt := 0;
foreach var x in a do
if x.IsEven then
cnt += 1;
Print(cnt);93 44 91 85 64 82 29 62 16 84 6
Решение 2. Воспользуемся стандартным методом массивов a.Count. В качестве параметра передадим ему лямбда-условие - лямбда-функцию, в правой части которой выражение логического типа:
x → x.IsEven
Здесь стрелка читается как "такое что": x такое что оно чётное.
## var a := ArrRandomInteger(10); a.Println; a.Count(x → x.IsEven).Print;
Обратим внимание, что результатом функции a.Count является целое число, которое мы выведем методом Print. Таким образом, решение состоит из одной строки вместо пяти и не менее понятно.
В качестве последнего примера в настоящей статье приведем задачу рисования графика функции. Функция разумеется будет задаваться как лямбда.
Следующая задача родственна предыдущей и известна как задача фильтрации.
Задача 3. Отфильтровать в целочисленном массиве числа, меньшие 50.
Решение. Здесь решением является не одно число, а набор чисел, удовлетворяющих условию. Причем, количество этих чисел заранее неизвестно.
Воспользуемся стандартным методом a.Where, в качестве параметра которого передается условие фильтрации x → x < 50:
## var a := ArrRandomInteger(10); a.Println; a.Where(x → x < 50).Print;
48 85 65 24 39 95 17 75 73 89 48 24 39 17
Здесь обратим внимание, что не существует сколько-нибудь короткого и не перегруженного техническими деталями решения в виде алгоритма, понятного начинающим.
В качестве последнего примера в настоящей статье приведем задачу рисования графика функции. Функция разумеется будет задаваться как лямбда.
Задача 4. Вывести график функции f(x) = x * sin(x)
## uses GraphWPF; DrawGraph(x -> x*Sin(x));
Заключение. Лямбда-функции - современный примитив программирования, позволяющий с легкостью решать стандартные задачи. Их изучение доступно школьникам - для этого необходимо использовать правильную методику, сочетая классическое обучение алгоритмам с использованием стандартных методов, в которых лямбда-функции выступают в качестве параметров.