Functional programming leads to deep insights into the nature of computation. -- Martin Odersky
形式化
FizzBuzzWhizz詳細描述請自行查閱相關資料。此處以3, 5, 7為例，形式化地描述一下問題。
r1
- times(3) -> Fizz
- times(5) -> Buzz
- times(7) -> Whizz
r2
- times(3) && times(5) && times(7) -> FizzBuzzWhizz
- times(3) && times(5) -> FizzBuzz
- times(3) && times(7) -> FizzWhizz
- times(5) && times(7) -> BuzzWhizz
r3
- contains(3) -> Fizz
- the priority of contains(3) is highest
rd
- others -> others
接下來我將使用Scala嘗試FizzBuzzWhizz問題的設計和實現。
語義模型
從上面的形式化描述，可以很容易地得到FizzBuzzWhizz問題的語義模型。
Rule: (Int) -> String
Matcher: (Int) -> Boolean
Action: (Int) -> String
其中，Rule存在三種基本的類型：
Rule ::= atom | allof | anyof
三者之間構成了「樹型」結構。
atom: (Matcher, Action) -> String
allof: rule1 && rule2 ...
anyof: rule1 || rule2 ...
測試用例
借助Java8增強了的「函數式」能力，可拋棄掉很多重復的「樣板代碼」，使得設計更加簡單、漂亮。此外，Java8構造DSL的能力也相當值得稱贊，非常直接，簡單。測試用例此處選擇Spock(基于Groovy語言)，可提高用例的可讀性和可維護性。
class RuleSpec extends Specification {
private static def spec() {
Rule r1_3 = atom(times(3), to("Fizz"))
Rule r1_5 = atom(times(5), to("Buzz"))
Rule r1_7 = atom(times(7), to("Whizz"))
Rule r1 = anyof(r1_3, r1_5, r1_7)
Rule r2 = anyof(allof(r1_3, r1_5, r1_7),
allof(r1_3, r1_5),
allof(r1_3, r1_7),
allof(r1_5, r1_7))
Rule r3 = atom(contains(3), to("Fizz"))
Rule rd = atom(always(true), nop())
anyof(r3, r2, r1, rd)
}
def "fizz buzz whizz"() {
expect:
spec().apply(n) == expect
where:
n | expect
3 | "Fizz"
5 | "Buzz"
7 | "Whizz"
3 * 5 * 7 | "FizzBuzzWhizz"
3 * 5 | "FizzBuzz"
3 * 7 | "FizzWhizz"
(5 * 7) * 2 | "BuzzWhizz"
13 | "Fizz"
35 /* 5*7 */ | "Fizz" /* not "BuzzWhizz" */
2 | "2"
}
}
匹配器：Matcher
Matcher是一個「一元函數」，入參為Int，返回值為Boolean，是一種典型的「謂詞」。從OO的角度看，always是一種典型的Null Object。
import static java.lang.String.valueOf;
@FunctionalInterface
public interface Matcher {
boolean matches(int n);
static Matcher times(int n) {
return x -> x % n == 0;
}
static Matcher contains(int n) {
return x -> valueOf(x).contains(valueOf(n));
}
static Matcher always(boolean bool) {
return n -> bool;
}
}
執行器：Action
Action也是一個「一元函數」，入參為Int，返回值為String，其本質就是定制常見的map操作，將定義域映射到值域。
@FunctionalInterface
public interface Action {
String to(int n);
static Action to(String str) {
return n -> str;
}
static Action nop() {
return n -> String.valueOf(n);
}
}
規則：Rule
Composition Everywhere
Rule是FizzBuzzWhizz最核心的抽象，也是設計的靈魂所在。從語義上Rule分為2種基本類型，并且兩者之間形成了優美的、隱式的「樹型」結構，體現了「組合式設計」的強大威力。
- Atom
Compositions: anyof, allof
Rule是一個「二元函數」，入參為(Int)，返回值為String。
@FunctionalInterface
public interface Rule {
String apply(int n);
}
Rules為一個工廠類，用于生產各種Rule。其中，allof, anyof使用了Java8 Stream的API。
public final class Rules {
public static Rule atom(Matcher matcher, Action action) {
return n -> matcher.matches(n) ? action.to(n) : "";
}
public static Rule anyof(Rule... rules) {
return n ->sstream(n, rules)
.filter(s -> !s.isEmpty())
.findFirst()
.orElse("");
}
public static Rule allof(Rule... rules) {
return n -> sstream(n, rules)
.collect(joining());
}
private static Stream<String> sstream(int n, Rule[] rules) {
return Arrays.stream(rules)
.map(r -> r.apply(n));
}
private Rules() {
}
}
源代碼
- Github: https://github.com/horance-liu/fizz-buzz-whizz
- C++11參考實現： https://codingstyle.cn/topics/97
- Scala參考實現： https://codingstyle.cn/topics/99
- Ruby參考實現： https://codingstyle.cn/topics/114
