Functional Programming in MIT App Inventor

Abstract: Functional programming blocks such as map, filter, reduce, and sort can be used in list operations in MIT App Inventor. These will allow you to create clean and easy-to-understand programs without using for loops or if-then-else. (This article has also been posted to the MIT App Inventor community. Have a look at this.)

要旨：MIT App Inventorのリスト操作において、map、filter、reduce、sortなどの関数型プログラミングブロックが使える。これにより、forループやif-then-elseを使わず、すっきりとした分かりやすいプログラムが作れるであろう。（この記事は MIT App Inventor コミュニティにも投稿されています。 こちらをご覧下さい。）

●MIT App InventorのFunctional List Operators
　リスト処理において、図１に示すような関数型プログラミングのためのブロックが使える。すなわち、

• map：要素に何らかの変換を施して新たなリストを作る。
• filter：条件を満たす要素だけのリストを作る。
• reduce：要素の最大値、最小値などを得るなど、縮約する。
• sort：要素を条件に従ってソートし、新たなリストを作る。

　このような関数型プログラミングは、多くのプログラミング言語でサポートされている。しかし、MIT App Inventorのようなブロック型プログラミング環境にこれを取り入れるには多くの課題があったようである。この機能は、参考文献[1]で説明されているが、その元になる論文が[2]である。

　この論文[2]は、米国Wellesley大学（最難関の女子大らしい）の学生が2015年に発表したものであり、全98ページに及ぶ。表紙には、"Thesis advisor : Prof. Franklyn Turbak"と書かれているので（修士）学位論文のようだ。それだけ奥が深いものである。MIT App Inventorは、生徒学生を主な対象とした使いやすいプログラミング環境を提供しているが、関数型のような、高度なソフトウェア技術もしっかり取り入れて、強固なバックグラウンドを築いていることを改めて感じる。

●例題1： 指定された年の"13日の金曜日"を全て求める

　よくある例題かも知れないが、"指定年の13日の金曜日"を全て求めるアプリを、上記の機能を使った書いてみた。図２はその全ブロックである。大きなブロック"get_13Fri_list"が主要部であるが、ここには、forループもif-then-elseも全く出てこない。これが典型的な関数型プログラミングの簡単な例である。

　このブロックには、関数型ブロックが３つ使われている。(a)では、mapにより、月のリストをその月の13日の日にちリストに変換している。(b)では、そのリストをfilterにより、"金曜日=曜日番号6"だけのリストに変換している。このリストの要素は日にちオブジェクトなので、それを(c)でのmapにより、通常の書式の日付に変換している。つまり、map - filter - mapを連続して適用して、一気に流れるように、答えの日付のリストを得ている。爽快感がある！

●例題2： reduce(combining)も使ってみる

　上記のmapとfilterの他に、reduce(combining)も有用です。図3に、リスト要素をユークリッドノルムで正規化して新たなリストを作る例を示します。

参考文献

[1] MIT App Inventor Functional List Operators
https://ai2.appinventor.mit.edu/reference/concepts/pholo.html#map

[2] Soojin Kim, "Developing and Assessing New List Operators in App Inventor", 2015.
https://repository.wellesley.edu/object/ir558