Vorlesung2016/Übungen/Blatt3.solution.hs

-- Übungsblatt 3
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-- Throat-Clearing
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-- a.k.a. Imports, damit der Code funktioniert.

module MonadExercise where
import Control.Applicative()
import Control.Monad()
import Data.Monoid

-- Vorwort
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-- Die Typklassen, die auf diesem Zettel implementiert werden sollen sind
-- teilweise nicht eindeutig. Ein gutes *Indiz* für eine falsche
-- implementation kann sein, dass Informationen "weggeschmissen" werden -
-- allerdings muss man bei anderen Implementationen genau dies machen.
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-- Applicative
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-- Nachdem wir uns letzte Woche ausführlich mit der Typklasse `Functor`
-- beschäftigt haben, bauen wir nun darauf auf und definieren die
-- Applicative-Instanz. Zur Erinnerung:
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--     class Functor f => Applicative f where
--       pure :: a -> f a
--       <*>  :: f (a -> b) -> f a -> f b
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-- Nehmen sie an, sie hätten folgende Datentypen mit ihren
-- `Functor`-Instanzen gegeben. Schreiben sie jeweils die
-- Applicative-Instanz:

data Identity a = Identity { unIdentity :: a }
                        deriving (Show, Eq)

instance Functor Identity where
  fmap f (Identity a) = Identity (f a)


instance Applicative Identity where
        pure = Identity
        (Identity f) <*> (Identity x) = Identity (f x)

instance Monad Identity where
        return = pure
        (Identity x) >>= f = f x


data Vielleicht a = Etwas a
                  | Nichts
                deriving (Show, Eq)

instance Functor Vielleicht where
  fmap f (Etwas a) = Etwas (f a)
  fmap _ Nichts    = Nichts

instance Applicative Vielleicht where
        pure = Etwas
        (Etwas f) <*> x = f <$> x
        Nichts    <*> _ = Nichts

instance Monad Vielleicht where
        return          = pure
        (Etwas a) >>= f = f a
        Nichts    >>= _ = Nichts

data EntwederOder b a = Entweder a
                      | Oder b
                deriving (Show, Eq)

instance Functor (EntwederOder b) where
  fmap f (Entweder a) = Entweder (f a)
  fmap _ (Oder b)     = Oder b

instance Applicative (EntwederOder b) where
        pure = Entweder
        (Entweder f) <*> x = f <$> x
        (Oder e)    <*> _ = Oder e

instance Monad (EntwederOder b) where
        return = pure
        (Entweder x) >>= f = f x
        (Oder e)     >>= _ = Oder e

data List a = Cons a (List a)
            | Nil
                deriving (Show, Eq)

instance Functor List where
  fmap f (Cons a r) = Cons (f a) (fmap f r)
  fmap _ Nil        = Nil

instance Monoid (List a) where
  mempty                 = Nil
  mappend Nil bs         = bs
  mappend (Cons a as) bs = Cons a (mappend as bs)

instance Applicative List where
        pure a            = Cons a Nil
        Nil <*> _         = Nil
        (Cons f fs) <*> x = (f <$> x) <> (fs <*> x)

instance Monad List where
        return            = pure
        Nil         >>= _ = Nil
        (Cons x xs) >>= f = f x <> (xs >>= f)

data V3 a = V3 a a a

instance Functor V3 where
  fmap f (V3 x y z) = V3 (f x) (f y) (f z)

instance Applicative V3 where
        pure a = V3 a a a
        (V3 f g h) <*> (V3 x y z) = V3 (f x) (g y) (h z)

instance Monad V3 where
        return = pure
        (V3 x y z) >>= f = V3 a b c
           where
                   (V3 a _ _) = f x
                   (V3 _ b _) = f y
                   (V3 _ _ c) = f z

-- Monad
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-- Zu welchen der oben aufgeführten Typen gibt es eine Monaden-Instanz? Wie
-- sieht diese aus? Schreiben sie diese (falls möglich).
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-- Bonus
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data Account = Account
data Inbox = Inbox
data Mail = Mail

-- Seien folgende Funktionen gegeben:

login    :: Maybe Account
login    = undefined

getInbox :: Account -> Maybe Inbox
getInbox = undefined

getMails :: Inbox -> [Mail]
getMails = undefined

safeHead :: [a] -> Maybe a
safeHead = undefined

-- Schreiben sie eine Funktion:

getFirstMail :: Maybe Mail
getFirstMail = do
        a <- login
        i <- getInbox a
        safeHead $ getMails i

getFirstMail' :: Maybe Mail
getFirstMail' = login >>= getInbox >>= safeHead . getMails

-- welche die oben genannten 4 Funktionen nutzt um die erste Mail aus dem
-- gegebenen Account zurückzuliefern, sofern alles erfolgreich war.
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-- Können sie beide Varianten (einmal mittels `do`-notation und einmal mit
-- `>>=`) schreiben?