uebung2017_2/src/Aufgabe3.md

Aufgabe 3
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```haskell
module Aufgabe3 where

import FunPB  
import DataPB  
import AreaCode
import Data.Char  
```

`Functor` – ein Container? 
--------------------------

Zur Erinnerung:

```haskell
class Functor f where  
  fmap :: (a -> b) -> f a -> f b  
```

Aus der Vorlesung 2 kennen Sie bereits die `Functor`-Instanzen für `[]`, `Identity` 
und einen binären Baum. Außerdem haben Sie gelernt, dass Sie auch für Ihre eigenen
Typen `Functor`-Instanzen definieren können. Eine Intuition dafür, ob sich für einen 
Typ eine `Functor`-Instanz schreiben lässt, erhalten Sie, indem Sie sich fragen, ob 
der Typ "eine Art Container" ist, auf deren Inhalte sich Funktionen (a -> b) anwenden 
lassen. Was bedeutet dies in Haskell-Syntax? Hierfür ist es dienlich, sich den 
`type constructor` des betreffenden Datentyps anzuschauen. Handelt es sich um einen 
polymorphen Datentyp stehen die Chancen gut, dass es ein `Functor` ist. 

```haskell
data Bool = False | True  

data Maybe a = Nothing | Just a  

data (,) a b = (a,b)  
```

`Bool` ist offenbar kein `Functor`, denn der Typkonstruktor `Bool` hat keine Parameter –
hier ist nur Platz für True und False. `Maybe a` dagegen hat einen Parameter, einen freien 
Slot für alles mögliche. Der Tupeltyp `(,) a b` hat sogar zwei Parameter – er kann Dinge von 
zwei verschiedenen Typen enthalten. Hier stellt sich die Frage, für welchen Container die 
Functorinstanz definiert ist. Ähnlich wie Funktionen, lassen sich auch Typkonstruktoren 
partiell anwenden. Für die Instanziierung werden dem Typkonstruktor daher alle bis auf ein 
Parameter übergeben. Dieser letzte, freie Parameter legt dann den Inhalt des "Container" 
fest. Beispiel:  

```haskell
instance Functor ((,) a) where --Die Functor-Instanz ist für (,) a definiert
    fmap f (x,y) = (x, f y)    --Also wird über Tupelslot 2 "gemapt"
```

Implementieren Sie `Functor`-Instanzen für die folgenden Datentypen: 

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

instance Functor Vielleicht where  
   fmap = undefined  


data Entweder a b = Jenes a | Dieses b  
    deriving (Show,Eq)  

instance Functor (Entweder a) where  
    fmap = undefined  


data Konstant a b = Konstant a  
    deriving (Show,Eq)  

instance Functor (Konstant a) where  
    fmap = undefined  
```

Achtung: Die "Container"-Metapher hat ihre Grenzen. Betrachten Sie hierzu noch einmal den 
Datentyp Pred a von Zettel 1: `data Pred a = Pred (\a -> Bool)`. 

```haskell
data Pred a = Pred (a -> Bool)  
 runPred :: Pred a -> (a -> Bool)  
 runPred (Pred p) = p  
```

`Pred a` macht den Anschein als handele es sich auch hier um einen Container mit Inhalt a. 
Trotzdem lässt sich `Functor` hierfür nicht instanziieren. Der Unterschied liegt darin, 
dass der Typaramter `a` als Input und nicht als Ergebnis in der vom Konstruktor `Pred` 
"eingepackten" Berechnung auftaucht. Allerdings lässt sich hier auf eine sehr ähnliche 
Eigenschaft abstrahieren, die wir für's Erste `InputFunctor` nennen wollen. 

```haskell
class InputFunctor f where
    inputmap :: (a -> b) -> f b -> f a
```

Schreiben Sie eine `InputFunctor`-Instanz für `Pred a`. 

```haskell
instance InputFunctor Pred where  
    inputmap = undefined  
```

Hiermit lässt sich nun bequem die folgende Funktion definieren, welche aus einem 
`Pred Int` ein `Pred String` macht, das prüft, ob ein Eingabestring wenigstens die Länge 5 hat. 

```haskell
atLeast5 :: Pred Int  
atLeast5 = Pred $ (\x -> x>=5)  

atLeast5Char :: Pred String  
atLeast5Char = inputmap length atLeast5  
```

Functorial phone book
---------------------

Jetzt noch einmal zurück zu PhoneBook aus Aufgabe 1. 

```haskell
type Number = String  
type Name = String  
type Entry = [Number]  

newtype PhoneBook = PB (Name -> Entry)  
```

`PhoneBook` hat keinen Parameter, aber die allgemeinere Version `FunPB` hat sogar zwei: 

```haskell
  data FunPB a b = FunPB (a -> (a,[b]))  
```

Beachten Sie, dass sich auch der Rückgabetyp ein wenig unterscheidet. Die Idee ist, 
dass FunPB zusätzlich zu den assoziierten `Number`s (angenommen `b` ist `Number`) auch 
den gesuchten `Name` (angenommen `a` ist `Name`) zurückgibt. 

Implementieren Sie eine `Functor`-Instanz für `FunPB`. 
Hinweis: Sie können benutzen, dass für `[]`, `((,) a)` und sogar für den "function arrow" 
`((->) a)` bereits `Functor`-Instanzen in der [`GHC.Base`](https://hackage.haskell.org/package/base "GHC.Base") existieren. 

```haskell
instance Functor (FunPB a) where  
    fmap = undefined  
```

Die Functor-Instanz erlaubt uns nun die Funktionen 
`separateAreaCode :: Number -> (AreaCode,Number)` und `snd` zu verwenden, um ein 
TelefonBuch mit separiertem bzw. ganz ohne AreaCode zu erhalten. 

```haskell
areaCodeFunPB :: FunPB Name Number -> FunPB Name (AreaCode,Number)  
areaCodeFunPB = fmap separateAreaCode  

withoutAreaCodeFunPB :: FunPB Name Number -> FunPB Name Number  
withoutAreaCodeFunPB = fmap (snd.separateAreaCode)  
```



```haskell
result = "Suche \"Paula\" in (FunPB Name Number): \n"  
      ++ (show $ runFunPB (dataToFunPB simpleData) "Paula") ++ "\n"  
      ++ "Suche \"Paula\" in (FunPB Name (AreaCode,Number)): \n"  
      ++ (show $ runFunPB (areaCodeFunPB $ dataToFunPB simpleData) "Paula") ++ "\n"  
      ++ "Suche \"Paula\" in (FunPB Name Number) ohne Vorwahl: \n"  
      ++ (show $ runFunPB (withoutAreaCodeFunPB $ dataToFunPB simpleData) "Paula")  

```