add GHC.HetMet.{hetmet_kappa,hetmet_kappa_app}
[ghc-base.git] / Data / Monoid.hs
index a328639..aaefd42 100644 (file)
+{-# LANGUAGE CPP, NoImplicitPrelude #-}
+
 -----------------------------------------------------------------------------
 -- |
 -- Module      :  Data.Monoid
 -- Copyright   :  (c) Andy Gill 2001,
---               (c) Oregon Graduate Institute of Science and Technology, 2001
+--                (c) Oregon Graduate Institute of Science and Technology, 2001
 -- License     :  BSD-style (see the file libraries/base/LICENSE)
--- 
+--
 -- Maintainer  :  libraries@haskell.org
 -- Stability   :  experimental
--- Portability :  non-portable (requires extended type classes)
---
--- Declaration of the Monoid class, and instances for list and functions.
+-- Portability :  portable
 --
---       Inspired by the paper
---       /Functional Programming with Overloading and
---           Higher-Order Polymorphism/, 
---         Mark P Jones (<http://www.cse.ogi.edu/~mpj/>)
---               Advanced School of Functional Programming, 1995.
+-- A class for monoids (types with an associative binary operation that
+-- has an identity) with various general-purpose instances.
 -----------------------------------------------------------------------------
 
 module Data.Monoid (
-       Monoid(..)
+        -- * Monoid typeclass
+        Monoid(..),
+        Dual(..),
+        Endo(..),
+        -- * Bool wrappers
+        All(..),
+        Any(..),
+        -- * Num wrappers
+        Sum(..),
+        Product(..),
+        -- * Maybe wrappers
+        -- $MaybeExamples
+        First(..),
+        Last(..)
   ) where
 
+-- Push down the module in the dependency hierarchy.
+#if defined(__GLASGOW_HASKELL__)
+import GHC.Base hiding (Any)
+import GHC.Enum
+import GHC.Num
+import GHC.Read
+import GHC.Show
+import Data.Maybe
+#else
 import Prelude
+#endif
+
+{-
+-- just for testing
+import Data.Maybe
+import Test.QuickCheck
+-- -}
 
 -- ---------------------------------------------------------------------------
--- | The monoid class.
--- A minimal complete definition must supply 'mempty' and 'mappend',
--- and these should satisfy the monoid laws.
+-- | The class of monoids (types with an associative binary operation that
+-- has an identity).  Instances should satisfy the following laws:
+--
+--  * @mappend mempty x = x@
+--
+--  * @mappend x mempty = x@
+--
+--  * @mappend x (mappend y z) = mappend (mappend x y) z@
+--
+--  * @mconcat = 'foldr' mappend mempty@
+--
+-- The method names refer to the monoid of lists under concatenation,
+-- but there are many other instances.
+--
+-- Minimal complete definition: 'mempty' and 'mappend'.
+--
+-- Some types can be viewed as a monoid in more than one way,
+-- e.g. both addition and multiplication on numbers.
+-- In such cases we often define @newtype@s and make those instances
+-- of 'Monoid', e.g. 'Sum' and 'Product'.
 
 class Monoid a where
-       mempty  :: a
-       -- ^ Identity of 'mappend'
-       mappend :: a -> a -> a
-       -- ^ An associative operation
-       mconcat :: [a] -> a
+        mempty  :: a
+        -- ^ Identity of 'mappend'
+        mappend :: a -> a -> a
+        -- ^ An associative operation
+        mconcat :: [a] -> a
 
-       -- ^ Fold a list using the monoid.
-       -- For most types, the default definition for 'mconcat' will be
-       -- used, but the function is included in the class definition so
-       -- that an optimized version can be provided for specific types.
+        -- ^ Fold a list using the monoid.
+        -- For most types, the default definition for 'mconcat' will be
+        -- used, but the function is included in the class definition so
+        -- that an optimized version can be provided for specific types.
 
-       mconcat = foldr mappend mempty
+        mconcat = foldr mappend mempty
 
 -- Monoid instances.
 
 instance Monoid [a] where
-       mempty  = []
-       mappend = (++)
+        mempty  = []
+        mappend = (++)
 
-instance Monoid (a -> a) where
-       mempty  = id
-       mappend = (.)
+instance Monoid b => Monoid (a -> b) where
+        mempty _ = mempty
+        mappend f g x = f x `mappend` g x
 
 instance Monoid () where
-       -- Should it be strict?
-       mempty        = ()
-       _ `mappend` _ = ()
-       mconcat _     = ()
+        -- Should it be strict?
+        mempty        = ()
+        _ `mappend` _ = ()
+        mconcat _     = ()
+
+instance (Monoid a, Monoid b) => Monoid (a,b) where
+        mempty = (mempty, mempty)
+        (a1,b1) `mappend` (a2,b2) =
+                (a1 `mappend` a2, b1 `mappend` b2)
+
+instance (Monoid a, Monoid b, Monoid c) => Monoid (a,b,c) where
+        mempty = (mempty, mempty, mempty)
+        (a1,b1,c1) `mappend` (a2,b2,c2) =
+                (a1 `mappend` a2, b1 `mappend` b2, c1 `mappend` c2)
+
+instance (Monoid a, Monoid b, Monoid c, Monoid d) => Monoid (a,b,c,d) where
+        mempty = (mempty, mempty, mempty, mempty)
+        (a1,b1,c1,d1) `mappend` (a2,b2,c2,d2) =
+                (a1 `mappend` a2, b1 `mappend` b2,
+                 c1 `mappend` c2, d1 `mappend` d2)
+
+instance (Monoid a, Monoid b, Monoid c, Monoid d, Monoid e) =>
+                Monoid (a,b,c,d,e) where
+        mempty = (mempty, mempty, mempty, mempty, mempty)
+        (a1,b1,c1,d1,e1) `mappend` (a2,b2,c2,d2,e2) =
+                (a1 `mappend` a2, b1 `mappend` b2, c1 `mappend` c2,
+                 d1 `mappend` d2, e1 `mappend` e2)
+
+-- lexicographical ordering
+instance Monoid Ordering where
+        mempty         = EQ
+        LT `mappend` _ = LT
+        EQ `mappend` y = y
+        GT `mappend` _ = GT
+
+-- | The dual of a monoid, obtained by swapping the arguments of 'mappend'.
+newtype Dual a = Dual { getDual :: a }
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show, Bounded)
+
+instance Monoid a => Monoid (Dual a) where
+        mempty = Dual mempty
+        Dual x `mappend` Dual y = Dual (y `mappend` x)
+
+-- | The monoid of endomorphisms under composition.
+newtype Endo a = Endo { appEndo :: a -> a }
+
+instance Monoid (Endo a) where
+        mempty = Endo id
+        Endo f `mappend` Endo g = Endo (f . g)
+
+-- | Boolean monoid under conjunction.
+newtype All = All { getAll :: Bool }
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show, Bounded)
+
+instance Monoid All where
+        mempty = All True
+        All x `mappend` All y = All (x && y)
+
+-- | Boolean monoid under disjunction.
+newtype Any = Any { getAny :: Bool }
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show, Bounded)
+
+instance Monoid Any where
+        mempty = Any False
+        Any x `mappend` Any y = Any (x || y)
+
+-- | Monoid under addition.
+newtype Sum a = Sum { getSum :: a }
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show, Bounded)
+
+instance Num a => Monoid (Sum a) where
+        mempty = Sum 0
+        Sum x `mappend` Sum y = Sum (x + y)
+
+-- | Monoid under multiplication.
+newtype Product a = Product { getProduct :: a }
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show, Bounded)
+
+instance Num a => Monoid (Product a) where
+        mempty = Product 1
+        Product x `mappend` Product y = Product (x * y)
+
+-- $MaybeExamples
+-- To implement @find@ or @findLast@ on any 'Foldable':
+--
+-- @
+-- findLast :: Foldable t => (a -> Bool) -> t a -> Maybe a
+-- findLast pred = getLast . foldMap (\x -> if pred x
+--                                            then Last (Just x)
+--                                            else Last Nothing)
+-- @
+--
+-- Much of Data.Map's interface can be implemented with
+-- Data.Map.alter. Some of the rest can be implemented with a new
+-- @alterA@ function and either 'First' or 'Last':
+--
+-- > alterA :: (Applicative f, Ord k) =>
+-- >           (Maybe a -> f (Maybe a)) -> k -> Map k a -> f (Map k a)
+-- >
+-- > instance Monoid a => Applicative ((,) a)  -- from Control.Applicative
+--
+-- @
+-- insertLookupWithKey :: Ord k => (k -> v -> v -> v) -> k -> v
+--                     -> Map k v -> (Maybe v, Map k v)
+-- insertLookupWithKey combine key value =
+--   Arrow.first getFirst . alterA doChange key
+--   where
+--   doChange Nothing = (First Nothing, Just value)
+--   doChange (Just oldValue) =
+--     (First (Just oldValue),
+--      Just (combine key value oldValue))
+-- @
+
+-- | Lift a semigroup into 'Maybe' forming a 'Monoid' according to
+-- <http://en.wikipedia.org/wiki/Monoid>: \"Any semigroup @S@ may be
+-- turned into a monoid simply by adjoining an element @e@ not in @S@
+-- and defining @e*e = e@ and @e*s = s = s*e@ for all @s ∈ S@.\" Since
+-- there is no \"Semigroup\" typeclass providing just 'mappend', we
+-- use 'Monoid' instead.
+instance Monoid a => Monoid (Maybe a) where
+  mempty = Nothing
+  Nothing `mappend` m = m
+  m `mappend` Nothing = m
+  Just m1 `mappend` Just m2 = Just (m1 `mappend` m2)
+
+
+-- | Maybe monoid returning the leftmost non-Nothing value.
+newtype First a = First { getFirst :: Maybe a }
+#ifndef __HADDOCK__
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show)
+#else  /* __HADDOCK__ */
+instance Eq a => Eq (First a)
+instance Ord a => Ord (First a)
+instance Read a => Read (First a)
+instance Show a => Show (First a)
+#endif
+
+instance Monoid (First a) where
+        mempty = First Nothing
+        r@(First (Just _)) `mappend` _ = r
+        First Nothing `mappend` r = r
+
+-- | Maybe monoid returning the rightmost non-Nothing value.
+newtype Last a = Last { getLast :: Maybe a }
+#ifndef __HADDOCK__
+        deriving (Eq, Ord, Read, Show)
+#else  /* __HADDOCK__ */
+instance Eq a => Eq (Last a)
+instance Ord a => Ord (Last a)
+instance Read a => Read (Last a)
+instance Show a => Show (Last a)
+#endif
+
+instance Monoid (Last a) where
+        mempty = Last Nothing
+        _ `mappend` r@(Last (Just _)) = r
+        r `mappend` Last Nothing = r
+
+{-
+{--------------------------------------------------------------------
+  Testing
+--------------------------------------------------------------------}
+instance Arbitrary a => Arbitrary (Maybe a) where
+  arbitrary = oneof [return Nothing, Just `fmap` arbitrary]
+
+prop_mconcatMaybe :: [Maybe [Int]] -> Bool
+prop_mconcatMaybe x =
+  fromMaybe [] (mconcat x) == mconcat (catMaybes x)
+
+prop_mconcatFirst :: [Maybe Int] -> Bool
+prop_mconcatFirst x =
+  getFirst (mconcat (map First x)) == listToMaybe (catMaybes x)
+prop_mconcatLast :: [Maybe Int] -> Bool
+prop_mconcatLast x =
+  getLast (mconcat (map Last x)) == listLastToMaybe (catMaybes x)
+        where listLastToMaybe [] = Nothing
+              listLastToMaybe lst = Just (last lst)
+-- -}