NPRG068 Programování v Haskellu (2025/26)

Praktický kurz o programování realistického software ve vysokoúrovňovém striktně typovaném líném funkcionálním jazyce.

Kontakt

• miroslav.kratochvil@matfyz.cuni.cz — vhodné na administrativní/studijní záležitosti a na ne-technické potíže s domácími úkoly
• mirek.kratochvil na Mattermostu MFF, kanál #nprg068-haskell (invite link je v SISu, dostupný po přihlášení k rozvrhu) — vhodné na otázky a diskuzi problémů s domácími úkoly a obecně s Haskellem

Rozvrh

Úterý 12:20 v S6, MS

Odkazy

• SIS NPRG068
• GHCUp (instalace)

Materiály

Slajdy budu zveřejňovat v průběhu semestru (viz níže u přednášek).

Vhodné materiály k přípravě na zkoušku (100% pochopení prakticky zaručuje úspěch):

• Learn You A Haskell (komunitní edice) (Vpravo dole klikněte na "read online".)
• Typing Haskell In Haskell (aka THIH) je malá implementace typového systému Haskellu rámcově kompatibilní se standardem Haskell98; inferenci typových tříd stačí znát povrchně jako intuici na přibližných definicích, inferenci vnořených funkcí (a context splitting) není potřeba znát vůbec. Zdrojový kód na hraní je v balíku thih. Případně můžete prozkoumat jednodušší (a dostatečnou) verzi minihm.

Průběh přednášek

1. (17.2.): Úvodní motivace, crash-course Haskellové syntaxe, typy funkcí.
   • slides1.pdf
   • Příklad struktury s pojmenovaným obsahem (Point)
   • Příklad letících koleček (pouštěl jsem ho na konci přednášky)
   • Příklad k čemu jsou dobré algebraické datové typy ("gramatika" kreslitelných věcí používaná v příkladu výše)
   • Rozmyslete si, jak funkce render která (líně) generuje takovou gramatiku (typu Picture) zapadá do schématu "data is code" ve Velmi Povrchním Porovnání které jsem ukazoval někde na slajdu 13 z přednášky.
2. (24.2.): Typové třídy, monoidy, funktory, aplikativní funktory, monády a IO. Funkce jako kontejnery na výsledky.
   • slides2.pdf
   • Monády jsem popsal poměrně rychle hlavně jako intuici, příště je probereme ještě jednou poněkud víc detailně (hlavně konstrukci stavové monády s ``vedlejším efektem'' zápisu a čtení do ``globální proměnné'').
   • Instance typových tříd ze slajdů
   • Příklady instancí funktoru a monoidu nad stromem
   • Příklad jednoduché rekurzivní IO funkce
   • Příklad víc IO funkcí (jak s IO pracovat bez do)
   • Monáda se stavovým výpočtem (rozebereme příště)
3. (3.3.): Typové třídy a monády znova (z druhé strany). Konkrétní příklad použití monád na parsovacích kombinátorech.
   • slides3.pdf
   • Příklad s overloadingem okopírovaný z OOP
   • Stavová monáda z přednášky
   • Příklad parsování z přednášky (používá ReadP z base)
   • Úplná implementace rekurzivního parseru pomocí State. (Relativně neefektivní kvůli častému backtrackování, ale obecně funguje.)
4. (10.3.): Krátká poznámka o tom jak přesně se liší Monad a Applicative (můžou akce záviset na mezivýsledcích?). Přehled Prelude: IO, ošetřování chyb, bracket, tooling pro práci s monádami. Kontejnerové typové třídy (Foldable jako "const iterátor", Traversable jako "mutable iterátor s efektem"). Maybe, Either, seznamy, Monoidní pomůcky na foldování, Sequence, Tree, Graph, Map, Set. Příklady pár funkcionáních datových struktur (refill fronta, zipper seznam a strom, finger tree).
   • slides4.pdf
5. (17.3.): Vnitřnosti GHC: Lambda kalkulus, STLC, inference řešením rovnic. Polymorfismus pomocí (∀) v typech, Hindley-Milnerův systém. Základní transformace v Core mezijazyku (lifting, CPS konverze). Jak funguje STG (velmi zhruba). Curry-Howardova korespondence STLC typů a výroků konstruktivní logiky. Poznámka o parametricitě a souvisejících vlastnostech.
   • slides5.pdf
   • MiniHM
   • THIH (PDF)
6. (24.3.): Stringy (bajtové stringy a Text). Pretty-printing z "pretty AST". Poznámka o pandocu. Transformery monád. Přehled užitečných konstrukcí (kombinace WriterT/ReaderT/StateT/MaybeT, poznámka o LogicT, ContT triky). Poznámka o type-level výpočtech pomocí víceparametrových typových tříd (MPTCs) a typových rodin (type families, data families).
   • slides6.pdf

Domácí úkoly

Zadání domácích úkolů jsou k dispozici v GitLabu gitlab.mff.cuni.cz/teaching/nprg068/homeworks26.

Termíny odevzdání úkolů jsou v SISu v grupíku (tj. "studijních mezivýsledcích") u odpovídajících políček na odevzdávání souborů, a navíc přepsané níže v sekci "Termíny odevzdání".

Úkoly jsou hlavní "zdroj" výsledného hodnocení. Úkoly proto odevzdávejte včas. V případě ohrožení termínu mi napište s dostatečným předstihem (tj. ideálně alespoň 12 hodin před termínem). V případě neomluveného a neopodstatněného promeškání termínu odevzdání úkolu student automaticky ztrácí nárok na dokončení předmětu v tomto semestru.

Termíny odevzdání úkolů

• Úkol 0: Nepovinný tj. technicky bez termínu, ale k úkolům odevzdaným po 15.3.2026 nebudu posílat feedback.
• Úkol 1: 31.3.2025
• Úkol 2: 30.4.2025

English-speaking students

We expect to give all lectures in Czech by default, but we will switch to English on demand in case there are English-speaking students present. (Ideally please let us know in advance.)

All other study materials (perhaps with the exception of the site info above, which is mirrored in SIS and slides) are in English. Please use some of the free available automated-translation tools if required, or ask for a consultation in case of questions or problems.