Haskell徹底解説：一歩ずつ作るTODOアプリ

module Todo where

main :: IO ()
main = do
  putStrLn "TODO app"
  putStrLn "Thanks for using this app."

module Todo where -- モジュール宣言（省略）

-- (略) Step 1のコード

-- TODOアイテムの型を定義
type Item = String -- Item型はString型の別名
type Items = [Item] -- Items型はItem型のリストの別名

-- ユーザーとの対話を行うIOアクション
-- 現在のTODOアイテムのリストを受け取り、IOアクションを返す
interactWithUser :: Items -> IO ()
interactWithUser items = do
  putStrLn "コマンドを入力してください（例: add - タスク名, items, quit）:" -- プロンプト表示
  line <- getLine -- 標準入力から1行読み込み、その結果をlineに束縛するIOアクション
  if line == "quit" -- 入力が"quit"かどうかを判定
    then putStrLn "アプリケーションを終了します。またのご利用をお待ちしております！" -- 終了メッセージ表示
    else interactWithUser items -- "quit"でなければ、現在のitemsを引数に自分自身を再度呼び出し

module Todo where -- モジュール宣言（省略）

-- (略) Step 1, 2のコード

-- コマンドを表現する代数的データ型
-- ユーザーが入力する可能性のあるコマンドとその引数を型として定義
data Command
  = Quit           -- アプリケーション終了コマンド（引数なし）
  | DisplayItems   -- TODOリスト表示コマンド（引数なし）
  | AddItem String -- TODOアイテム追加コマンド（String型の引数を持つ）
  | Done Int       -- TODOアイテム完了コマンド（Int型のインデックス引数を持つ）
  | Help           -- ヘルプ表示コマンド（引数なし）

-- 文字列をCommand型にパースする純粋関数
-- 失敗の可能性があるため、Either型で結果を表現
parseCommand :: String -> Either String Command
parseCommand line = case words line of -- 入力文字列を単語のリストに分割し、パターンマッチ
  ["quit"]                      -> Right Quit         -- "quit"のみのリストにマッチ
  ["items"]                     -> Right DisplayItems -- "items"のみのリストにマッチ
  ["help"]                      -> Right Help         -- "help"のみのリストにマッチ
  "add" : "-" : itemWords       -> Right (AddItem (unwords itemWords)) -- "add", "-", 残りの単語にマッチ
  ["done", idxStr]              -> -- "done", インデックス文字列にマッチ
    if all (`elem` "0123456789") idxStr -- インデックス文字列が全て数字で構成されているかチェック
      then Right (Done (read idxStr)) -- 数字ならIntに変換してDoneコンストラクタでラップ
      else Left "Error: Invalid index format for 'done' command. Please provide a number." -- 数字でなければエラー
  _                             -> Left "Error: Unknown command. Type 'help' for available commands." -- 上記のどのパターンにもマッチしない場合

module Todo where -- モジュール宣言（省略）

-- (略) Step 1, 2, 3のコード

-- TODOアイテムをリストに追加する純粋関数
-- 新しいアイテムを既存のアイテムリストの先頭に追加し、新しいリストを返す
addItem :: Item -> Items -> Items
addItem item items = item : items -- `(:)`はリストの先頭に要素を追加する演算子

-- TODOリストの内容を整形された文字列として返す純粋関数
-- 各アイテムに番号を付けて表示
displayItems :: Items -> String
displayItems items =
  let
    -- displayItemはインデックスとアイテムを受け取り、「インデックス - アイテム」形式の文字列を返すローカル関数
    displayItem :: Int -> Item -> String
    displayItem index item = show index ++ " - " ++ item

    reversedList = reverse items -- 最新のアイテムをリストの先頭に表示するため、リストを逆順にする
    displayedItemsList = zipWith displayItem [1..] reversedList -- displayItem関数を使い、[1..]（無限リスト）と逆順リストを結合
  in
    unlines displayedItemsList -- 各行を改行で結合して単一の文字列を返す

-- 指定されたインデックスのアイテムを削除する純粋関数
-- 削除に失敗する可能性があるため、Either型で結果を表現
removeItem :: Int -> Items -> Either String Items
removeItem targetIndex allItems =
    -- ユーザーに表示されるインデックスは1から始まる逆順なので、実際のリストインデックスに変換
    let actualIndex = length allItems - targetIndex
    in
    impl actualIndex allItems -- 実際の削除処理はヘルパー関数`impl`に委譲
  where
    -- implは実際の0-basedインデックスとリストを受け取り、アイテムを削除するヘルパー関数
    impl :: Int -> Items -> Either String Items
    impl index items =
      case (index, items) of
        (0, _ : rest) -> Right rest -- インデックス0にマッチしたら、その要素をスキップし残りのリストを返す
        (_, [])       -> Left "Error: Index out of bounds. The item does not exist." -- 空のリストでインデックスが0でなければエラー
        (n, x : rest) -> -- n > 0 かつリストが空でない場合
          case impl (n - 1) rest of -- 残りのリストに対して再帰的に削除を試みる
            Right newRest -> Right (x : newRest) -- 成功したら現在の要素xを先頭に追加し新しいリストを構築
            Left err      -> Left err            -- 失敗したらエラーをそのまま伝播

-- Todo.hs
module Todo where

-- 1. 型の定義
-- TODOアイテムは文字列として扱う
type Item = String
-- TODOアイテムのリスト
type Items = [Item]

-- ユーザーからのコマンドを表現する代数的データ型
data Command
  = Quit           -- アプリケーション終了
  | DisplayItems   -- アイテム表示
  | AddItem String -- アイテム追加（引数として追加するアイテム文字列を持つ）
  | Done Int       -- アイテム完了（引数として完了するアイテムのインデックスを持つ）
  | Help           -- ヘルプ表示

-- 2. メインエントリポイント
-- プログラムの開始点。IO () 型であることから、副作用を伴う処理であることを示す。
main :: IO ()
main = do
  putStrLn "TODO appへようこそ！"
  putStrLn "このHaskell製TODOアプリでタスクを管理しましょう。"
  interactWithUser [] -- 初期状態は空のTODOリストでユーザー対話を開始
  putStrLn "Thanks for using this app."

-- 3. ユーザー対話 (IO層)
-- 現在のTODOアイテムのリスト (Items) を受け取り、ユーザーからのコマンドに応じて処理を進める
interactWithUser :: Items -> IO ()
interactWithUser items = do
  putStrLn "\nコマンドを入力してください（help で一覧表示）:"
  line <- getLine -- ユーザーからの入力を読み込むIOアクション。結果を 'line' に束縛。
  case parseCommand line of -- 入力された文字列をCommand型にパース
    Right Help -> do
      putStrLn "利用可能なコマンド:"
      putStrLn "  help               - このヘルプを表示"
      putStrLn "  quit               - アプリケーションを終了"
      putStrLn "  items              - 現在のTODOリストを表示"
      putStrLn "  add - <アイテム名> - 新しいTODOアイテムを追加"
      putStrLn "  done <インデックス> - 指定されたインデックスのTODOアイテムを完了（削除）"
      interactWithUser items -- ヘルプ表示後、同じアイテムリストで対話を継続

    Right DisplayItems -> do
      putStrLn "現在のTODOリスト:"
      putStrLn (displayItems items) -- 純粋関数で整形されたリストを表示
      interactWithUser items -- リスト表示後、同じアイテムリストで対話を継続

    Right (AddItem item) -> do
      let newItems = addItem item items -- 純粋関数で新しいアイテムリストを生成
      putStrLn $ "アイテム '" ++ item ++ "' を追加しました。"
      interactWithUser newItems -- 新しいアイテムリストで対話を継続

    Right (Done index) -> do
      case removeItem index items of -- 純粋関数でアイテム削除を試みる
        Left errMsg -> do
          putStrLn $ "エラー: " ++ errMsg
          interactWithUser items -- エラーメッセージ表示後、同じアイテムリストで対話を継続

        Right newItems -> do
          putStrLn $ show index ++ "番のアイテムを完了しました。"
          interactWithUser newItems -- 削除成功後、新しいアイテムリストで対話を継続

    Right Quit -> putStrLn "アプリケーションを終了します。" -- 終了メッセージを表示し、対話ループを終了

    Left errMsg -> do
      putStrLn $ "エラー: " ++ errMsg
      interactWithUser items -- エラーメッセージ表示後、同じアイテムリストで対話を継続

-- 4. コマンド解析 (純粋関数)
-- 文字列を受け取り、Command型またはエラーメッセージを返す。
parseCommand :: String -> Either String Command
parseCommand line = case words line of -- 入力文字列を単語リストに分割し、パターンマッチ
  ["quit"]                      -> Right Quit
  ["items"]                     -> Right DisplayItems
  ["help"]                      -> Right Help
  "add" : "-" : itemWords       -> Right (AddItem (unwords itemWords)) -- "add - <アイテム名>" のパターン
  ["done", idxStr]              -> -- "done <インデックス>" のパターン
    if all (`elem` "0123456789") idxStr -- インデックスが数字のみか確認
      then Right (Done (read idxStr)) -- 数字であればIntに変換
      else Left "インデックスの形式が不正です。数値を入力してください。"
  _                             -> Left "不明なコマンドです。'help'で利用可能なコマンドを確認してください。"

-- 5. データ操作ロジック (純粋関数)
-- 新しいアイテムをリストの先頭に追加する
addItem :: Item -> Items -> Items
addItem item items = item : items

-- アイテムリストを整形して文字列として返す
displayItems :: Items -> String
displayItems items =
  let
    displayItem :: Int -> Item -> String
    displayItem index item = show index ++ " - " ++ item

    reversedList = reverse items -- 最新のアイテムが下に来るように逆順に
    displayedItemsList = zipWith displayItem [1..] reversedList
  in
    if null items
      then "  (TODOアイテムはまだありません。)"
      else unlines displayedItemsList

-- 指定されたインデックスのアイテムをリストから削除する
removeItem :: Int -> Items -> Either String Items
removeItem targetIndex allItems =
    let actualIndex = length allItems - targetIndex -- 表示インデックスから実際のリストインデックスに変換
    in
    if targetIndex <= 0 || targetIndex > length allItems
      then Left "指定されたインデックスのアイテムは存在しません。"
      else impl actualIndex allItems
  where
    impl :: Int -> Items -> Either String Items
    impl index items =
      case (index, items) of
        (0, _ : rest) -> Right rest -- 0番目の要素をスキップ
        (_, [])       -> Left "インデックスが範囲外です。" -- このパスには到達しないはずだが念のため
        (n, x : rest) -> case impl (n - 1) rest of
                           Right newRest -> Right (x : newRest)
                           Left err      -> Left err

❯ runghc Main.hs
TODO appへようこそ！
このHaskell製TODOアプリでタスクを管理しましょう。

コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
add - Haskellの勉強
アイテム 'Haskellの勉強' を追加しました。

コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
add - 記事を書く
アイテム '記事を書く' を追加しました。

コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
items
現在のTODOリスト:
1 - Haskellの勉強
2 - 記事を書く


コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
done 1
1番のアイテムを完了しました。

コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
items
現在のTODOリスト:
1 - 記事を書く


コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
help
利用可能なコマンド:
  help               - このヘルプを表示
  quit               - アプリケーションを終了
  items              - 現在のTODOリストを表示
  add - <アイテム名> - 新しいTODOアイテムを追加
  done <インデックス> - 指定されたインデックスのTODOアイテムを完了（削除）

コマンドを入力してください（help で一覧表示）:
quit
アプリケーションを終了します。
Thanks for using this app.