Rust のタプルと行列の転置を探索する

はじめに

この実験では、Rust のタプルを調べます。タプルは、異なる型の値のコレクションで、丸括弧を使って構築されます。関数の引数や返り値として使うことができ、関数が複数の値を返すことを可能にします。タプルは、他のタプルの要素としても使うことができます。Rust では、タプルの値にアクセスするためにタプルインデックスが提供されています。タプルは表示可能で、バインディングを作成するために分解することができます。また、構造体に fmt::Display トレイトを追加して、その表示形式をカスタマイズする方法を学びます。最後に、行列内の 2 つの要素を交換する transpose 関数を実装するアクティビティが与えられます。

注： 実験でファイル名が指定されていない場合は、好きなファイル名を使うことができます。たとえば、main.rs を使って、rustc main.rs &&./main でコンパイルして実行することができます。

タプル

タプルは、異なる型の値のコレクションです。タプルは丸括弧 () を使って構築され、各タプル自体は型シグネチャ (T1, T2,...) を持つ値であり、ここで T1、T2 はその要素の型です。関数は、タプルを使って複数の値を返すことができます。なぜなら、タプルは任意の数の値を保持できるからです。

// タプルは関数の引数として、また返り値としても使うことができます。
fn reverse(pair: (i32, bool)) -> (bool, i32) {
    // `let` を使って、タプルの要素を変数にバインドすることができます。
    let (int_param, bool_param) = pair;

    (bool_param, int_param)
}

// 以下の構造体はアクティビティ用です。
#[derive(Debug)]
struct Matrix(f32, f32, f32, f32);

fn main() {
    // 様々な型の要素を持つタプルです。
    let long_tuple = (1u8, 2u16, 3u32, 4u64,
                      -1i8, -2i16, -3i32, -4i64,
                      0.1f32, 0.2f64,
                      'a', true);

    // タプルインデックスを使って、タプルから値を抽出することができます。
    println!("Long tuple first value: {}", long_tuple.0);
    println!("Long tuple second value: {}", long_tuple.1);

    // タプルは他のタプルの要素としても使うことができます。
    let tuple_of_tuples = ((1u8, 2u16, 2u32), (4u64, -1i8), -2i16);

    // タプルは表示可能です。
    println!("tuple of tuples: {:?}", tuple_of_tuples);

    // ただし、長いタプル（12 要素以上）は表示できません。
    //let too_long_tuple = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13);
    //println!("Too long tuple: {:?}", too_long_tuple);
    // TODO ^ 上の 2 行を解除して、コンパイラエラーを確認してください。

    let pair = (1, true);
    println!("Pair is {:?}", pair);

    println!("The reversed pair is {:?}", reverse(pair));

    // 1 要素のタプルを作成するには、丸括弧で囲まれたリテラルと区別するためにコンマが必要です。
    println!("One element tuple: {:?}", (5u32,));
    println!("Just an integer: {:?}", (5u32));

    // タプルを分解して、バインディングを作成することができます。
    let tuple = (1, "hello", 4.5, true);

    let (a, b, c, d) = tuple;
    println!("{:?}, {:?}, {:?}, {:?}", a, b, c, d);

    let matrix = Matrix(1.1, 1.2, 2.1, 2.2);
    println!("{:?}", matrix);
}

アクティビティ

1. 復習: 上の例の Matrix 構造体に fmt::Display トレイトを追加しましょう。これにより、デバッグ形式 {:?} から表示形式 {} に切り替えると、次のような出力が得られます。

   ( 1.1 1.2 )
   ( 2.1 2.2 )

   表示形式の例を参照すると良いでしょう。

2. reverse 関数をテンプレートにして transpose 関数を追加しましょう。この関数は、行列を引数として受け取り、2 つの要素が交換された行列を返します。たとえば：

   println!("Matrix:\n{}", matrix);
   println!("Transpose:\n{}", transpose(matrix));

   出力は次のようになります。

   Matrix:
   ( 1.1 1.2 )
   ( 2.1 2.2 )
   Transpose:
   ( 1.1 2.1 )
   ( 1.2 2.2 )

まとめ

おめでとうございます！あなたはタプルの実験を完了しました。あなたのスキルを向上させるために、LabEx でさらに多くの実験を練習することができます。