AWS Step Functionsで組み込み関数だけを使って整数の乗算を実装してみた（AWS CDK）

#AWS Step Functions

#AWS CDK

若槻龍太

2022.09.05

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こんにちは、CX事業本部 IoT事業部の若槻です。

最近のAWS Step Functionsのアップデートで、数学演算を実施可能な組み込み関数が追加されました。

Intrinsics for Math operations - Intrinsic functions - AWS Step Functions

追加されたのは、ランダムな数値を取得するStates.MathRandomと、数値の加算をするStates.MathAddのみです。よって乗算や除算は未追加なります。

しかし今回、AWS Step Functionsで組み込み関数だけを使って数値（整数のみ）の乗算を実装をAWS CDKでしてみたのでご紹介します。

やってみた

利用した組み込み関数

実装で利用した組み込み関数はStates.ArrayRangeとStates.MathAddです。

States.ArrayRangeを使うと、指定した要素数の配列を作成できます。（ただし配列長の最大は1000です。）

//function
"array.$": "States.ArrayRange(1, 9, 2)"

//output
{"array": [1,3,5,7,9] }

States.MathAddを使うと2つの数値の和を取得できます。

//function
"value1.$": "States.MathAdd(6, 4)"

//output
{"value1": 10 }

実装

AWS CDK v2（TypeScript）で次のようなCDKスタックを作成します。

import { aws_stepfunctions, Stack, StackProps } from 'aws-cdk-lib';
import { Construct } from 'constructs';

export class AwsCdkAppStack extends Stack {
  constructor(scope: Construct, id: string, props?: StackProps) {
    super(scope, id, props);

    // States.ArrayRangeで乗数の長さの配列を取得
    const getArrayPass = new aws_stepfunctions.Pass(this, 'getArrayPass', {
      parameters: {
        'val.$': 'States.ArrayRange(1, $.multiplier, 1)',
      },
      resultPath: '$.getArrayPassOutput',
    });

    // ループ開始
    // 被乗数（multiplicand）の加算を乗数（multiplier）回だけループして積（product）を求める
    const initLoopArgs = new aws_stepfunctions.Pass(
      this,
      'initReplacementLoop',
      {
        parameters: {
          currentIndex: 1,
          product: aws_stepfunctions.JsonPath.stringAt('$.multiplicand'),
        },
        resultPath: '$.loopArgs',
      }
    );

    // States.MathAddでcurrentIndexとproductをインクリメントしていく
    const concatinateString = new aws_stepfunctions.Pass(
      this,
      'concatinateString',
      {
        parameters: {
          'currentIndex.$': 'States.MathAdd($.loopArgs.currentIndex, 1)',
          'product.$': 'States.MathAdd($.loopArgs.product, $.multiplicand)',
        },
        resultPath: '$.loopArgs',
      }
    );

    // 乗数回のループが完了したらSucceedへ進んで終了、未完了ならループを継続する
    const isLoopFinishedChoice = new aws_stepfunctions.Choice(
      this,
      'isLoopFinishedChoice'
    )
      .when(
        aws_stepfunctions.Condition.numberEqualsJsonPath(
          '$.multiplier',
          '$.loopArgs.currentIndex'
        ),
        // ループ終了
        new aws_stepfunctions.Succeed(this, 'succeed')
      )
      .otherwise(concatinateString);

    // State Machine
    new aws_stepfunctions.StateMachine(this, 'myStateMachine', {
      stateMachineName: 'myStateMachine',
      definition: getArrayPass
        .next(initLoopArgs)
        .next(concatinateString)
        .next(isLoopFinishedChoice),
    });
  }
}

上記をCDK Deployしてスタックをデプロイします。これにより次の定義のState Machineが作成されます。

{
  "StartAt": "getArrayPass",
  "States": {
    "getArrayPass": {
      "Type": "Pass",
      "ResultPath": "$.getArrayPassOutput",
      "Parameters": {
        "val.$": "States.ArrayRange(1, $.multiplier, 1)"
      },
      "Next": "initReplacementLoop"
    },
    "initReplacementLoop": {
      "Type": "Pass",
      "ResultPath": "$.loopArgs",
      "Parameters": {
        "currentIndex": 1,
        "product.$": "$.multiplicand"
      },
      "Next": "concatinateString"
    },
    "concatinateString": {
      "Type": "Pass",
      "ResultPath": "$.loopArgs",
      "Parameters": {
        "currentIndex.$": "States.MathAdd($.loopArgs.currentIndex, 1)",
        "product.$": "States.MathAdd($.loopArgs.product, $.multiplicand)"
      },
      "Next": "isLoopFinishedChoice"
    },
    "isLoopFinishedChoice": {
      "Type": "Choice",
      "Choices": [
        {
          "Variable": "$.multiplier",
          "NumericEqualsPath": "$.loopArgs.currentIndex",
          "Next": "succeed"
        }
      ],
      "Default": "concatinateString"
    },
    "succeed": {
      "Type": "Succeed"
    }
  }
}

State Machine Graphは次のようになります。

動作確認

次のデータをInputにしてState Machineを実行します。

{
    "multiplicand": 3,
  	"multiplier": 5
}

実行が成功しました。getArrayPassStateでmultiplierの長さの配列が作成できています。

{
  "multiplicand": 3,
  "multiplier": 5,
  "getArrayPassOutput": {
    "val": [
      1,
      2,
      3,
      4,
      5
    ]
  }
}

suceedStateで3 * 5の乗数の積である15が取得できました！

{
  "multiplicand": 3,
  "multiplier": 5,
  "getArrayPassOutput": {
    "val": [
      1,
      2,
      3,
      4,
      5
    ]
  },
  "loopArgs": {
    "product": 15,
    "currentIndex": 5
  }
}