haskell - 让 Haskell 势在必行
问题描述
注意:这是一个练习,我试图了解事情是如何运作的。
我试图让在 Haskell 中做这样的事情成为可能:
f :: Integer -> Integer
f n = def $ do
i <- var n
while i (>0) $ do
i -= lit 1
return i
-- for now, my program returns n
下面是我的程序。在这一点上,我不明白为什么它不起作用,但由于某种原因,变量没有改变。
import Control.Monad.State
data Lit a = Lit a
type Variable a = State Integer a
def :: Variable (Lit a) -> a
def (State f) = fromLit . fst . f $ 0
fromLit :: Lit a -> a
fromLit (Lit a) = a
lit :: a -> Lit a
lit l = Lit l
var :: a -> Variable (Lit a)
var v = State $ \x -> (lit v, x)
while :: Lit a -> (a -> Bool) -> Variable () -> Variable ()
while (Lit r) cond act = do
if cond r then do
_ <- act
while (Lit r) cond act
-- or act >> while (Lit r) cond act
else return ()
op :: (Integer -> Integer -> Integer) -> Lit Integer -> Lit Integer -> Variable ()
op f (Lit a) (Lit b) = State $ \n -> ((), if n == a then f a b else n)
-- that is, if the state is (a) change it to (f a b), else don't change it
(+=) = op (+)
(-=) = op (-)
(*=) = op (*)
请帮助我了解这里出了什么问题以及如何改进代码。谢谢你。
解决方案
不用说,这在 Haskell 中是一件很愚蠢的事情。但是,如果它可以帮助您学习一些东西,我完全赞成尝试愚蠢的事情。
我认为您可能应该退回到一个更简单的问题,并在尝试像这样复杂的事情之前多尝试一下 State monad;从您发布的代码片段中,我怀疑您的直觉有点偏离。
你当然可以做这种事情,但是在 State monad 中处理“任意”类型的变量是很棘手的(它必须有一个固定的状态类型)。您可以使用Dynamic
and Proxy
;以相对类型安全的方式进行操作 但我认为这可能仍然有点遥不可及。
我们将从存储 Int 类型的变量开始。我不确定State
您使用的是哪个单子,但我会使用其中的一个mtl
。
import Control.Monad.State
import qualified Data.Map as M
import Data.Maybe
data Var = Var Int
deriving (Show, Eq, Ord)
data Env = Env {freshVar :: Int, vars :: M.Map Var Int}
deriving Show
type Imperative a = State Env a
我已经定义了Env
跟踪我们“创建”的所有变量的类型,以及一个“新名称”生成器,它只是一个在我们定义变量时不断向上计数的 Int。
lit :: Int -> Imperative Var
lit n = do
varID <- gets freshVar
let newVar = Var varID
modify (\s -> s{freshVar=n+1, vars=(M.insert newVar n (vars s))})
return newVar
此代码从文字数字创建一个新的“变量”,它通过从环境中获取一个新的变量名称,将其包装在构造函数中,然后将其与提供的值一起存储在环境中来实现。请注意,我们增加了freshVar 数字,因此我们将为下一个文字获得不同的变量id。
getVar :: Var -> Imperative Int
getVar v = gets (fromJust . M.lookup v . vars)
setVar :: Var -> Int -> Imperative ()
setVar v n = modify (\s -> s{vars=M.insert v n (vars s)})
这些是在我们的变量映射中查找变量或设置变量的一些助手。一般不安全的getVar
用途;fromJust
但如果你只用“lit”定义新变量,那么它就可以正常工作。
op :: (Int -> Int -> Int) -> Var -> Var -> Imperative ()
op f aVar bVar = do
a <- getVar aVar
b <- getVar bVar
setVar aVar (f a b)
(+=) = op (+)
(-=) = op (-)
(*=) = op (*)
要执行您的变异操作版本,我们需要两个变量,查找它们的当前值,执行操作,然后将结果存储到左侧的变量中。
现在我们可以定义while
while :: Imperative Bool -> Imperative () -> Imperative ()
while cond act = do
continue <- cond
if continue then act >> while cond act
else return ()
我们可以接受任何返回布尔值作为条件的命令式语句;如果需要,用户可以在语句中查找变量的状态。我们只需运行语句,如果我们想继续我们act
然后递归,否则我们返回。
f :: Int -> Int
f n = run $ do
i <- lit n
while ((>0) <$> getVar i) $ do
one <- lit 1
i -= one
getVar i
这有点罗嗦(我们可以简化它,但它会使组合器更复杂)。我们将我们i
的值定义为一个新变量n
,然后检查它是否大于0
条件。在循环体中,我们用值定义一个变量1
,然后从变量中减去它i
。
循环结束后,我们检查i
run :: Imperative a -> a
run m = evalState m (Env 0 M.empty)
这是run
我们上面使用的函数,它只是运行没有定义变量的状态。
如果您尝试一下,您会看到它成功达到零;你可以添加一个跟踪语句来查看它命中了哪些值:
import Debug.Trace
f :: Int -> Int
f n = run $ do
i <- lit n
while ((>0) <$> getVar i) $ do
getVar i >>= traceShowM
one <- lit 1
i -= one
getVar i
>>> f 10
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
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