2008-10-24 39 views
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我目前正處於真實世界Haskell的第4章,我試圖圍繞implementing foldl in terms of foldr環繞我的頭。使用foldr實現郵編

(這裏是他們的代碼:)

myFoldl :: (a -> b -> a) -> a -> [b] -> a 

myFoldl f z xs = foldr step id xs z 
    where step x g a = g (f a x) 

我想我會嘗試使用相同的技術來實現zip,但我似乎沒有被任何進展。它甚至有可能嗎?

回答

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zip2 xs ys = foldr step done xs ys 
    where done ys = [] 
     step x zipsfn []  = [] 
     step x zipsfn (y:ys) = (x, y) : (zipsfn ys) 

這是如何工作:(foldr相似步驟完成XS)返回消耗 YS的功能;所以我們沿着xs列表建立一個嵌套組合 函數,這些函數將分別應用於ys的相應部分。

如何拿出它:我開始的總體思路(從之前見過類似 的例子),寫

zip2 xs ys = foldr step done xs ys 

然後填充在每個反過來以下行與它不得不 是爲了使類型和價值出來正確。 最容易考慮最簡單的情況之前,更難。

第一行可以更簡單地寫成

zip2 = foldr step done 

爲mattiast顯示。

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這是如何工作的?不折疊只需要3個參數? – Claudiu 2008-10-24 20:51:46

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我發現使用非常相似的方法,你的道:

myzip = foldr step (const []) :: [a] -> [b] -> [(a,b)] 
    where step a f (b:bs) = (a,b):(f bs) 
      step a f [] = [] 
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對於這裏的非本地Haskellers,我寫了一個計劃版本的算法,使其更清晰所發生的情況:

> (define (zip lista listb) 
    ((foldr (lambda (el func) 
      (lambda (a) 
      (if (empty? a) 
       empty 
       (cons (cons el (first a)) (func (rest a)))))) 
     (lambda (a) empty) 
     lista) listb)) 
> (zip '(1 2 3 4) '(5 6 7 8)) 
(list (cons 1 5) (cons 2 6) (cons 3 7) (cons 4 8)) 

foldr導致功能,當應用到列表,將返回列表中給出的函數返回的列表的zip。由於懶惰評估,Haskell隱藏了內部lambda


爲了進一步把它分解:

採取拉鍊上輸入:「(1 2 3) 的foldr相似FUNC被調用與

el->3, func->(lambda (a) empty) 

此擴展爲:

(lambda (a) (cons (cons el (first a)) (func (rest a)))) 
(lambda (a) (cons (cons 3 (first a)) ((lambda (a) empty) (rest a)))) 

如果我們現在要返回這個,我們將有一個函數,其中包含一個元素列表 並返回對(3元素):

> (define f (lambda (a) (cons (cons 3 (first a)) ((lambda (a) empty) (rest a))))) 
> (f (list 9)) 
(list (cons 3 9)) 

繼續,FOLDR現在調用FUNC與

el->3, func->f ;using f for shorthand 
(lambda (a) (cons (cons el (first a)) (func (rest a)))) 
(lambda (a) (cons (cons 2 (first a)) (f (rest a)))) 

這是一個FUNC這需要兩個元件,現在的列表,以及與(list 2 3)拉鍊他們:

> (define g (lambda (a) (cons (cons 2 (first a)) (f (rest a))))) 
> (g (list 9 1)) 
(list (cons 2 9) (cons 3 1)) 

發生了什麼事?

(lambda (a) (cons (cons 2 (first a)) (f (rest a)))) 

a,在這種情況下,爲(list 9 1)

(cons (cons 2 (first (list 9 1))) (f (rest (list 9 1)))) 
(cons (cons 2 9) (f (list 1))) 

而且,正如你還記得,f拉鍊與3說法。

,這樣下去等等

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已經在這裏給出的答案,但不包括(舉例)推導。所以即使這麼多年過去了,也許值得添加它。

其實很簡單。首先,

 
foldr f z xs 
    = foldr f z [x1,x2,x3,...,xn] = f x1 (foldr f z [x2,x3,...,xn]) 
    = ... = f x1 (f x2 (f x3 (... (f xn z) ...))) 

因此由ETA-擴大,

 
foldr f z xs ys 
    = foldr f z [x1,x2,x3,...,xn] ys = f x1 (foldr f z [x2,x3,...,xn]) ys 
    = ... = f x1 (f x2 (f x3 (... (f xn z) ...))) ys 

由於這裏是顯而易見的,如果f在其第二個參數非逼着,它得到的x1和工作第一ys,f x1r1ys其中r1 =(f x2 (f x3 (... (f xn z) ...)))= foldr f z [x2,x3,...,xn]

因此,使用

 
f x1 r1 [] = [] 
f x1 r1 (y1:ys1) = (x1,y1) : r1 ys1 

我們安排的信息通道由左到右沿着列表,通過調用r1與輸入列表ys1其餘foldr f z [x2,x3,...,xn]ys1 = f x2r2ys1,作爲下一個步。就是這樣。


ys短於xs(或相同的長度),則[]情況下f火災和處理停止。但是,如果ys長於xs然後f[]情況下,將不會觸發,我們將進入決賽f xnz(yn:ysn)應用,

 
f xn z (yn:ysn) = (xn,yn) : z ysn 

既然我們已經達到的xs,在結束zip處理必須停止:

 
z _ = [] 

這意味着定義z = const []應使用:

zip xs ys = foldr f (const []) xs ys 
    where 
    f x r []  = [] 
    f x r (y:ys) = (x,y) : r ys 

f的觀點出發,r起着成功延續,其f呼叫時的處理將繼續,具有所發射的一對後(x,y)的作用。

所以r「什麼是更ys做的時候有更多的x的」z = const [],該nil - 案例在foldr,是「什麼是與ys時,有沒有更多的x完成s「。或f可以自行停止,當ys用完時返回[]


注意如何ys作爲一種累積值,這是由左到沿列表xs權過去了,從f一個調用到下一個(「累計」的步驟是,在這裏,剝頭元素)。

Naturally這對應於左倍,其中一個累積步驟是「應用功能」,對z = id當「沒有更多x的」返回最終累積值:

foldl f a xs =~ foldr (\x r a-> r (f a x)) id xs a 

類似地,對於有限名單,

foldr f a xs =~ foldl (\r x a-> r (f x a)) id xs a 

而且,由於組合功能獲取到決定是否繼續與否,現在有可能已經離開倍,可提前停止:

foldlWhile t f a xs = foldr cons id xs a 
    where 
    cons x r a = if t x then r (f a x) else a 

或跳躍離開倍,foldlWhen t ...,與

cons x r a = if t x then r (f a x) else r a 

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我試圖瞭解這個優雅的解決方案我自己,所以我試圖推導出類型和評價自己。所以,我們需要編寫一個函數:

zip xs ys = foldr step done xs ys 

在這裏我們需要得到stepdone,不管他們是。召回foldr的類型,實例化列表:

foldr :: (a -> state -> state) -> state -> [a] -> state 

但是我們foldr調用必須被實例類似下面的,因爲我們必須接受不是一個,而是兩個列表參數:

foldr :: (a -> ? -> ?) -> ? -> [a] -> [b] -> [(a,b)] 

因爲->right-associative,這相當於:

foldr :: (a -> ? -> ?) -> ? -> [a] -> ([b] -> [(a,b)]) 

我們([b] -> [(a,b)])科爾esponds在原有foldr類型簽名state類型的變量,因此我們必須同時更換的state每次發生:

foldr :: (a -> ([b] -> [(a,b)]) -> ([b] -> [(a,b)])) 
     -> ([b] -> [(a,b)]) 
     -> [a] 
     -> ([b] -> [(a,b)]) 

這意味着,我們通過foldr參數必須有以下幾種類型:

step :: a -> ([b] -> [(a,b)]) -> [b] -> [(a,b)] 
done :: [b] -> [(a,b)] 
xs :: [a] 
ys :: [b] 

回想一下,foldr (+) 0 [1,2,3]擴展爲:

1 + (2 + (3 + 0)) 

因此,如果xs = [1,2,3]ys = [4,5,6,7],我們foldr調用將擴展爲:

1 `step` (2 `step` (3 `step` done)) $ [4,5,6,7] 

這意味着我們的1 `step` (2 `step` (3 `step` done))結構必須創建一個遞歸函數,將經過[4,5,6,7]並拉上的元素。 (請記住,如果其中一個原始列表更長,超出的值將被丟棄)。 IOW,我們的結構必須具有[b] -> [(a,b)]的類型。

3 `step` done是我們的基本情況,其中done是初始值,如0foldr (+) 0 [1..3]中。我們不想在3之後壓縮任何東西,因爲3是xs的最終值,所以我們必須終止遞歸。如何在基本情況下終止列表中的遞歸?您返回空列表[]。回想起done類型簽名:

done :: [b] -> [(a,b)] 

因此,我們不能只返回[],我們必須返回會忽略任何它接收的功能。因此使用const

done = const [] -- this is equivalent to done = \_ -> [] 

現在讓我們開始搞清楚step應該是什麼。它將a類型的值與[b] -> [(a,b)]類型的函數組合在一起,並返回[b] -> [(a,b)]類型的函數。

3 `step` done,我們知道結果值,後來去我們的壓縮列表必須(3,6)(由原來的xsys知道)。因此3 `step` done必須評估爲:

\(y:ys) -> (3,y) : done ys 

記住,我們必須返回一個功能,這裏面我們莫名其妙地拉上拉鍊元素,上面的代碼是情理之中的事情和typechecks。

現在我們假設step應該如何評估,讓我們繼續評估。下面是我們的foldr評估所有減少步驟看起來怎麼樣:

3 `step` done -- becomes 
(\(y:ys) -> (3,y) : done ys) 
2 `step` (\(y:ys) -> (3,y) : done ys) -- becomes 
(\(y:ys) -> (2,y) : (\(y:ys) -> (3,y) : done ys) ys) 
1 `step` (\(y:ys) -> (2,y) : (\(y:ys) -> (3,y) : done ys) ys) -- becomes 
(\(y:ys) -> (1,y) : (\(y:ys) -> (2,y) : (\(y:ys) -> (3,y) : done ys) ys) ys) 

評價產生了這個實施步驟(注意,我們佔ys用完元素的早就被返回一個空列表):

step x f = \[] -> [] 
step x f = \(y:ys) -> (x,y) : f ys 

因此,全功能zip被實現如下:

zip :: [a] -> [b] -> [(a,b)] 
zip xs ys = foldr step done xs ys 
    where done = const [] 
     step x f [] = [] 
     step x f (y:ys) = (x,y) : f ys 

PS:我如果你受到褶皺優雅的啓發,請閱讀Writing foldl using foldr,然後閱讀Graham Hutton的文章A tutorial on the universality and expressiveness of fold

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zip所有這些解決方案的問題是,它們只是摺疊在一個列表或另一個列表上,如果它們都是「優秀的製作者」,按照列表融合的說法,這可能是一個問題。你實際需要的是一個摺疊在兩個列表上的解決方案。幸運的是,有一篇關於這個問題的文章,被稱爲"Coroutining Folds with Hyperfunctions"

您需要一個輔助類型,一個函數,它基本上是一個函數,它將另一個函數作爲參數。

newtype H a b = H { invoke :: H b a -> b } 

這裏使用的超函數基本上就像普通函數的「堆棧」一樣。

push :: (a -> b) -> H a b -> H a b 
push f q = H $ \k -> f $ invoke k q 

您還需要一種方法將兩個超函數端到端放在一起。

(.#.) :: H b c -> H a b -> H a c 
f .#. g = H $ \k -> invoke f $ g .#. k 

這是由法律有關push

(push f x) .#. (push g y) = push (f . g) (x .#. y) 

這原來是一個聯合運營商,這是身份:

self :: H a a 
self = H $ \k -> invoke k self 

你也需要的東西,無視「堆疊」上的所有其他內容並返回特定值:

base :: b -> H a b 
base b = H $ const b 

最後,你需要一種方式來獲得的值了功能亢進:

run :: H a a -> a 
run q = invoke q self 

run字符串的所有push編輯功能整合在一起,首尾相連,直到遇到一個base或無限循環。

所以,現在您可以將兩個列表摺疊成超函數,使用將信息從一個傳遞到另一個的函數,並組合最終值。

zip xs ys = run $ foldr (\x h -> push (first x) h) (base []) xs .#. foldr (\y h -> push (second y) h) (base Nothing) ys where 
    first _ Nothing = [] 
    first x (Just (y, xys)) = (x, y):xys 

    second y xys = Just (y, xys) 

之所以摺疊兩份名單的問題是因事GHC並稱爲名單融合,這是在the GHC.Base module談過,但也許應該更加知名。作爲一個好的列表製作者,使用buildfoldr可以防止大量無用的生產和即時消耗列表元素,並且可以進一步公開優化。

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一個簡單的方法:

lZip, rZip :: Foldable t => [b] -> t a -> [(a, b)] 

-- implement zip using fold? 
lZip xs ys = reverse.fst $ foldl f ([],xs) ys 
    where f (zs, (y:ys)) x = ((x,y):zs, ys) 

-- Or; 
rZip xs ys = fst $ foldr f ([],reverse xs) ys 
    where f x (zs, (y:ys)) = ((x,y):zs, ys)