haskell 用列表解析和递归理解无限列表

icnyk63a  于 2023-05-18  发布在  其他
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我学习Haskell是从一个命令式(主要是C)编程pov开始的,对Prolog有一些基本的了解。在试图解决一些练习时,我遇到了一个困扰我一段时间的问题。找到答案后,更多的疑问出现了。我必须从作为输入的字母表开始生成一个无限列表(也称为kleene闭包)。函数定义如下:

kleene :: [a] -> [[a]]
kleene xs = []:[kle++[x] | kle <- kleene xs, x <- xs]

它起作用了,但我似乎没有掌握它是如何起作用的(我认为这是练习的要点)。根据我对列表解析的理解,我取第一个列表的第一个元素(这里是kleene xs),然后遍历第二个列表的元素(xs)。这个例子显示了kleene闭包的前20个元素。

> take 20 $ kleene [1,2,3]
> [[],[1],[2],[3],[1,1],[1,2],[1,3],[2,1],[2,2],[2,3],[3,1],[3,2],[3,3],[1,1,1],[1,1,2],[1,1,3],[1,2,1],[1,2,2],[1,2,3],[1,3,1]]

这是怎么回事为什么对这件事的评价没有失控?是不是因为懒惰的评估,如果不需要的话,允许在没有真正计算的情况下继续下去?如果我尝试替换并计算表达式,我会陷入循环:

[[],[kleene [1,2,3],1],[kleene [1,2,3],2],[kleene [1,2,3],3],[kleene [1,2,3],...]

为了计算kleene,我必须无限地计算它。在第一行中,一旦我解决了kleene,我就得到

[[],[[],kleene [1,2,3],1,1],[[], kleene [1,2,3],1,2],[[], kleene [1,2,3],1,3],...]

但它应该永远持续下去。为什么我得到的输出越来越大,而不是无限大的元素?是不是因为懒惰求值,每个递归调用都算作列表的一个元素,所以kle的下一个元素只是随后的递归调用,而每次都携带xs的元素?有人能帮我理解这一点吗?

zzlelutf

zzlelutf1#

是不是因为懒惰的评估,如果不需要的话,允许在没有真正计算的情况下继续下去?
或多或少是的。
如果你调用kleene xs,它返回[] : […],所以它是一个“cons”(一个列表数据对象),其中头部是已知的,一个空列表,还有一些东西需要评估)。
因此,这意味着它可以毫无问题地生产第一物品。因此可以在列表理解中使用。
kleene xs的第一个元素是[],对于xs的任何值,所以在列表解析[]:[kle++[x] | kle <- kleene xs, x <- xs]中,它接受kle = [],然后开始枚举列表,所以如果xs = [1,2],那么它将产生kle ++ [1]kle ++ [2],所以[1][2]。然后它移动到下一项,这将强制在递归调用中生成下一项,但我们可以,这些是[1][2],这些可以在没有任何递归调用kleene xs的情况下生成。在此之后,它将进行额外的递归调用。
这使得它不是很有效。对于𝓞长度为 n 的列表,它将随着 (log2n) 级的递归调用而增长。我们可以通过简单地引用我们正在构造的 * 相同 * 列表来优化它。的确:

kleene :: [a] -> [[a]]
kleene xs = go
  where go = [] : [kle++[x] | kle <- go, x <- xs]

现在,我们只进行一次调用,列表中下一个项目的生产者也将从同一个列表中读取项目。这样做的缺点是它需要内存。实际上,它将保存我们需要的kle <- go的当前位置和我们正在生成的位置之间的所有项目。

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