Haskell如何生成无限数量的无限随机数列表进行模拟？

Question

在模拟问题中，我需要生成数千个彼此独立行为的代理对象。为此，我需要为每个代理传递一个不同的随机数生成器。如何在 Haskell 中做到这一点？ 在像 C 这样的语言中，我可以在需要时生成一个随机数，但在 Haskell 中，我只需要在 IO monad 中执行此操作。代理在完全纯计算中的行为。

我现在是这样做的：

import System.Random
main = do
   gen1 <- newStdGen
   let rands1 = randoms gen :: [Int]
   gen2 <- newStdGen
   let rands2 = randoms gen :: [Int]
   let sout = map (agentRun extraArgs) [rands1,rands2]
   writeFile "output" $ unlines sout

agentRun = <<some pure code that uses random numbers>>

下面给出了我可以解决这个问题的一种方法，但它的缺点是它只需要在 IO monad 中运行，而且我不能只将函数映射到列表上。有没有更好、更像 Haskell 的方法来做到这一点？如果是，请给出示例代码示例。

请注意，代理需要访问无限列表，因为事先不知道需要多少随机数。

import System.Random
main = do
   dorun 10
dorun 0 = return ()
dorun n = do
   gen1 <- newStdGen
   let rands1 = randoms gen :: [Int]
   let sout = agentRun extraArgs rands1
   appendFile "output" sout
   dorun (n-1)

agentRun = <<some pure code that uses random numbers>>

Answer 1

大概你有一些包含代理参数的结构和一个函数

agentRun :: AgentParams -> [Int] -> Agent

您的问题是，如何为每个代理创建一个无限的 Int 列表。

假设您从一个 AgentParams 列表开始，并且您想在其上映射 agentRun，如下所示：

agentsParams :: [AgentParams]
agents = map (\p -> agentRun p ????) agentParams

问题是，您看不到如何为每个代理获取不同的无限列表。

为此，您需要使用库函数 unfoldr 和 split：

unfoldr :: (b -> Maybe (a, b)) -> b -> [a]
split :: (RandomGen g) => g -> (g,g)

unfoldr 继续应用它的函数，直到它返回Nothing。

split 采用随机生成器并返回两个新生成器。所以Just . split 为unfoldr 提供了一个很好的论据。

infiniteGenerators :: (RandomGen g) => g -> [g]
infiniteGenerators = unfoldr (Just . split)

您现在可以将这个无限的生成器列表映射到一个无限的无限列表中：

infiniteRandomLists :: (RandomGen g) => g -> [[Int]]
infininteRandomLists = map randoms . infiniteGenerators

然后你可以使用 zipWith 来获取你的代理列表：

agents gen = zipWith agentRun (infiniteRandomLists gen)

但是，在编写代理程序时，您可能会发现使用生成器比使用无限的 Int 列表更容易。这是因为此类函数中的一个常见模式，您可以在其中编写：

(gen2, gen3) = split gen1
result = foo gen2

这使您不必将更新的生成器从foo 传回。如果您要从无限列表中获取数字，则必须执行以下操作：

(randomList2, result) = foo randomList1

但更好的解决方案是使用某种随机状态单子来为您管理所有这些。