如何在不进入无限循环的情况下修改 Haskell 列表？

Question

我正在用 Haskell 编写一段代码，其中有一行代码是这样的：

addElement :: [a] -> a -> [a]
addElement list elem = list ++ [elem]

我需要（或至少，我认为如此）这样的函数，用于在我正在实现的图形数据结构的顶点列表中添加新顶点。现在，我可以如下调用这个函数

newlist = addElement oldlist elem

一切正常。但是，如果我写

mylist = addElement mylist elem

然后在调用终止后尝试对 mylist 执行任何操作（确实如此），我进入一个无限循环，如果我理解正确，这是由于 Haskell 的惰性评估或类似的东西（mylist如果我做对了，会扩展到addElement (addElement ... elem) elem？）。

这对于我的特定实现当然是不利的，因为就我的目的而言，我现在每次需要向列表中添加元素时都必须创建新列表。那么如何制作一个按我想要的方式工作的元素添加功能呢？

Answer 1

首先mylist = addElement mylist elem 是一个方程，它不是赋值。它不会评估一次：因为 Haskell 是一种声明性语言，你不能改变变量：一旦你给它一个值，它就会一直有那个值。

因此，您的等式将导致：

mylist = addElement mylist elem
       = addElement (addElement mylist elem) elem
       = addElement (... (addElement mylist elem) ...) elem

你明白了。

尽管如此，您不需要每次都构建一个完整的新列表：您可以简单地使用(h:t) 追加到头部：

addElement :: [a] -> a -> [a]
addElement t h = (h:t)

这将在 O(1) 中构造一个“新”列表，将旧列表用作尾部。如前所述，元素将被添加到前面。

解决问题的另一种方法是使用差异列表。这里的列表表示为：

type DiffList a = a -> [a]

一个空列表是：

emptyDiffList :: DiffList a
emptyDiffList = \x -> x

在这种情况下，您接地差异列表：

groundDiffList :: DiffList a -> [a]
groundDiffList x = x []

你可以在列表的末尾添加一个元素：

addElement :: DiffList a -> a -> DiffList a
addElement l el = \x -> l (el:x)

尽管如此，你总是需要为“新列表”创建一个新变量：你不能突然给 mylist 另一个值（你当然可以使用递归，但在这种情况下从技术上讲，它们是两个不同的变量：调用者的mylist和被调用者的mylist）。