“真”纯函数式双向链表和节点共享答案

【问题标题】："True" pure functional doubly-linked list and Sharing of nodes“真”纯函数式双向链表和节点共享
【发布时间】：2012-02-16 10:32:18
【问题描述】：

Recently 我被介绍给this OCaml code，在 Haskell 中可以写成：

data DL a = DL [a] a [a]

create [] = error "empty list"
create (x:xs) = DL [] x xs

next (DL pr x (h:tl)) = DL (x:pr) h tl
next _ = error "end of dlist"

prev (DL (p:pr) x tl) = DL pr p (x:tl)
prev _ = error "start of dlist"

我认为不是一个合适的双向链表实现，因为它在遍历时创建了新的存储。 OTOH 还有this Haskell code:

data DList a = Leaf | Node { prev::(DList a), elt::a, next::(DList a) }

create = go Leaf
  where go _    []     = Leaf
        go prev (x:xs) = current
            where current = Node prev x next
                  next    = go current xs

我们可以说只有这个代码是真正的 dl-list吗？

我们能否依靠这段代码引入真正的 dl-list 节点共享，从而在遍历时不会创建新的存储？

Haskell 中的同名变量是否总是指代相同的“事物”，还是可能单独出现的同名变量引用同一事物的不同副本？ strong>（经过编辑以增加重点）。

【问题讨论】：

第一个实现是所谓的Zipper；可以说它可以用于单链表或双链表。但是，它本身并不是一个列表实现。
如果您仔细阅读 Haskell 报告，您将找不到任何关于如何表示数据的段落。请记住，所有类型的共享都依赖于实现，尽管实现某个功能的方式大多只有几种合理的方式。
感谢您提出这个问题！我对我的不满意，正在关注这个。
@WillNess GHC 非常注意不要重复计算。一旦一个表达式被计算为 WHNF，它就可以被复制而无需重复工作。
我不是 100% 确定 GHC 对空间安全，但在正常情况下它不会复制数据。

标签： haskell functional-programming linked-list

【解决方案1】：

您可以使用名为 Vacuum-cairo 的包来可视化数据结构的内存布局。使用cabal install vacuum-cairo 从hackage 安装，然后您应该能够在GHCi 中通过类似这样的方式验证这两种结构的差异：

> import System.Vacuum.Cairo
> view $ create [1..5]

在那里你可以看到节点是使用 DList 共享的，因为 DL 是两个列表，中间有一个元素（正如所指出的，这是一种 Zipper）。

注意：这是特定于 GHC 的，不同的实现可能会以不同的方式表示内存中的数据，但这很典型。

【讨论】：

谢谢，我了解它应该是什么。但是有人建议（在我的问题中第一个单词链接到的帖子中）不能保证共享。那么，结构应该如何，cairo 将如何向我展示，不一定是现实中的样子。我想知道，在任何实现中，是否至少可以保证同名 var 始终指向内存中的同一事物？
是的，否则这样的示例将不起作用：(x, xs) = let y = replicate 10 x in (length y, y)
我认为它仍然可以工作，因为在您的示例中，依赖流中没有循环。
@WillNess 正如 FUZxxl 所述，Haskell 报告未指定共享行为。 GHC 通常按您的预期工作，而当它不正常时，它通常与您的预期有很小的偏差。鉴于 Haskell 的指定方式，作为程序员，您应该无法区分共享实现（价值方面），除非执行计算所需的时间。
@DanBurton 谢谢！时间和空间……但这让我有点不安。我不喜欢“通常”或“通常”这个词，我喜欢“保证”。它使我处于控制之中，而不是受其摆布。 :) 如果 Haskell The Language 不遗余力地不承诺任何事情，并假装我们编写的是等式规范而不是程序，那么它确实让我们摆脱了等式高级规范，并超出我们的期望，并自行执行所有转换，从而获得最快和最精简的代码。 :) :) 那么我很乐意接受缺乏规范。 :)

【解决方案2】：

我建议后者是“正确”的实现，是的。

我没有事实可以支持这一点，但在我看来，鉴于我对 GHC 实施的理解，后者应该按照您期望的双链表的工作方式工作。

【讨论】：

谢谢！我想确定一下，尤其是关于我的最后一个问题。 :)
@WillNess 我认为这是一个实现问题，但 GHC 确实在底层使用基于指针的表示来表示相同的事物（例如，在 xs++ys 中，原始 ys 值用作新组合列表的末尾）。