F# 中的列表理解与高阶函数答案

【问题标题】：List comprehension vs high-order functions in F#F# 中的列表理解与高阶函数
【发布时间】：2011-06-07 09:43:58
【问题描述】：

我来自 SML 背景，对高阶函数感觉很舒服。但我真的不明白列表理解的想法。 是否存在列表推导比List 上的高阶函数更适合的情况，反之亦然？

我听说列表解析比高阶函数慢，在编写性能关键函数时应该避免使用它吗？

为了这个例子，看看Projecting a list of lists efficiently in F# @cfern 的答案包含两个版本，分别使用列表理解和高阶函数：

let rec cartesian = function
  | [] -> [[]]
  | L::Ls -> [for C in cartesian Ls do yield! [for x in L do yield x::C]]

和：

let rec cartesian2 = function
  | [] -> [[]]
  | L::Ls -> cartesian2 Ls |> List.collect (fun C -> L |> List.map (fun x->x::C))

【问题讨论】：

标签： list f# list-comprehension

【解决方案1】：

在推导式和高阶函数之间进行选择主要是风格问题。我认为理解有时更具可读性，但这只是个人喜好。请注意，cartesian 函数可以更优雅地编写如下：

let rec cartesian = function  
  | [] -> [[]]  
  | L::Ls -> 
     [ for C in cartesian Ls do for x in L do yield x::C ]

有趣的情况是编写递归函数时。如果你使用序列（和序列推导），它们会删除一些不必要的临时列表分配，如果你在尾部调用位置使用yield!，你还可以避免堆栈溢出异常：

let rec nums n = 
  if n = 100000 then []
  else n::(nums (n+1))
// throws StackOverflowException
nums 0 

let rec nums n = seq {
  if n < 100000 then
    yield n
    yield! nums (n+1) }
// works just fine
nums 0 |> List.ofSeq

这是一个非常有趣的模式，因为它不能以使用列表的相同方式编写。使用列表时，不能返回某个元素然后进行递归调用，因为它对应于n::(nums ...)，它不是尾递归的。

【讨论】：

【解决方案2】：

查看 ILSpy 中生成的代码，您可以看到列表解析被编译为状态机（就像 C# 中使用 yield return 的方法），然后传递给类似 List.ofSeq 的东西。另一方面，高阶函数是手动编码的，并且经常使用可变状态或其他命令式构造以尽可能高效。通常情况下，通用机制更昂贵。

因此，为了回答您的问题，如果性能至关重要，通常应该首选针对您的问题的高阶函数。

【讨论】：

【解决方案3】：

添加到 Tomas Petricek 的答案。您可以使列表版本尾递归。

let nums3 n =
    let rec nums3internal acc n = 
        if n = 100000 then
            acc
        else
            nums3internal (n::acc) (n+1) //Tail Call Optimization possible

    nums3internal [] n |> List.rev

nums3 0

具有显着加速的额外好处。至少当我用我得到的秒表工具测量时。（nums2 是使用 Seq 的算法）。

Nums2 takes 81.225500ms
Nums3 takes 4.948700ms

对于较大的数字，此优势会缩小，因为 List.rev 效率低下。例如。对于 10000000 我得到：

Nums2 takes 11054.023900ms
Nums3 takes 8256.693100ms

【讨论】：