在 Haskell 中定义枚举的更好方法答案

【问题标题】：Better Way to Define an Enum in Haskell在 Haskell 中定义枚举的更好方法
【发布时间】：2018-12-30 14:18:05
【问题描述】：

我想要一个数据类型来表示一组有限的整数，这些整数可以通过特定的名称来寻址。我认为最好的方法是使用枚举。

但是，有一个小问题。我知道定义枚举的唯一方法是这样的：

data MyDataType = Foo | Bar | Baz

instance Enum MyDataType 
 toEnum 0 = Foo
 toEnum 1 = Bar
 toEnum 2 = Baz

 fromEnum Foo = 0
 fromEnum Bar = 1
 fromEnum Baz = 2

请注意，我必须重复同一对两次 - 一次是定义整数到枚举的映射，另一次是定义枚举到整数的映射。

有没有办法避免这种重复？

【问题讨论】：

你知道deriving Enum 吗？太神奇了！
好的，但是如果分配给名称的值不是连续的，则它可能不起作用，例如Foo 应该是 2，Bar 应该是 4，Baz 应该是 8，等等。
除了 Augustss 的建议之外，我使用的一种方法是派生 Enum 并在间隙中放置填充类型（当间隙很小时）：data SomeEnum = ValueA | Reserved1 | Reserved2 | ValueB | Reserved3 | ValueC
不过需要注意的是 - 根据问题中的代码，长手是有效且清晰的。有时抓取样板文件并不是最好的方法。
如果您想要的值实际上是 2、4、8、16 等。在我看来，可能还有另一种方法。比如，使用deriving Enum，然后编写自己的toEnum' 和fromEnum' 版本，调用toEnum 和fromEnum，然后进行2^x 转换。这是否更好，我不知道。

标签： haskell enums

【解决方案1】：

data MyDataType = Foo | Bar | Baz deriving (Enum)

【讨论】：

适用于顺序枚举值（如在我的示例中），但如果值不是顺序的（例如 Foo 应该是 2，Bar 应该是 4，等等？）
不是直接的——但是如果你可以写一个双射函数f，它将连续的整数从0..n变成你想要的整数，你可以定义一个newtype MyRealDataType = MyRealDataType MyDataType并给它一个@ 987654324@ 实例，它“更正”由MyDataType 的Enum 实例产生的值。缺点是当你想直接在名称上进行模式匹配时，你必须打开它，等等。
问题是，值的变化没有特定的规律（例如，它们不是 2 的幂）。

【解决方案2】：

instance Enum MyDataType where
    fromEnum = fromJust . flip lookup table
    toEnum = fromJust . flip lookup (map swap table)
table = [(Foo, 0), (Bar, 1), (Baz, 2)]

【讨论】：

...swap 是显而易见的 swap (x,y) = (y,x)（在最新的 Haskell 平台中定义为 Data.Tuple）
我知道我不应该关心，但是这会被 ghc 优化成有效的东西吗？
@Florian，可能不是。可能会写出类似的东西。
GHC 至少会实现只生成一次交换表（map swap table）吗？

【解决方案3】：

已接受的解决方案的问题在于，当您的表中缺少枚举时，编译器不会告诉您。 deriving Enum 解决方案很棒，但如果您想对数字进行任意映射，它就行不通了。另一个答案建议使用泛型或模板 Haskell。这通过使用Data 来跟进。

{-# Language DeriveDataTypeable #-}
import Data.Data
data MyDataType = Foo | Bar | Baz deriving (Eq, Show, Data, Typeable)

toNumber enum = case enum of
   Foo -> 1
   Bar -> 2
   Baz -> 4

当添加新的构造函数时，我们将在 toNumber 大小写映射中收到编译器警告。

现在我们只需要能够将该代码转换为数据，以便可以自动反转映射。在这里，我们生成了与接受的解决方案中提到的相同的table。

table = map (\cData -> let c = (fromConstr cData :: MyDataType) in (c, toNumber c) )
      $ dataTypeConstrs $ dataTypeOf Foo

您可以填写与接受的答案相同的Enum 课程。没有提到的是，你也可以填写Bounded类。

【讨论】：

【解决方案4】：

由于您说这些数字不是由任何常规法律生成的，因此您可以使用通用编程（例如使用 Scrap Your Boilerplate）或 Template Haskell 来实现此问题的通用解决方案。我更喜欢 Template Haskell，因为它实际上会生成代码并编译它，因此您可以获得 GHC 的所有类型检查和优化优势。

如果有人已经实现了这一点，我不会感到惊讶。它应该是微不足道的。

【讨论】：

好的，我应该想到augustss的解决方案。这个唯一的好处是你不需要列出所有的构造函数名称两次。
你的得到优化。并正确检查。

【解决方案5】：

我在这里的示例是使用带有提示符 "λ: " 的 GHCI 8.4.4。

我认为从 Enum 派生在这里最有意义，因为 Haskell 中最基本的类型也派生自 Enum（元组、字符、整数等......），并且它具有 builtin methods值进出枚举。

首先，创建一个派生Enum 的数据类型（和Show，以便您可以查看REPL 和Eq 中的值以启用.. 范围补全）：

λ: data MyDataType = Foo | Bar | Baz deriving (Enum, Show, Eq)
λ: [Foo ..]
[Foo,Bar,Baz]

枚举定义了一个方法fromEnum，您可以使用它来获取问题中请求的值（0、1 和2）。

用法：

λ: map fromEnum [Foo ..]
[0,1,2]

定义一个给出任意值的函数是一件简单的事情（例如使用整数幂运算符，^ 的二次幂）：

λ: value e = 2 ^ (fromEnum e)

用法：

λ: map value [Foo ..]
[1,2,4]

另一个答案说：

deriving Enum 解决方案很棒，但如果您想对数字进行任意映射，它就行不通了。

好吧，让我们看看（如果您还没有使用:set +m 在 GHCI 中启用多行输入）：

arbitrary e = case e of
  Foo -> 10
  Bar -> 200
  Baz -> 3000

用法：

λ: map arbitrary [Foo ..]
[10,200,3000]

我们刚刚证明它确实有效，但如果我们不希望值从 0 增加 1，我更愿意从 fromEnum 计算它，就像我们对 value 所做的那样。

【讨论】：