Haskell中的排列实现

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我试图在Haskell中实现列表的排列。排列的想法是这样的:

基本情况是列表长度为0和1(列表本身),当大小为2时,置换给出列表本身以及交换元素。

现在,给定一个列表[a,b,c,d],我们置换[b,c,d]并附加一个。并且我们将列表更改为第一个中的b,如[b,a,c,d]和permute [a,c,d]等,递归。

到目前为止,我已经在Haskell中完成了以下代码。哪个完美有效。但我对这包含的'haskell-ness'水平并不满意。我想提一些关于如何在haskell中使其更具可读性和效率的提示。提前致谢。代码如下:

-- swap the first element of a list with the element at the index
swapFirstWith index l | index == 0 = l
                      | otherwise =  [l!!index]
                        ++ (take (index-1) (tail l))
                        ++ [head l]
                        ++ (drop (index+1) l)


permutations :: [a] -> [[a]]
permutations [] = [[]]
permutations [a] = [[a]]
permutations [a,b] = [[a,b], [b,a]]
permutations lst = foldl (++) [] (map (\x-> miniperms x) swappedList)
    where miniperms l = map (\x-> (head l): x) $ permutations (tail l)
          swappedList = map (\(i, x) -> swapFirstWith i lst) (zip [0..] lst)


main = do
    putStrLn $ show $ perms
    putStrLn $ show $ length perms
    where lst = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
          perms =  permutations lst
list haskell permutation combinatorics
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避免!!,head,tail支持模式匹配。这些函数是部分函数,​​当列表太短时可能会导致程序崩溃。模式匹配(详尽无遗)没有这样的问题。

length, take, drop通常最好不要使用。

相反,让我们考虑一下简单的递归:

perms :: [a] -> [[a]]
perms []     = [[]]
perms (x:xs) = doSomething x (perms xs)

如何将perms xs变成perms (x:xs)?在p的每个排列xs中,我们需要在x的任何可能点插入p。我们得到了

perms :: [a] -> [[a]]
perms []     = [[]]
perms (x:xs) = [ p' | p <- perms xs, (use insert here) ]

在所有点插入的地方如下

insert :: a -> [a] -> [[a]]
insert x [] = [[x]]
insert x (y:ys) = ... -- todo

我将留给您完成代码。


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picks :: [t] -> [([t], t)]
picks [] = []
-- picks [x] = [([],x)]
picks (x:xs) = [(xs,x)] ++ [(x:ys,y) | (ys,y) <- picks xs]

它是直截了当的

perms :: [t] -> [[t]]
perms [] = [[]]
perms xs =         -- [(x:zs) | (ys,x) <- picks xs, zs <- perms ys]  
  do                     
    (ys,x) <- picks xs        -- pick an element, any element
    zs     <- perms ys        -- permute what's left
    return (x:zs)             -- and put them together     

编辑:创建和传递更新域的重复模式表明我们可以做得更好,即使它成为正确的域在我们幕后自动传递,作为这个特定计算模型的“管道”的一部分,原样。

现在我们不得不担心出错,明确命名临时域,并且要特别小心地将正确的变量作为要使用的域传递。为我们自动处理这些担忧是件好事。

使用notions of computation类型的特定实例捕获特定的Monad

"unique selection" monad的帮助下Louis Wasserman的回答,

newtype UniqueSel t a = UniqueSel {runUS :: [t]  ->  [ ([t],  a) ] }
--                                       domain   updated_dom, result
instance Functor (UniqueSel t) where
    fmap = liftM
instance Applicative (UniqueSel t) where
    pure a = UniqueSel (\ choices -> [(choices, a)])    -- unchanged domain
    (<*>)  = ap 
instance Monad (UniqueSel t) where
    return  = pure
    m >>= k = UniqueSel (\ choices -> [ r | (cs, a) <- runUS m choices,
                                            r       <- runUS (k a) cs ])

我们可以重新编写上面基于列表的do代码作为基于UniqueSeldo代码,

perm = do { x <- UniqueSel picks ; xs <- perm ; return (x:xs) }

所有临时域跟踪变量刚刚消失!我们在这里所做的事情的性质变得更加清晰和明显。没有分心了。

最后一段代码片段不起作用,因为我们不防止从空域中进行选择,这将发生并将有效中止所有计算,最终只产生[]。我们需要返回一个[]作为空域的结果,我们自己。

我们可以在我们的小型独特选择计算语言中引入新的“原始”动作,用choices = UniqueSel (\cs -> [(cs, cs)])将隐藏的选择带入我们的宇宙;并且在空域上分支,比如

perm = do { cs <- choices ; if (null cs) then return [] else
            do {  x <- UniqueSel picks ; xs <- perm ; return (x:xs) } }

并使用perms = map snd . runUS perm运行我们构建的计算描述;但是这个模式已经在标准库中被捕获,在模块Control.Monad中,作为函数sequence;所以我们可以定义

perms :: [t] -> [[t]]
perms = map snd . (runUS =<< sequence . (UniqueSel picks <$))

-- perms xs = map snd $ runUs (sequence [UniqueSel picks | _ <- xs]) xs
--          = .....           (replicateM (length xs) (UniqueSel picks)) xs

这通过与输入相同长度的选择序列来运行输入。

实际上,为了使n长列表变换,可以使n从不断缩小的可能选择池中任意选择。

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