在 F# 中建模复杂的层次结构答案

【问题标题】：Modeling complex hierarchies in F#在 F# 中建模复杂的层次结构
【发布时间】：2016-10-07 00:27:03
【问题描述】：

我对 F# 还很陌生，我想对现实世界中具有相当复杂的“has-a”关系的事物进行建模。层次结构的顶部是 A - D 四种类型，它们具有以下关系：

A
|
+--A
|
+--B
|  |
|  +--B
|  |
|  +--D
|     |
|     +--D
|
+--C
|  |
:  +--D
|     |
|     +--D
:

所以类型 B 可以有一个 A 或 B 的“父级”，而类型 D 可以有一个 B、C 或 D 的父级。

我想使用可区分联合来约束每种类型的父级，因此不能将它们分配给无效的父级，例如：

type B_Parent = A | B
type D_Parent = B | C | D

然后我想使用记录对每种类型进行建模，其中一个字段是父字段，例如：

type A = { parent:A_Parent; ... }
type B = { parent:B_Parent; ... }
type C = { parent:C_Parent; ... }
type D = { parent:D_Parent; ... }

C_Parent 不是问题，因为它的父类型 A 是预先声明的。我已经为 A_Parent 使用了“A 选项”。但是我一直无法弄清楚如何定义 B_Parent 和 D_Parent，因为它们对自身和其他类型的嵌套依赖？

【问题讨论】：

标签： f#

【解决方案1】：

首先，一件非常重要的事情：当你写作时

type B_Parent = A | B

您不声明 B_Parent 是一个 DU，它连接了两个先前定义的类型 A 和 B。没有语法。

上面这行实际上是在定义B_Parent的两个空子类型，它们与原来的A和B无关。相当于：

type B_Parent = B_Parent.A | B_Parent.B

为了在 DU 中重用现有类型，您需要为案例命名 - 有效地将它们包装在另一种类型中。所以正确的声明可以是这样的：

type B_Parent = P_a of A | P_b of B

除此之外 - 正如 Anton 所说，定义相互引用类型的关键字是 and。也就是说，最好使此类相互引用尽可能小而紧密。所以我们可以这样做：

type A = { parent:A_Parent; ... }
    and A_Parent = P_a of A
                 | None

type B = { parent:B_Parent; ... }
    and B_Parent = P_a of A 
                 | P_b of B

type C = { parent:C_Parent; ... }
    and C_Parent = P_a of A

type D = { parent:D_Parent; ... }
    and D_Parent = P_b of B 
                 | P_c of C 
                 | P_d of D

我们本来可以只用A option 代替A_Parent，只用A 代替C_Parent，但我认为保持大小写名称一致可能会使事情更具可读性。

【讨论】：

感谢您的回答 - 我已经实现了它并且工作正常。但我还有另一个问题。
有时我必须修改记录，或将其移动到不同的父级 - 这很容易做到。但是因为 F# 记录是不可变的，所以这会创建一个新记录，但我仍然在内存中留下原始记录。我不知道如何摆脱它？
为什么需要摆脱它？不再使用时让垃圾收集器清理它。

【解决方案2】：

您可以使用and关键字来定义相互关联的类型，例如：

type B_Parent = A | B
and D_Parent = B | C | D
and A_Parent = A
and C_Parent = B
and A = { parent:A_Parent }
and B = { parent:B_Parent }
and C = { parent:C_Parent }
and D = { parent:D_Parent }

另见related SO question。 and 关键字在定义 mutually recursive functions 时也很有帮助。

【讨论】：