Haskell 中的高效字符串交换答案

【问题标题】：Efficient string swapping in HaskellHaskell 中的高效字符串交换
【发布时间】：2019-02-07 02:43:31
【问题描述】：

我正在尝试解决在 Haskell 中进行函数式编程练习的问题。我必须实现一个函数，给定一个包含偶数个字符的字符串，该函数返回相同的字符串并交换了字符对。

像这样：

“helloworld”->“ehllworodl”

这是我当前的实现：

swap :: String -> String
swap s = swapRec s ""
  where
    swapRec :: String -> String -> String
    swapRec [] result       = result
    swapRec (x:y:xs) result = swapRec xs (result++[y]++[x])

我的函数返回正确的结果，但是编程练习是定时的，而且我的代码似乎运行得太慢了。

我可以做些什么来让我的代码运行得更快，或者我使用了错误的方法来解决问题？

【问题讨论】：

是的，不要使用(++)，因为它需要O(n)。

标签： haskell

【解决方案1】：

在累加器的末尾附加一些东西传递到到一个递归调用

    swapRec (x:y:xs) resultSoFar  =  swapRec xs 
         (resultSoFar ++ [y] ++ [x])

与在递归调用返回的结果开头添加它相同：

    swapRec (x:y:xs)  =  [y] ++ [x] ++ swapRec xs

您必须在整个过程中相应地修改您的功能。

这称为保护递归。您使用的是尾递归（left 折叠）。

额外的好处是它现在将在线（即，每个处理的元素花费 O(1) 时间）。您在 left 上创建了 (++) 嵌套，这会导致 quadratic 行为，如所讨论的，例如here.

【讨论】：

【解决方案2】：

是的。如果您使用(++) :: [a] -> [a] -> [a]，那么这将花费您要连接的 first 列表的元素数量的线性时间。由于result 可能很大，这将导致效率低下：那么算法是O(n²)。

但是，您不需要用累加器构造结果。您可以返回一个列表，并通过递归调用处理剩余元素，例如：

swap :: [a] -> [a]
swap [] = []
swap [x] = [x]
swap (x:y:xs) = y : x : swap xs

上面还发现了实现的一个问题：如果列表的长度是奇数，那么函数就会崩溃。在第二种情况下，我们通过返回该列表来处理具有一个元素的列表（也许您需要根据规范对其进行修改）。

此外，我们可以从 Haskell 的惰性中受益：如果我们有一个很大的列表，想要通过 swap 函数传递它，但只对前五个元素感兴趣，那么我们将不计算整个列表。

我们还可以用上面的函数处理各种列表：数字列表、字符串列表等

请注意，(++) 本身并不是固有不好的：如果您需要连接，这当然是最有效的方法。问题是你在每个递归步骤中都会再次连接，并且左列表每次都在增长。

【讨论】：