基本算法的函数式编程

Question

“纯”函数式编程对于基本例程实现有多好，例如列表排序、字符串匹配等？

在任何函数式语言的基本解释器中实现这些基本功能是很常见的，这意味着它们将用命令式语言 (c/c++) 编写。虽然有很多例外..

至少，我想问一下：在使用“纯”函数式语言编码时模仿命令式风格有多难？

Answer 1

“纯”功能有多好 基本程序的编程 实现，例如列表排序， 字符串匹配等？

非常。我会在 Haskell 中解决你的问题，我会稍微详细一点。我的目的不是让你相信这个问题可以用 5 个字符来解决（它可能在 J 中可以！），而是让你了解这些结构。

import Data.List -- for `sort`
stdlistsorter :: (Ord a) => [a] -> [a]
stdlistsorter list = sort list

使用来自Data.List 的sort 函数对列表进行排序

import Data.List -- for `delete`
selectionsort :: (Ord a) => [a] -> [a]
selectionsort [] = []
selectionsort list = minimum list : (selectionsort . delete (minimum list) $ list)

选择排序实现。

quicksort :: (Ord a) => [a] -> [a]  
quicksort [] = []  
quicksort (x:xs) =   
    let smallerSorted = quicksort [a | a <- xs, a <= x]  
        biggerSorted = quicksort [a | a <- xs, a > x]
    in  smallerSorted ++ [x] ++ biggerSorted  

快速排序实现。

import Data.List -- for `isInfixOf`
stdstringmatch :: (Eq a) => [a] -> [a] -> Bool
stdstringmatch list1 list2 = list1 `isInfixOf` list2

使用来自Data.list 的isInfixOf 函数进行字符串匹配

实现这样的基本功能很常见 基本解释器中的函数 任何函数式语言，其中 意味着它们将被写成 命令式语言 (c/c++)。虽然 有很多例外..

视情况而定。有些函数更自然地以命令式的方式表达。不过，我希望我已经让您相信，有些算法也可以自然地以函数的方式表达。

至少，我想问：有多难 是模仿命令式风格吗 在“纯”功能编码时 语言？

这取决于你在 Haskell 中找到 Monad 的难度。就个人而言，我觉得很难掌握。

Answer 2

1) 按什么标准好？你想要什么属性？

列表排序？简单。让我们在 Haskell 中进行快速排序：

sort [] = []
sort (x:xs) = sort (filter (< x) xs) ++ [x] ++ sort (filter (>= x) xs)

此代码的优点是非常容易理解。如果列表为空，则对其进行排序。否则，调用第一个元素 x，找到小于 x 的元素并对它们进行排序，找到大于 x 的元素并对它们进行排序。然后将排序列表与中间的 x 连接起来。尝试让 C++ 看起来易于理解。

当然，Mergesort 对链表进行排序要快得多，但代码也长了 6 倍。

2) 在保持纯粹功能的同时实现命令式风格非常容易。命令式风格的本质是动作的顺序。使用 monad 在纯设置中对操作进行排序。 monad 的本质是绑定函数：

(Monad m) => (>>=) :: m a -> (a -> m b) -> m b

这个函数存在于C++中，它被称为;。

例如，Haskell 中的一系列动作是这样编写的：

putStrLn "What's your name?" >>=
  const (getLine >>= \name -> putStrLn ("Hello, " ++ name))

一些语法糖可以使这看起来更加必要（但请注意，这是完全相同的代码）：

do {
  putStrLn "What's your name?";
  name <- getLine;
  putStrLn ("Hello, " ++ name);
}

Answer 3

几乎所有函数式编程语言都有一些结构允许命令式编码（如 Haskell 中的 do）。有许多问题域是“纯”函数式编程无法解决的。其中之一是网络协议，例如您需要一系列按正确顺序的命令。而且这些东西不适合纯函数式编程。

我必须同意Lothar，不过，列表排序和字符串匹配并不是您需要强制解决的真正示例。这类事情有众所周知的算法，它们已经可以用函数式语言有效地实现。

Answer 4

我认为“算法”（例如方法体和基本数据结构）是函数式编程最好的地方。假设没有完全依赖 IO/状态，函数式编程擅长的是创作算法和数据结构，通常会产生比命令式解决方案更短/更简单/更干净的代码。 （不要模仿命令式风格，FP 风格更适合大多数此类任务。）

您有时需要命令式的东西来处理 IO 或低级性能，并且您希望 OOP 用于划分大型程序的高级设计和架构，但在您编写大部分代码的“小”中， FP是胜利。

另见

How does functional programming affect the structure of your code?

Answer 5

反之，用命令式风格模拟函数式效果很好。

请记住，解释器或 VM 的内部非常接近金属和性能至关重要，以至于您甚至应该考虑进入汇编级别并计算每条指令的时钟周期（例如 Smalltalk Dophin 正在这样做，结果是感人的）。 CPU 势在必行。

但是完成所有基本算法实现没有问题 - 你提到的那个是NOT低级 - 它们是基础。

Answer 6

我不知道列表排序，但是如果在编译器或运行时中没有某种字符串匹配，你会很难引导一种语言。因此，您需要该例程来创建语言。由于两次编写相同的代码没有多大意义，因此当您创建用于匹配该语言中的字符串的库时，您会调用之前编写的代码。这种情况在后续版本中发生的程度将取决于语言的自托管程度，但除非这是一个强大的设计目标，否则没有任何理由对其进行更改。