F# - 将简单的 for 循环变成更实用的构造答案

【问题标题】：F# - Turn simple for loop into more functional constructF# - 将简单的 for 循环变成更实用的构造
【发布时间】：2017-11-05 12:48:02
【问题描述】：

我有一个带有“终身”属性的简单“投资”类型：

type Investment = {
PurchasePayment: float;
Lifetime: float;
TaxWriteoff: float;
ResidualValue: float;
}

let CoffeMachine = {
    PurchasePayment = 13000.0;
    Lifetime = 4.0;
    TaxWriteoff = 2000.0;
    ResidualValue = 500.0;
}

我想迭代多年的投资并为每一年进行一些计算：

for i = 1 to int CoffeMachine.Lifetime do
    printf "%i" i
    // doSomething

有没有办法避免使用 for 循环并以更实用的风格编写它？

干杯，

沃伊泰克

【问题讨论】：

这取决于 Lifetime 将如何在生产代码中生成，但使用 int 函数可能不是一个好主意。从数据库计算或检索，或其他意外，可能会导致 3.9... 而不是 4.0，然后在使用 int 后，您将有 3 年而不是 4 年。也许你应该改用round。

标签： .net f# functional-programming

【解决方案1】：

我很快找到了答案：

[1..int CoffeMachine.Lifetime] |> List.iter (printf "%i")

【讨论】：

【解决方案2】：

对列表中的每个项目执行计算的首选方法称为map。具体来说，对于您的情况，您可以创建一个从 1 到 Lifetime 的数字列表，然后使用 List.map 对每个数字执行计算：

let calculation year = year * 2 // substitute your calculation here

let calcResults = [1..int CoffeMachine.Lifetime] |> List.map calculation

也就是说，我认为您将“功能性”与“难以理解”（或者，也许是“炫耀”）混淆了。 “函数式编程”的重点不是全是数学，外行也无法理解。 “函数式编程”的重点是“用函数编程”。这有一些实际含义，例如“不可变数据”和“无副作用”，只要您的程序满足这些，您就可以认为它是“功能性的”，无论它看起来多么简单。事实上，我认为它看起来越简单越好。软件可维护性是一个非常有价值的目标。

特别是，如果你只是想打印出年份，那么你的代码就可以了：打印出来本身就是一个“副作用”，所以只要这是一个要求，就没有办法让它更具“功能性” ”。但是，如果您的目标是执行一些计算（如我上面的示例），那么可以使用列表理解更清晰地表达：

let calcResults = [for year in 1..int CoffeMachine.Lifetime -> calculation year]

【讨论】：

【解决方案3】：

与其他答案不同的方法是使用尾递归。

例如，尾递归有什么好处？

[1..int CoffeMachine.Lifetime] |> List.iter (printf "%i")

或者：

for i = 1 to int CoffeMachine.Lifetime do
    printf "%i" i

从性能和内存的角度来看，List.iter 比 for loop 更差，因为第一个创建了一个单链表（F# 不可变列表实际上是单链表）并对其进行迭代。在许多情况下，增加的 CPU 和内存使用量无关紧要，但在其他情况下却是相关的。

像Seq 这样的惰性集合可以缓解这种情况，但不幸的是Seq 目前在 F# 中效率不高。 Nessos Streams 会是更好的选择。

F# 中 for loop 的问题在于它不能过早地被打破（break 或 continue 在 F# 中不存在）。

此外，for loop 模式在聚合结果时经常迫使我们进入可变变量模式。

尾递归允许我们在不依赖可变变量的情况下聚合结果并支持中止。另外，尾递归循环可以返回for loop不能返回的值（表达式结果总是unit）

尾递归在 F# 中也很有效，因为 F# 检测尾递归函数并将其展开到引擎盖下的循环。

这就是上面代码的尾递归循环的样子：

let rec loop i l = if i <= l then printf "%i" i; loop (i + 1) l
loop 1 (int CoffeMachine.Lifetime)

使用ILSpy 可以看到它被编译成一个while循环：

internal static void loop@3(int i, int l)
{
  while (i <= l)
  {
    PrintfFormat<FSharpFunc<int, Unit>, TextWriter, Unit, Unit> format = new PrintfFormat<FSharpFunc<int, Unit>, TextWriter, Unit, Unit, int>("%i");
    PrintfModule.PrintFormatToTextWriter<FSharpFunc<int, Unit>>(Console.Out, format).Invoke(i);
    int arg_28_0 = i + 1;
    l = l;
    i = arg_28_0;
  }
}

【讨论】：

【解决方案4】：

几个递归方法的简短示例。不过，通常您只需要使用 .iter 或 .map。

let rec map f = function 
  | [] -> [] 
  | h::t -> f h::map f t  

map (fun x->x+1) [1;2;3]

let rec iter f = function 
  | [] -> () 
  | h::t -> 
      f h
      iter f t

签名：

for iter, f:('a -> unit)

for map, f:('a -> 'b)

你也可以得到标准的循环语法：

for i in [0 .. 4] do 
  printfn "%i" i

for i = 0 to 4 do
  printfn "%i" i

要以函数式的方式使用 for 循环，这种语法会很方便：

[for i in [0..10]->i]

[for i = 0 to 10 do yield i]

注意

List.map f [0..10] 等价于 [for i in [0..10]->i]

【讨论】：