如何在 Haskell 中创建格型数据结构？

Question

我正在尝试在 Haskell 中构建 FCA 类型的格型数据结构，我可以在其中检查两个实体是否有连接。实际上，我什至不确定格子是否是正确的结构，因为它可能有点“太多”。

这里是上下文。在 COBOL 程序分析器中，我有一个数据集名称、文件、记录和字段的本体。根据程序的不同，一个数据集名称可以有多个文件名，一个文件可以有多个记录，一个记录可以有多个字段。我希望这种层次结构反映在 Haskell 数据结构中。但我也希望能够为 file1 和 file2 继承关系，以便我可以检查 file1 和 file2 是否属于相同的数据集名称。实际上，这种关系几乎可以是“==”的关系。但也可能只是因为它们在 dsn0 中有一个连接，例如。

在这种情况下，我还有其他可以从格或 FCA 数据结构中受益的本体。例如，我有属于作业步骤的程序和属于作业的作业步骤。如果我能很容易地弄清楚两个程序是否属于同一个工作，那就太好了。在这里，它似乎也是一个“加入”运算符。获取某个实体的扩展名（代码）也会很有用。

我对 Haskell 还是有点陌生​​。我试图查看the Lattice library，但具体而言，我不确定从那里去哪里。知道如何开始吗？ Haskell 中格子的一个小例子会很有帮助。非常感谢您的帮助（和耐心）。

更新： 正如 cmets 中提到的，Lattice 可能不是最好的形式。我意识到我可能只需要按照这些思路使用常规类类型的数据结构：

data DSN = DSN {
    programFiles :: [ProgramFile]
    name :: String
    ddn :: DDN
}
data ProgramFile = ProgramFile {
    records :: [Record]
    name :: String
}
data Record = Record {
    fields :: [Field]
    name :: String
}
data Field = Field {
    name :: String
    order :: Int
}

我想我使用树/格/FCA 类型结构的最初意图是充分利用 Haskell 中的函子潜力，这应该会导致有趣的格操作，包括获得一个概念的所有扩展，检查两个概念属于同一个更高级的概念，通过它们的 DSN 检查两个文件的相等性 '=='，...

也许非二叉树结构会更好？在 Haskell 中很容易做到这一点吗？

Answer 1

我建议创建一个抽象数据类型来表示一对多关系。它可能看起来像这样：

module OneToMany (OMRel, empty, insert, delete, source, targets) where

import Data.Map (Map)
import Data.Set (Set)
import qualified Data.Map.Strict as M
import qualified Data.Set as S

data OMRel a b = OMRel
    { oneToMany :: Map a (Set b)
    , manyToOne :: Map b a
    } deriving (Eq, Ord, Read, Show)

empty :: OMRel a b
empty = OMRel M.empty M.empty

insert :: (Ord a, Ord b) => a -> b -> OMRel a b -> OMRel a b
insert a b (OMRel otm mto) = OMRel
    { oneToMany = M.insertWith S.union a (S.singleton b) $
        case M.lookup b mto of
            Just oldA -> M.adjust (S.delete b) oldA otm
            Nothing -> otm
    , manyToOne = M.insert b a mto
    }

delete :: (Ord a, Ord b) => a -> b -> OMRel a b -> OMRel a b
delete a b (OMRel otm mto) = OMRel (M.adjust (S.delete b) a otm) (M.delete b mto)

source :: Ord b => b -> OMRel a b -> Maybe a
source b = M.lookup b . manyToOne

targets :: Ord a => a -> OMRel a b -> Set b
targets a = M.findWithDefault S.empty a . oneToMany

（当然，您可以使用更高效的批量操作来充实 API，例如合并、批量插入、顺序组合等。但这是一种最小的构造/使用 API，可以让您到达您需要去的地方。）

那么你需要几个数据类型来表示你的各种本体条目：

newtype Dataset = Dataset { dataset :: String }
newtype Record = Record { record :: String }
newtype Field = Field { order :: Int }

从那里您可以使用类型为 OMRel Dataset FilePath 的值来表示数据集“包含”文件的事实。对于查询包含相等性，您可以通过上面的OMRel API 一劳永逸地编写此代码：

sameSource :: (Eq a, Ord b) => OMRel a b -> b -> b -> Bool
sameSource rel b b' = source b rel == source b' rel

（如果两个缺失的目标应该被认为不相等，您可能需要一个额外的子句。）然后，例如，这可以专门用于

sameSource :: OMRel Dataset FilePath -> FilePath -> FilePath -> Bool

和朋友。

由于Ord 约束，您将无法为OMRel 创建Functor（或Bifunctor）实例。不过，我不清楚fmap/bimap 是否对这种特定的数据结构有意义。例如，如果我们有关联x :: a <-> y :: b 和x' :: a <-> y' :: b 和f b = f b'，那么应该fmap f 关联f b 与a 或a'？如果它们确实有一个合理的解释并且有用，您可以采用 constrained-monads 方法，或者简单地从 OneToMany 模块提供一个名为 bimap 的函数，该函数具有适当的类型，但不使其成为实例方法.