Haskell：从后面访问列表答案

【问题标题】：Haskell: accessing lists from backHaskell：从后面访问列表
【发布时间】：2011-01-22 17:18:56
【问题描述】：

今天我开始学习 Haskell。我是函数式语言的新手，我非常喜欢 Haskell。

但是我有一个关于它的设计的问题，这让我很烦恼：从我目前的理解来看，访问列表后面的元素看起来比访问前面的元素要复杂得多（一些比如xs:x，其中xs::[a] 和x::a 似乎是不可能的）。

（据我了解）可以将列表附加到另一个列表（xs++[a]），但是在运行时会花费更多（它需要遍历整个列表）并且不能用于模式匹配.

为什么 Haskell 缺少这样的操作？

【问题讨论】：

标签： list haskell append

【解决方案1】：

列表数据类型

data [a] = [] | a : [a]

定义如上。您只能匹配两种模式：[] 和 x : xs，其中 x 是头部，xs 是尾部。

添加到列表

a = 1 : 2 : []
b = 0 : a

(:)

只需添加一个新的 cons 单元格并将原始列表重新用作尾部。

但是，请记住，Haskell 数据结构是不可变的。追加到列表的尾部

a = 1 : 2 : []
b = a ++ [3]

(:)

需要建立一个全新的列表，因为原始结构的任何部分都不能重复使用。

其实考虑

a = 0 : a
b = 0 : [ x+1 | x <- b ]

(:)

您将如何获取列表的最后一个元素，或追加到末尾？

还有其他数据结构，例如dequeues，它们更适合基于前端和后端的访问。

【讨论】：

对！我不认为列表必须是不可变的，因此它们只能在前面或后面进行扩展，但不能在两侧进行。谢谢！

【解决方案2】：

Haskell 中的列表数据类型是链表，因此查找使用 O(n) 时间。如果您需要经常访问列表的背面，您可能需要查看Data.Sequence 有 O(1) 添加到开头和结尾。

要回答为什么 Haskell 使用这种数据结构作为“标准容器”（如 C 和数组），这是因为 Haskell 是一种纯函数式语言，因此偏爱纯函数式数据结构（不可变和持久）。进一步阅读请看this wiki page。要在 Haskell 中使用非功能性数据结构，需要它位于 IO 或 ST monad 中。

【讨论】：

你的第二句话就是我要找的。连同@ehemient 的回答，这让我明白了为什么haskell 列表是这样设计的。谢谢！ :-)
我不确定 Data.Sequence 与双向链表具有相似的复杂性是否正确，因为 Data.Sequence 在添加元素时必须做一些平衡工作。 JoinList 有时称为 Monoidial 列表，不做任何平衡，因此应该更有效地构建。不过，不要在 Hackage 上使用 JoinList，它写得非常糟糕，需要更新（我是作者）——实际上，我希望 Data.Sequence 即使在 JoinList 应该获胜的事情上也能表现得更好。跨度>
@Stephen，我同意，所以我将其更改为更具体地说明我们在这里感兴趣的运行时间。当我说它类似于双向链表时，我不知道我在想什么，因为显然根本不是这样！

【解决方案3】：

这是纯 List 数据结构的问题，而不是 haskell 本身的问题。您可以阅读Purely Functional Data Structures 论文以了解更多关于其他纯数据结构的信息，它们可以在此类操作上具有更好的性能

【讨论】：

视情况而定。列表是一种内置类型，由 Haskell 语言本身描述，不是吗？如果是这样，haskell 列表取决于语言设计。
@peoro 你一直在指出这一点，但你被告知的基本上是“你使用了错误的工具”，Haskell 有工具可以满足你的需求，但你似乎并不感兴趣。类似的抱怨是“C 数组不能做 O(1) 缺点”和“Python '列表'不是 O(log(n)) 查找”。显然，这些抱怨是可疑的，因为只是开发人员滥用了特定的数据结构。
@TomMD，我不会“一直指出这一点”，我只评论过一次（对你和这个答案）。我同意，如果在 C 中我想要一个列表，那么数组不适合我的目的。对于我的问题（以及这些 cmets），我并不是说 Haskell 列表不好（就像 C 数组也不错），我并不是在抱怨它！我只是想知道为什么它们是这样设计的；它们是 Haskell 语言的一部分：因此列表设计取决于 Haskell 的设计。总而言之，我不需要你和 Yuras 建议的不同列表，我只是想知道为什么内置列表会这样工作。

【解决方案4】：

不要害怕在需要时反转（）您的列表。在将列表提供给递归函数之前反转列表或反转 fold() 的最终结果并不罕见。

【讨论】：

【解决方案5】：

这些不是语言的问题，只是 List 数据类型，它有一些特殊的语法，但在其他方面并不完全是“Haskell 的组成部分”。您在 C 中也有与单链表相同的问题，但这显然不是 C 编程语言的问题。

如果你想要一个带有尾指针的双向链表，那么就创建一个这样的数据类型并使用它！您可能想了解更多数据类型（参见containers 包、vector 和dlist 包的示例）。

【讨论】：

列表是一种内置类型，由 Haskell 语言本身描述，不是吗？如果 Haskell 中的列表按原样定义，那是因为语言设计，就像 C 内置类型由语言定义一样。 C 中的列表不属于该语言，就像非本地 Haskell 数据类型不属于 Haskell 语言一样。
@peoro List 的内置程度纯粹是句法。想象一下如果列表被定义为data List a = Nul | Cons a (List a)。它的内置程度与您的问题正交 - 如果您希望 O(1) 访问尾部，则使用跟踪尾部的数据结构。
今天我学会了如何声明新类型，明白了你告诉我的:-)