haskell-notes

пятую перечисляем имена расширений, которые нам понадобятся. Расширения активны только в рамках

данного модуля. Например если мы импортируем функции из модуля, в котором включены расширения, то

эти расширения не распространяются дальше на другие модули. Такие комментарии с решёткой называют

прагмами (pragma).

Нас интересует расширение BangPatterns (bang – восклицательный знак, вы сейчас поймёте почему оно

так называется). Посмотрим на функцию, которая использует энергичные образцы:

iter (! sum, ! leng) a = (step + a, leng + 1)

В декомпозиции пары перед переменными у нас появились восклицательные знаки. Они говорят вычис-

лителю о том, чтобы он так уж и быть сделал ещё одно усилие и заглянул в корень значений переменных,

которые были переданы в эту функцию.

Вычислитель говорит ладно-ладно сделаю. А там числа! И получается, что они не накапливаются. С помо-

щью энергичных образцов мы можем переписать функцию mean’ через foldl’, а не выписывать её целиком:

mean’’ :: [Double] -> Double

mean’’ = division . foldl’ iter (0, 0)

where iter (! sum, ! leng) a = (sum

+ a, leng + 1)

division (sum, leng) = sum / fromIntegral leng

Проверим в интерпретаторе

*Strict> :! ghc —make Strict

[1 of 1] Compiling Strict

( Strict. hs, Strict. o )

*Strict> :l Strict

Ok, modules loaded: Strict.

(0.00 secs, 581304 bytes)

Prelude Strict> mean’’ [1 .. 1e7]

5000000.5

(0.78 secs, 1412862488 bytes)

Prelude Strict> mean’ [1 .. 1e7]

5000000.5

(0.65 secs, 1082640204 bytes)

Функция работает чуть медленнее, чем исходная версия, но не сильно.

150 | Глава 9: Редукция выражений

Энергичные типы данных

Расширение BangPatterns позволяет указывать какие значения привести к СЗНФ не только в образцах,

но и в типах данных. Мы можем создать тип:

data P a b = P ! a ! b

Этот тип обозначает пару, элементы которой обязаны находиться в СЗНФ. Теперь мы можем написать

ещё один вариант функции поиска среднего:

mean’’’ :: [Double] -> Double

mean’’’ = division . foldl’ iter (P 0 0)

where iter (P sum leng) a = P (sum

+ a) (leng + 1)

division (P sum leng) = sum / fromIntegral leng

9.4 Пример ленивых вычислений

У вас может сложиться ошибочное представление, что ленивые вычисления созданы только для того,

чтобы с ними бороться. Пока мы рассматривали лишь недостатки, вскользь упомянув о преимуществе выра-

зительности. Ленивые вычисления могут и экономить память! Мы можем строить огромные промежуточные

данные, обрабатывать их разными способами при условии, что в конце программы нам потребуется лишь

часть этих данных или конечный алгоритм будет накапливать определённую статистику.

Рассмотрим такое выражение:

let longList = produce x

in

sum’ $ filter p $ map f longList

Функция produce строит огромный список промежуточных данных. Далее мы преобразуем эти данные

функцией f и фильтруем их предикатом p. Всё это делается для того, чтобы посчитать сумму всех элементов

в списке. Посмотрим как повела бы себя в такой ситуации энергичная стратегия вычислений. Сначала был

бы вычислен список longList, причём полностью. Затем все элементы были бы преобразованы функцией f.

У нас в памяти уже два огромных списка. Теперь мы фильтруем весь список и в самом конце суммируем.

Было бы очень плохо заставлять энергичный вычислитель редуцировать такое выражение.

А в это время ленивый вычислитель поступит так. Сначала всё выражение будет сохранено в виде опи-

сания, затем он скажет разверну сначала sum’, эта функция запросит первый элемент списка, что приведёт

к вызову filter. Фильтр будет запрашивать следующий элемент списка у подчинённых ему функций до

тех пор, пока предикат p не вернёт True на одном из них. Всё это время функция map будет вытягивать из

produce по одному элементу. Причём память, выделенная на промежуточные не нужные значения (на них

p вернул False) будет переиспользована. Как только sum’ прибавит первый элемент, она запросит следую-

щий, проснётся фильтр и так далее. Вся функция будет работать в постоянном ограниченном объёме памяти,

который не зависит от величины списка longList!

Примерам ленивых вычислений будет посвящена отдельная глава, а пока приведём один пример. Найдём

корень уравнения с помощью метода неподвижной точки. У нас есть функция f :: a -> a, и нам нужно

найти решение уравнения:

f x = x

Можно начать с какого-нибудь стартового значения, и подставлять, подставлять, подставлять его в f до

тех пор, пока значение не перестанет изменяться. Так мы найдём решение.

x1 = f x0

x2 = f x1

x3 = f x2

до тех пор пока abs (x[N] x[N-1]) <= eps

Первое наблюдение: функция принимает не произвольные значения, а те для которых имеет смысл опе-

рации: минус, поиск абсолютного значения и сравнение на больще/меньше. Тип нашей функции:

f :: (Ord a, Num a) => a -> a

Ленивые вычисления позволяют нам отделить шаг генерации решений, от шага проверки сходимости.

Сначала мы сделаем список всех подстановок функции f, а затем найдём в этом списке два соседних элемента

расстояние между которыми достаточно мало. Итак первый шаг, генерируем всю последовательность:

Пример ленивых вычислений | 151

xNs = iterate f x0

Мы воспользовались стандартной функцией iterate из Prelude. Теперь ищем два соседних числа:

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162