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问题

我想创建一个数据类型，它允许快速访问和修改其元素。是否可以在 Haskell 中创建一个结构和函数，其执行速度与简单的 C++ 实现一样快？

问题详情

我正在用 Haskell 编写一个编译器。我已经用数据类型表示AST，让我们考虑以下一个：

import Prelude hiding (id)

-- this is a sample data type, the real one has got a lot of constructors
data AST = A { id :: Int, x :: AST, y :: AST, z :: AST }
         | B { id :: Int }
         | C { id :: Int, x :: AST, y :: AST }
         | D { id :: Int, u :: AST, v :: AST, w :: AST}

每个 AST 节点都有一个唯一的标识符。我很想在 Haskell 中实现以下功能：

  • 一个函数getById，它将返回一个O(1)时间复杂度为选定 id 的 AST 节点。
  • 能够在结构上创建“焦点”并相互独立地修改焦点元素。所以我希望能够记住一些子树的焦点，并能够在O(1)时间复杂度上修改每个这样的焦点。

我在考虑Zippers，但它们有 3 个问题：

  1. 它们（据我所知）与简单的数据类型一起使用，比如二叉树，我们可以说，我们选择“左”或“右”分支。是否有任何简单的方法可以在上述复杂数据类型上使用它们？
  2. 我认为他们不允许我实现getById具有O(1)时间复杂度的功能，对吗？
  3. 我认为使用 Zippers 创建一些独立的焦点是不可能的。我所说的独立焦点是指焦点，这将允许我们修改数据类型的不同部分，而无需重新计算其他焦点（在 中O(1)）。

C++ 的思维方式

在 C++ 中，我们将能够创建指向 AST 节点的指针数组nodePtrs。该函数nodeById将在 中执行O(1)，只需访问*(nodePtrs[id]). 因为 C++ 结构是可变的，所以我们可以在没有任何限制的情况下修改它的元素O(1)。

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我认为拉链实际上总是可以实现的，你听说过差异化吗？

好吧，关于getById，我不确定这是个好主意。你可能想要一个像这样的 Haskell 函数getById :: Int -> IO AST，它在数组或其他东西中使用查找。但是由于您以后希望能够修改值（至少在概念上），您想getById返回新修改的 AST 值还是返回存储的第一个 AST 值？这一切都变得有问题。看看您是否可以删除您的 haskell 版本的 ID 可能是个好主意。

我认为你的重点听起来可行。如果我们说这ZAST是 AST 的 zipper 数据类型。那么你也许可以有类似的东西。

makeFocus :: ZAST -> Focus ZAST

type Focus =
  (ZAST -> ZAST) -> -- The modifier of the "below part"
  ZAST ->           -- The new "above part", you have to provide it again as it might have changed
  ZAST              -- The Result

但是，是的，它并不像 C++ 方式那样方便。

总之，我认为您应该退后一步，看看您实际尝试做的事情（AST 优化、发射程序集等）是否可以使用不可变数据结构有效地完成。而不是固执地尝试在 Haskell 中实现可变 C++ 数据结构的相同规范。

于 2013-11-25T10:28:49.490 回答