Haskell中的复杂数据结构 - 它们如何工作？

Question

正如我所知，Haskell中的变量是不可变的（因此，它们不是真正的“变量”）。

在这种情况下，如果我们有一个复杂的大数据结构，比如红黑树，我们应该如何实现实际改变数据结构的操作？

每次插入或删除元素时都创建树的副本？

Answer 1

是的，解决方案是返回一个表示修改后的值的新数据结构，但是不需要复制示例的整个结构（红黑树），因为您可以只复制路径上的节点插入节点的根目录。这允许插入操作与命令式版本具有相同的复杂性。

Chris Okasaki的Purely functional data structures包含许多不可变数据结构的实现 - 这本书是他的博士论文的修改版本，你可以找到here

Answer 2

你对复制的直觉正是你应该思考的正确方向。但是，Haskell运行时智能地实现了“复制”。例如，给定

data Tree = Empty | Branch Tree Integer Tree

您可以实现一个替换左分支的函数：

replaceLeft :: Tree -> Tree -> Tree
replaceLeft (Branch _ i r) newLeft = Branch newLeft i r

结果不是您创建新树的整个副本，因为这不是必需的。值i和树r和newLeft未更改，因此我们无需将其内容复制到新内存中。

创建的新Branch（这是此示例中唯一真正的分配：在Integer上创建保留左/右树的结构）仍引用完全相同的值来自旧的分支，不需要复制！

由于数据结构是不可变的，因此这样做没有任何害处。