Question

我正在努力弄清楚如何在Haskell中读取（以及如何表示）图形。

文件的输入类似于

NODES 3
EDGE 1 2
EDGE 1 3
EDGE 2 3

我已经想出如何使用以下方法从文件中获取各行输入：

loadFile :: String -> IO [[String]]
loadFile filename = do 
                contents <- readFile filename
                return $ map words $ lines contents

这给出了输出：

loadFile "input.txt"
[["NODES","3"],["EDGE","1","2"],["EDGE","1","3"],["EDGE","2","3"]]

我真正需要弄清楚的是如何将这个图形数据表示为图形。我想把它设置为边缘列表：

type Edge = (Int,Int)
type Graph = [Edge]

但后来我不确定如何开始实现我需要的功能，例如addNode，addEdge，getNodes，getEdges。

任何帮助或指向我正确的方向都会很棒！注意：我不能使用任何已经开发的图形模块。

所以，对于tl; dr版本：

我在数据中读取最好的方法吗？
我应该如何在haskell中表示这些数据？
如果我使用上面概述的数据结构，我将如何实现其中一个功能。

Answer 1

这里有很多有趣的问题。让我攻击他们。

您正在阅读数据，这对于面向行的语言来说非常合适。稍后，您会看到Data.ByteString和Data.Text替换String以提高效率。您还会看到Parsec进行解析。但是，他们可以等待。及时重访。
您的图表表示很好。邻接列表是一种常见且有用的表示。
现在，真正的伎俩就在这里。我们来看看addNode和addEdge。每个都是一个有点挑战性的函数，用纯函数式语言生成，因为他们想修改一个图...但我们没有状态。

修改无状态最重要的方法是变异。因此，您正在寻找的功能是

addNode :: Node -> Graph -> Graph

返回的Graph与输入Graph相同，只有一条边。你应该立即注意到这里有什么问题---邻接列表假设没有孤立节点。我们不能只在图表中添加一个节点。

有两种解决方案。一，我们可以将节点“链接”到图形中（伪装真的是addEdge）或两个我们可以扩展图形表示以包括孤立节点。我们来做（2）。

data Graph = Graph [Edge] [Int] -- orphans

现在让我们实现添加边缘。假设您可以有重复的边，向邻接列表添加边很容易，只需附加

addEdge0 :: Edge -> Graph -> Graph
addEdge0 e (Graph adj orph) = Graph (e:adj) orph

但这还不够好 - 我们希望我们的孤儿列表只包含真正的孤立节点。我们会过滤它。

addEdge :: Edge -> Graph -> Graph
addEdge (n1,n2) (Graph adj orph) = 
  Graph ((n1,n2):adj) (filter (/=n1) . filter (/=n2) $ orph)

getEdges是微不足道的，因为我们已经存储了边缘列表

getEdges :: Graph -> [Edge]
getEdges (Graph edges _) = edges

getNodes只需要将邻接列表中的所有节点附加到孤立列表。我们可以使用Data.List.nub来获取唯一的节点。

getNodes :: Graph -> [Int]
getNotes (Graph adj orph) = nub (orph ++ adjNodes adj) where
  adjNodes [] = []
  adjNodes ((n1,n2):rest) = n1 : n2 : adjNodes rest

希望这些能为您提供一些如何用功能语言思考的指示。你会花些时间去深入了解它们是如何工作的，但我在这里介绍了大量有趣的概念。

此处的后续步骤可能包括尝试使用State monad重新捕获命令状态修改并将这些Graph链接在一起修改函数。

Haskell - 从文件中读取图形规范

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