Question

我正在努力掌握State Monad，为此我想编写一个使用线性同余生成器生成一系列随机数的monadic代码（可能不太好，但我的目的只是为了学习状态Monad，没有建立一个好的RNG库）。

生成器就是这样（为了简单起见，我想生成Bool的序列）：

type Seed = Int

random :: Seed -> (Bool, Seed)
random seed = let (a, c, m) = (1664525, 1013904223, 2^32)  -- some params for the LCG
                  seed' = (a*seed + c) `mod` m
              in  (even seed', seed')   -- return True/False if seed' is even/odd

不要担心数字，这只是种子的更新规则（根据Numerical Recipes）应该生成Int s的伪随机序列。现在，如果我想按顺序生成随机数，我会这样做：

rand3Bools :: Seed -> ([Bool], Seed)
rand3Bools seed0  = let (b1, seed1) = random seed0
                        (b2, seed2) = random seed1
                        (b3, seed3) = random seed2
                    in  ([b1,b2,b3], seed3)

好的，所以我可以通过使用State Monad避免这个样板：

import Control.Monad.State

data Random {seed :: Seed, value :: Bool}

nextVal = do 
   Random seed val <- get 
   let seed' = updateSeed seed
       val'  = even seed'
   put (Random seed' val')
   return val'

updateSeed seed = let (a,b,m) = (1664525, 1013904223, 2^32) in (a*seed + c) `mod` m

最后：

getNRandSt n = replicateM n nextVal 

getNRand :: Int -> Seed -> [Bool]
getNRand   n seed = evalState (getNRandStates n) (Random seed True)

好的，这很好用，给我一个每个给定种子的n个伪随机Bool列表。但...

我可以阅读我所做的事情（主要基于这个例子：http://www.haskell.org/pipermail/beginners/2008-September/000275.html）并复制它以做其他事情。但我不认为我能理解在do-notation和monadic函数背后发生的事情（比如replicateM）。

任何人都可以帮我解决一些疑惑吗？

1 - 我试图去掉nextVal函数来理解它的作用，但我做不到。我可以猜测它会提取当前状态，更新它然后将状态提前传递到下一个计算，但这只是基于读取这个do-sugar，就像它是英语一样。

我如何将此功能真正用于原始＆gt;＆gt; =并逐步返回功能？

2 - 我无法理解put和get函数究竟是做什么的。我猜他们会“打包”并“打开”状态。但是糖的背后的机制对我来说仍然是难以捉摸的。

嗯，关于此代码的任何其他一般性评论都非常受欢迎。我有时会遇到Haskell，我可以创建一个有效的代码并按照我的期望去做，但是我不能“按照评估”进行操作，因为我习惯于使用命令式程序。

Answer 1

首先，您的示例过于复杂，因为它不需要将val存储在状态monad中;只有种子才是持久状态。其次，我认为如果不使用标准状态monad，你将获得更好的运气，你可以用它们的类型重新实现所有状态monad及其操作。我想你会通过这种方式学到更多东西。以下是一些让您入门的声明：

data MyState s a = MyState (s -> (s, b))

get :: Mystate s s
put :: s -> Mystate s ()

然后你可以写自己的连词：

unit :: a -> Mystate s a
bind :: Mystate s a -> (a -> Mystate s b) -> Mystate s b

最后

data Seed = Seed Int
nextVal :: Mystate Seed Bool

至于你的烦恼，你使用的do符号非常复杂。但是desugaring是一种一次性的机械程序。尽可能接近我的代码，你的代码应该像这样desugar（回到原来的类型和代码，我不同意）：

 nextVal = get >>= \ Random seed val ->
                      let seed' = updateSeed seed
                          val'  = even seed'
                      in  put (Random seed' val') >>= \ _ -> return val'

为了使嵌套结构更加清晰，我对缩进采取了重大的自由。

Answer 2

你有几个很棒的回复。在使用状态monad时我所做的就是用State s a替换s -> (s,a)（毕竟，这就是它的真实含义）。

然后，您将获得一个类似于绑定的类型：

(>>=) :: (s -> (s,a)) ->
         (a -> s -> (s,b)) ->
         (s -> (s,b))

你看到bind只是一种特殊的函数组合运算符，比如(.)

我写了关于州monad here的博客/教程。它可能不是特别好，但通过编写它帮助我把事情搞得更好。

State Monad，随机数序列和monadic代码

3 个答案: