Question

我正在开发一个C ++项目，需要经常与树结构交互，这意味着很多递归函数，我正在寻找改进代码的方法。前几天我遇到corecursion，我有兴趣为我的申请探索这个策略。

但是，我还没有找到任何如何用C ++完成corecursion的例子。为了使我的问题具体，我如何在C ++中做this tree traversal using corecursion？

def bf(tree):
    tree_list = [tree]
    while tree_list:
        new_tree_list = []
        for tree in tree_list:
            if tree is not None:
                yield tree.value
                new_tree_list.append(tree.left)
                new_tree_list.append(tree.right)
        tree_list = new_tree_list

如果这样做只是一个坏主意，请告诉我。也就是说，在互联网上对此进行一些回答对将来尝试这样做的人来说会很有用。关于SO匹配[c++] corecursion没有任何问题，互联网的其余部分似乎缺乏有关该主题的有用信息。

Answer 1

所以有一些方法。

您可以按照建议等待await关键字到达，但这似乎是长期的。如果你等待等待，here is someone implementing yield with await，至少乍一看应该在C ++中工作。

你可以编写一个生成迭代器帮助器，或者从boost中借一个，然后从中生成一个生成器。

您可以使用存储在std::function中的可变lambda，也可以返回std::experimental::optional（或者可选的boost）。

但那些大多只是让它漂亮。所以让我们变得丑陋。我会用C ++ 14写这个，因为懒惰。

struct generator {
  using trees=std::vector<tree>;
  trees m_cur;      
  trees m_next;
  bool next(value* v){
    while(true){
      if (m_cur.empty()){
        m_cur=std::move(m_next);
        m_next.clear();
        std::reverse(begin(m_cur),end(m_cur));
        if(m_cur.empty())
          return false;
      }
      auto t = m_cur.back();
      m_cur.pop_back();
      if(!t)continue;
      *v = get_value(t);
      m_next.push_back(get_left(t));
      m_next.push_back(get_right(t));
      return true;
    }
  }
  generator(tree t):m_cur{t}{};
};

树类型需要免费的功能来获取价值，左右移动以及操作员！告诉它是否为空。它需要是可复制的（指针可以）。

使用：

generator g(some_tree);
value v;
while(g.next(&v)){
  std::cout<<v<<'\n';
}

现在这很丑陋 - 例如我们手动维护状态。

我相信一种更神奇的方式即将到来，但这并不是标准化的。

生成器迭代器会隐藏迭代器fascade背后的丑陋接口，但状态仍然是手动管理的。

你可能能够用lambdas做一些奇特的事情，但我不确定lambda是否可以返回自己的类型。也许。（G：{} - ＆gt; {G，也许X}或某些人）

现在，因为它很棒，所以n4134提出了await / yield解决方案。

template<class T0, class...Ts>
std::vector<std::decay_t<T0>> vec_of(T0&& t0, Ts&&... ts) {
  return {std::forward<T0>(t0), std::forward<Ts>(ts)...};
}
auto breadth_first = [](auto&& tree){
  auto tree_list = vec_of(decltype(tree)(tree));
  while(!tree_list.empty()) {
    decltype(tree_list) new_tree_list;
    for(auto&& tree:tree_list) {
      if (tree) {
        yield get_value(tree);
        new_tree_list.push_back(get_left(tree));
        new_tree_list.push_back(get_right(tree));
      }
    }
    tree_list = std::move(new_tree_list);
  }
};

基本上是python代码的行到行转换。我确实编写了一个vec_of辅助函数来替换python中的[]。

使用：

for(auto&& value : breadth_first(tree)) {
  std::cout << value;
}

非常漂亮。

Answer 2

以下几乎与给定的python实现相同，您现在可以在生产中使用它：

<强> Live On Coliru

#include <vector>
#include <iostream>
#include <boost/coroutine/all.hpp>

using namespace std;

struct Node {
    char value;
    Node *left;
    Node *right;
};

using generator =
    boost::coroutines::asymmetric_coroutine<decltype(Node::value)>::pull_type;

generator bf(Node *tree) {                                //def bf(tree):
    return generator([=](auto &yield) {                   //
        vector<Node *> tree_list = {tree};                //    tree_list = [tree]
        while (!tree_list.empty()) {                      //    while tree_list:
            vector<Node *> new_tree_list;                 //        new_tree_list = []
            for (auto tree : tree_list) {                 //        for tree in tree_list:
                if (tree != nullptr) {                    //            if tree is not None:
                    yield(tree->value);                   //                yield tree.value
                    new_tree_list.push_back(tree->left);  //                new_tree_list.append(tree.left)
                    new_tree_list.push_back(tree->right); //                new_tree_list.append(tree.right)
                }                                         //
            }                                             //
            tree_list = move(new_tree_list);              //        tree_list = new_tree_list
        }                                                 //
    });                                                   //
}                                                         //

int main() {
    Node a{'a'}, b{'b'}, c{'c'}, d{'d'}, e{'e'};

    a.left = &b;
    a.right = &c;
    b.right = &d;
    d.left = &e;

    for (auto node_value : bf(&a))
        std::cout << node_value << " ";
}

为了避免分配/解除分配，我可能会这样做：

generator bf(Node *tree) {
    return generator([=](auto &yield) {
        vector<Node *> tree_list = {tree}, new_tree_list;
        while (!tree_list.empty()) {
            for (auto tree : tree_list) {
                if (tree != nullptr) {
                    yield(tree->value);
                    new_tree_list.push_back(tree->left);
                    new_tree_list.push_back(tree->right);
                }
            }
            swap(tree_list, new_tree_list);
            new_tree_list.clear();
        }
    });
}

Answer 3

有趣的问题。问题更多的是yield虽然是共迭代器的本质。

基本上，如果你需要在C ++中yield，你需要实现类似迭代器的状态机，无论如何这几乎都是共同递归的想法。

一个工作示例需要实现一个树类，但这里是使用wiki文章中基本上是策略的BFS的部分实现（修复了一点，因为他们的算法有点傻）

for (bfs_generator i = bfs_generator(myTree);
    i.is_good();
    i.next())
{
  print (i.value());
}

// Iterator-style operation overloads may be more appropriate, but I don't want to deal with the syntactic details
// I assume a standard C Node struct with left and right pointers implementation of your tree.
class bfs_iterator
{
  // The Python example is a little strange because it expresses the state as two lists, when only one is necessary
  std::queue<Node *> tree_list;

  public:
  bfs_iterator (Node * root)
  {
    tree_list.push_back(root);
  }

  bool is_good()
  {
    return tree_list.empty();
  }

  void next()
  {
    // Pop the front of the queue then add the children to the queue.
    if (!tree_list.empty())
    {
      Node * node = tree_list.front();
      tree_list.pop();

      if (node->left)
        tree_list.push(node->left);
      if (node->right)
        tree_list.push(node->right);
    }
  }

  MyTree::value value()
  {
    return tree_list.front()->value;
  }
};

从技术上讲，您无需模仿他们的yield生成器策略来执行此操作。您可以直接在代码中使用队列，而不是定义类。

这与维基百科算法略有不同，因为......好的维基算法并不理想。它们大部分都是相同的，但维基百科的例子是一个穷人的队列。

如何在C ++中完成corecursion？

3 个答案: