Question

基本上，我知道如何创建图形数据结构，并在允许副作用的编程语言中使用Dijkstra算法。通常，图算法使用一种结构将某些节点标记为“已访问”，但这有副作用，我试图避免这种情况。

我可以想到一种在函数式语言中实现它的方法，但它基本上需要将大量的状态传递给不同的函数，我想知道是否有更节省空间的解决方案。

Answer 1

你可以查看Martin Erwig的Haskell functional graph library如何做事。例如，它的shortest-path functions都是纯粹的，你可以看到它source code的实现方式。

另一个选项like fmark mentioned是使用抽象，它允许你根据状态实现纯函数。他提到了州monad（有lazy和strict种可供选择）。另一个选择，如果你在GHC Haskell编译器/解释器（或者，我认为，任何支持rank-2类型的Haskell实现）中工作，另一个选项是the ST monad，它允许你编写纯函数来处理内部有可变变量。

Answer 2

如果您使用haskell，这是我熟悉的唯一功能语言，我建议您使用 State monad 。 State monad是一个函数的抽象，它接受一个状态并返回一个中间值和一些新的状态值。对于需要维持大状态的情况，这是considered idiomatic haskell。

它是一个更好的替代品，将天真的“返回状态作为函数结果并将其作为参数传递”成语，这在初学者函数式编程教程中得到了强调。我想大多数函数式编程语言都有类似的构造。

Answer 3

我只是将访问集保留为集合并将其作为参数传递。有任何有序类型和超高效整数集的集合的高效日志时间实现。

为了表示图形，我使用邻接列表，或者我将使用将每个节点映射到其后继列表的有限映射。这取决于我想做什么。

而不是Abelson和Sussman，我推荐Chris Okasaki的Purely Functional Data Structures。我已经和克里斯的论文联系在一起，但如果你有钱，他就把它扩展为excellent book。

只是为了笑容，这是一个稍微可怕的反向后序深度优先搜索在Haskell中以延续传递方式完成。这直接来自Hoopl优化器库：

postorder_dfs_from_except :: forall block e . (NonLocal block, LabelsPtr e)
                          => LabelMap (block C C) -> e -> LabelSet -> [block C C]
postorder_dfs_from_except blocks b visited =
 vchildren (get_children b) (\acc _visited -> acc) [] visited
 where
   vnode :: block C C -> ([block C C] -> LabelSet -> a) 
                      -> ([block C C] -> LabelSet -> a)
   vnode block cont acc visited =
        if setMember id visited then
            cont acc visited
        else
            let cont' acc visited = cont (block:acc) visited in
            vchildren (get_children block) cont' acc (setInsert id     visited)
      where id = entryLabel block
   vchildren bs cont acc visited = next bs acc visited
      where next children acc visited =
                case children of []     -> cont acc visited
                                 (b:bs) -> vnode b (next bs) acc     visited
   get_children block = foldr add_id [] $ targetLabels bloc
   add_id id rst = case lookupFact id blocks of
                      Just b -> b : rst
                      Nothing -> rst

Answer 4

我很想听听一些非常聪明的技巧，但我认为有两种基本方法：

修改一些全局状态对象。即副作用
将图形作为参数传递给函数，返回值为修改后的图形。我认为这是“传递大量国家”的方法

这就是在函数式编程中所做的。如果编译器/解释器有任何好处，它将帮助您管理内存。特别是，如果您碰巧在任何函数中进行递归，您将需要确保使用尾递归。

Answer 5

这是一个Swift示例。您可能会发现这更具可读性。这些变量实际上是以描述性命名的，与超级神秘的Haskell示例不同。

https://github.com/gistya/Functional-Swift-Graph

Answer 6

大多数功能语言都支持内部功能。因此，您只需在最外层创建图形表示，然后从内部函数中引用它。

本书广泛涵盖http://www.amazon.com/gp/product/0262510871/ref=pd_lpo_k2_dp_sr_1?ie=UTF8&cloe_id=aa7c71b1-f0f7-4fca-8003-525e801b8d46&attrMsgId=LPWidget-A1&pf_rd_p=486539851&pf_rd_s=lpo-top-stripe-1&pf_rd_t=201&pf_rd_i=0262011530&pf_rd_m=ATVPDKIKX0DER&pf_rd_r=114DJE8K5BG75B86E1QS

如何在函数式编程语言中实现图形和图形算法？

6 个答案: