Question

我想生成一个范围内的随机数，类型签名为Int -> Int。我已经阅读了多篇其他文章，但没有一篇文章建议返回类型Int的方法。我在代码中使用了System.IO.Unsafe，但不建议这样做。这是我的代码：

import System.IO.Unsafe

-- random number generator
rng :: Int -> Int
rng upper = unsafePerformIO $ randomRIO (0,upper-1)

有人对在Haskell范围内如何生成随机Int有何建议？

编辑：可能无法更改IO Int -> Int，所以我将代码转换为

-- random number generator
rng :: Int -> IO Int
rng upper = randomRIO (0,upper-1)

之所以需要rng是因为我想获取列表范围长度内的随机数，以获得列表元素的索引。

list !! rng (length list)，但出现错误Couldn't match expected type ‘Int’ with actual type ‘IO Int’，这是预期的。

这不是重复项，因为1.我想要一个范围内的值，2.我的rng不返回相同的值。我是Haskell的新手，我不知道如何操纵Monad。任何帮助表示赞赏。

Answer 1

我本着https://xkcd.com/221/的精神，这是一个没有任何IO的“解决方案”：

rng :: Int -> Int
rng upper
 | upper<=4   = upper
 | otherwise  = 4

因此，您可以得到一个“符合RFC 1149.5的随机数”。除非超出范围，否则总是4。

这是什么问题？好吧，很明显，它总是给出相同的数字 –所以它必须是，因为所有Haskell函数必须为functions，即referentially transparent。 OTOH，随机数生成器应该在您每次调用它时都赋予不同的数字...因此，它不是一个函数，并且大多数其他编程语言只是假装它是具有副作用的函数 –因为它们没有适当的方式来表示副作用是什么。好吧，Haskell确实有一种适当的表达方式，这就是IO monad：您可以进行依赖于副作用的计算，但是显然，如果运行这些计算，它们本身将具有副作用。
因此，签名Int -> IO Int对于该功能确实有意义。（此是函数，但是结果是 IO操作，只有执行该操作会给您Int。）< / p>

这很丑陋，因为IO Int可以在IO中执行的任何操作–例如，它可以launch some missiles并返回给您伤亡。实际上，它可以轻松地修改主目录中的某些文件。而您实际上想要的只是很小的，无害的副作用，足以在下一次产生新的随机数。通常，随机数生成器并不是真正的随机生成器，而是PRNGs，它会保留一个恒定大小的状态变量，该变量在每次提取值时都会以一种随机的方式进行更新。下次，此状态将有所不同，因此您将根据需要获得不同的值。此状态变量可以保留在IO可变位置

import Data.IORef type RandStV = Int type RandSt = IORef RandStV rng' :: RandSt -> Int -> IO Int rng' rSt upper = do x <- readIORef rSt let x' = ((x * 1103515245) + 12345) `mod` 0x7fffffff -- https://sourceware.org/git/?p=glibc.git;a=blob;f=stdlib/random_r.c;hb=glibc-2.26#l362 writeIORef rSt x' return $ x `mod` upper

...或者，您可以将更新的状态与结果一起明确传递

rng'' :: Int -> RandStV -> (RandStV, Int) rng'' upper x = let x' = ((x * 1103515245) + 12345) `mod` 0x7fffffff in (x', x `mod` upper)

...或者可以在专用的state monad中进行传递，这是编写更新变量传递的另一种方式：

type RandStM = State RandStV rng''' :: Int -> RandStM Int rng''' upper = do x <- get let x' = ((x * 1103515245) + 12345) `mod` 0x7fffffff put x' return $ x `mod` upper

请参阅the random-fu package，以获取有关这样的 random monad 的有用帮助程序。

解释rng'''的一种数学方法是说它是一个以上限为参数并返回数字distribution的函数。分布总是相同的，但是它“包含”许多数字以及它们出现的可能性。实际上，生成一个整数表示您正在从分布中进行采样。

Answer 2

没有使用IO时，Haskell不能生成随机数。

您的示例list !! rng (length list)不起作用，因为rng返回IO Int并且!!期望Int。

以下是使用您的rng函数从列表中获取随机元素的函数：

-- Will crash on empty list
randomElementFromList :: [a] -> IO a
randomElementFromList list = do
  r <- rng (length list)
  return $ list !! r

如何在Haskell中在没有IO的情况下生成随机数？

2 个答案: