Question

在Haskell中，是否有用于生成Random / Arbitrary枚举的“标准”库/包

我编写了以下代码，但我无法相信我是第一个有这种需求或解决它的人（而且我不确定我的解决方案是完全正确的）。此外，我希望现有的解决方案还有其他不错的功能。

这是一对从枚举类型中选择随机值的函数：

enumRandomR :: (RandomGen g, Enum e) => (e, e) -> g -> (e, g)
enumRandomR  (lo,hi) gen = 
    let (int, gen') = randomR (fromEnum lo, fromEnum hi) gen in (toEnum int, gen')

enumRandom  :: (RandomGen g, Enum e) => g -> (e, g)
enumRandom gen = 
    let (int, gen') = random gen in (toEnum int, gen')

以下是System.Random.Random和Test.QuickCheck.Arbitrary

的实例

{-# LANGUAGE FlexibleInstances, UndecidableInstances, OverlappingInstances #-}

instance (Enum a, Bounded a) => Random a where
   random = enumRandom
   randomR = enumRandomR

instance (Enum a, Bounded a) => Arbitrary a where
  arbitrary = choose (minBound, maxBound)

以下是Bounded，Enum类型

的示例

data Dir = N | E | S | W
   deriving (Show, Enum, Bounded)

这是对随机/任意方法的测试

> import Test.QuickCheck
> sample (arbitrary:: Gen Dir)
N
E
N
S
N
E
W
N
N
W
W

我很高兴我的解决方案依赖于这些扩展：

{-# LANGUAGE FlexibleInstances, UndecidableInstances, OverlappingInstances #-}"

，因为：

- Constraint is no smaller than the instance head
  in the constraint: Enum a
(Use -XUndecidableInstances to permit this)

，

- Overlapping instances for Random Int
  arising from a use of `randomR'
Matching instances:
  instance Random Int -- Defined in System.Random
  instance (Enum a, Bounded a) => Random a

和

- Illegal instance declaration for `Random a'
  (All instance types must be of the form (T a1 ... an)
   where a1 ... an are *distinct type variables*,
   and each type variable appears at most once in the instance head.
   Use -XFlexibleInstances if you want to disable this.)

有更好的方法吗？我的解决方案是否因某些（更“异乎寻常的”）有界枚举类型而失败，而不是我的简单示例？

Answer 1

在这种情况下的标准解决方法是创建一个newtype包装器并为其提供实例。

{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving #-}  -- avoid some boilerplate

newtype Enum' a = Enum' a
  deriving (Bounded, Enum, Show)

instance (Enum a, Bounded a) => Random (Enum' a) where
  random = enumRandom
  randomR = enumRandomR

instance (Enum a, Bounded a) => Arbitrary (Enum' a) where
  arbitrary = choose (minBound, maxBound)

当然，这种方法在使用新类型时需要一些额外的包装和展开，但是与QuickCheck一起使用时，这不应该太糟糕，因为您通常只需要为每个属性进行一次匹配模式：

prop_foo (Enum' x) = ... -- use x as before here

Answer 2

QuickCheck导出函数

arbitraryBoundedEnum :: (Bounded a, Enum a) => Gen a

此功能可合理地被视为“标准”。

Answer 3

为任何Enum类型声明此类实例是不安全的。原因是toEnum . fromEnum不能保证行为像id。以Enum的{{1}}实例为例; Double函数只返回double的“截断”整数值。这些“更具异国情调”的类型（如您所说）将无法使用您的解决方案。

这就是为什么通常明智地为具体类型创建fromEnum实例，并完全避免这样的一般声明。

如果您确实要声明所声明的实例，则必须要求您列出的扩展名，因为它是实例声明本身的签名，需要它们。

Answer 4

不使您的实例“普遍”的另一个原因：想要更频繁地反映“真实世界”值的人，因此需要具有不同权重的自定义Arbitrary实例。

（也就是说，我已经使用并定义了一个辅助函数，用于在我自己的代码中编写Arbitrary实例，以避免为每一个小类型重复它。）

Haskell：“实例（Enum a，Bounded a）=＆gt;随机a”和“=＆gt;任意a”

4 个答案: