是否有展平嵌套元素列表的功能？

Posted 2023-02-23

【中文标题】是否有展平嵌套元素列表的功能？

【英文标题】：Is there a function to flatten a nested list of elements?

【发布时间】：2011-08-25 01:01:08

【问题描述】：

我怎样才能像这样展平嵌套列表：

[1, 2, 3, 4] == flatten [[[1,2],[3]],[[4]]]

【问题讨论】：

您拥有的是列表列表，因此您要求展平两个级别。

值得一提的是，任意嵌套的列表可以看成一棵树，很容易展平（只需递归到叶子节点）。

【参考方案1】：

是的，是标准前奏曲中的concatgiven by

concat :: [[a]] -> [a]
concat xss = foldr (++) [] xss

如果要将[[[a]]]变成[a]，必须使用两次：

Prelude> (concat . concat) [[[1,2],[3]],[[4]]]
[1,2,3,4]

【参考方案2】：

由于没有其他人给出这个，因此可以定义一个函数，通过使用 MultiParamTypeClasses 将任意深度的列表展平。我实际上并没有发现它有用，但希望它可以被认为是一个有趣的 hack。我从 Oleg 的多变量函数实现中得到了这个想法。

-# LANGUAGE MultiParamTypeClasses, OverlappingInstances, FlexibleInstances #-

module Flatten where

class Flatten i o where
  flatten :: [i] -> [o]

instance Flatten a a where
  flatten = id

instance Flatten i o => Flatten [i] o where 
  flatten = concatMap flatten

现在如果你加载它并在 ghci 中运行：

*Flatten> let g = [1..5]
*Flatten> flatten g :: [Integer]
[1,2,3,4,5]
*Flatten> let h = [[1,2,3],[4,5]]
*Flatten> flatten h :: [Integer]
[1,2,3,4,5]
*Flatten> let i = [[[1,2],[3]],[],[[4,5],[6]]]
*Flatten> :t i
i :: [[[Integer]]]
*Flatten> flatten i :: [Integer]
[1,2,3,4,5,6]

请注意，通常需要提供结果类型注释，否则 ghc 无法确定在哪里停止递归应用 flatten 类方法。但是，如果您使用具有单态类型的函数就足够了。

*Flatten> :t sum
sum :: Num a => [a] -> a
*Flatten> sum $ flatten g

<interactive>:1:7:
    No instance for (Flatten Integer a0)
      arising from a use of `flatten'
    Possible fix: add an instance declaration for (Flatten Integer a0)
    In the second argument of `($)', namely `flatten g'
    In the expression: sum $ flatten g
    In an equation for `it': it = sum $ flatten g
*Flatten> let sumInt = sum :: [Integer] -> Integer
*Flatten> sumInt $ flatten g
15
*Flatten> sumInt $ flatten h
15

【讨论】：

非常有趣。我以为你必须求助于 Template Haskell 来做这种事情。

@Dan：OverlappingInstances 扩展允许在类型构造函数上进行模式匹配的能力大致接近，但需要注意的是，案例是根据具体情况而不是定义顺序来选择的。这是一种非常“直截了当”的可怕类型级元编程骇客，有时实际上很有用。通过嵌套的(->)s 递归允许可变参数函数，或者使用嵌套元组的东西，如异构列表。这一切都非常愉快。

是的，一个有趣的 hack，但我不建议将它用于实际编程。 -1 只是因为这是得分最高的答案，它不应该是。 （你可以处理 -2 rep :-)

@luqui：正如我所说，我从来没有发现这很有用。但这可能是我获得“纪律严明”徽章的机会。

@CoolCodeBro，是的，而且它与类型推断的交互很差（所以如果你在没有签名的 where 辅助函数中使用它，你可能会发生一些令人困惑的事情），而且它与多态性的交互很差（如文章末尾的注释中所示）。如果您真的想了解它的问题，只需尝试在您认为需要它的任何地方使用它。你将学习。 ;)

【参考方案3】：

正如其他人所指出的，concat :: [[a]] -> [a] 是您正在寻找的功能，它不能展平任意深度的嵌套列表。您需要多次调用它才能将其压平到所需的水平。

不过，该操作确实可以推广到其他 monad。然后它被称为join，类型为Monad m => m (m a) -> m a。

Prelude Control.Monad> join [[1, 2], [3, 4]]
[1,2,3,4]    
Prelude Control.Monad> join (Just (Just 3))
Just 3
Prelude Control.Monad.Reader> join (+) 21
42

【讨论】：

我没有得到第三个例子......有人可以更详细地解释一下吗？

@jhegedus (+) 的类型是a -> a -> a 与a -> (a -> a) 相同 再上一步：(a->) ( (a->) a )，你看到这和[[a]] 的相似之处了吗？同[] ([] a)?

【参考方案4】：

import Data.List
let flatten = intercalate []

flatten $ flatten [[[1,2],[3]],[[4]]]
[1,2,3,4]

【讨论】：

你为什么要用这个而不是concat？

【参考方案5】：

正如 hammar 所指出的，join 是扁平化列表的“单子”方式。您也可以使用do-Notation 来轻松编写多个级别的扁平化函数：

flatten xsss = do xss <- xsss
                  xs <- xss
                  x <- xs
                  return x

【讨论】：

5 年后，但您可以简化：flatten = ((id =<<) =<<)

【参考方案6】：

任意嵌套的列表可以近似为Data.Tree，可以通过适当命名的函数flatten 展开。

我说近似是因为Data.Tree 允许将数据项附加到每个节点，而不仅仅是叶子。但是，您可以创建一个Data.Tree (Maybe a)，并将Nothing 附加到正文节点，然后用catMaybes . flatten 展平。

【参考方案7】：

您可以使用concat 删除一层嵌套，因此您可以通过应用concat n 次来应用n 层嵌套。

不可能编写删除任意级别嵌套的函数，因为无法使用 Haskell 的类型系统（使用列表数据类型 - 您可以为任意嵌套列表编写自己的数据类型，并为此编写一个展平函数。