纯函数式编程语言中的双向链表

Posted 2023-02-14

【中文标题】纯函数式编程语言中的双向链表

【英文标题】：Doubly Linked List in a Purely Functional Programming Language

【发布时间】：2010-12-23 02:03:22

【问题描述】：

如何在纯函数式语言中创建双向链表？也就是说，像 Haskell 这样的东西，你不在 Monad 中，所以你没有突变。可能吗？ （单链表显然很简单）。

【问题讨论】：

出于好奇，您到底需要这个做什么？

【参考方案1】：

在纯函数式语言中，双向链表并不那么有趣。双向链表的想法是能够抓住一个节点并朝任一方向前进，或者能够拼接到列表的中间。在纯函数式语言中，使用以下两种数据结构中的一种可能会更好：

一个单链表，中间有一个指针，您可以从中向左或向右（Huet 的“Zipper”的变体）

手指树，这是由 Ralf Hinze 和 Ross Paterson 发明的令人惊叹的数据结构。

我是拉链的忠实粉丝；它在很多情况下都很有用。

【讨论】：

我绝对同意这些是更好的选择。 =)

手指树...有趣... :)

Data.Sequence 是实现。手指树的，好用:)

【参考方案2】：

有多种方法。

如果您不想在构建双向链表后对其进行变异，则可以依靠懒惰来“打结”。

http://www.haskell.org/haskellwiki/Tying_the_Knot

如果您想要一个可变的双向链表，您需要以某种方式伪造引用 - 或使用真实的引用 - 这是 Oleg Kiseylov 提出并在此处实现的技巧：

http://hackage.haskell.org/packages/archive/liboleg/2009.9.1/doc/html/Data-FDList.html

有趣的是，请注意，前者从根本上依赖懒惰才能成功。你最终需要突变或懒惰来打结。

【参考方案3】：

我想重申一下音乐迷的问题：“你到底需要这个做什么？”正如 Norman Ramsey 所说：如果您需要多向穿越，那么拉链更容易；如果您需要快速拼接，手指树效果很好。

但是，只是看看它看起来如何......

import Control.Arrow
import Data.List

data LNode a = LNode  here :: a, prev :: LList a, next :: LList a 
type LList a = Maybe (LNode a)

toList :: LList a -> [a]
toList = unfoldr $ fmap $ here &&& next

fromList :: [a] -> LList a
fromList l = head nodes where
    nodes = scanr ((.) Just . uncurry LNode) Nothing $ zip l $ Nothing : nodes

append :: LList a -> LList a -> LList a
append = join Nothing where
    join k (Just a) b = a' where
        a' = Just $ a  prev = k, next = join a' (next a) b 
    join k _ (Just b) = b' where
        b' = Just $ b  prev = k, next = join b' Nothing (next b) 
    join _ _ _ = Nothing

【参考方案4】：

在 OCaml 中，对于循环简单链表，您总是可以这样做：

type t =  a : t Lazy.t 

let cycle n =
  let rec start = a = lazy (aux n) 
  and aux = function
    | 0 -> start
    | n ->  a = lazy (aux (n-1))
  in start

对于双向链表，我想可以做类似的事情。但是在打字时，你必须依赖懒惰和记录是友好的结构。又快又脏的循环双向链表：

  type 'a t =  data : 'a; before : 'a t Lazy.t; after : 'a t Lazy.t 

  let of_list l =
    match l with [] -> assert false | hd::tl ->
    let rec start =  data = hd; before = last; after = next 
    and couple = lazy (aux (lazy start) hd) 
    and next = lazy (Lazy.force (fst (Lazy.force couple)))
    and last = lazy (Lazy.force (snd (Lazy.force couple)))
    and aux before = function
    | [] -> (lazy start), before
    | hd::tl -> let rec current = lazy  data = hd; before = before; after = after 
                   and couple = lazy (aux current tl) 
                   and after = lazy (Lazy.force (fst (Lazy.force couple)))
                   and last = lazy (Lazy.force (snd (Lazy.force couple))) in
                   current, last
    in start