何时在 F# 中使用序列而不是列表？

Posted 2023-02-18

【中文标题】何时在 F# 中使用序列而不是列表？

【英文标题】：When to use a sequence in F# as opposed to a list?

【发布时间】：2012-06-04 13:34:03

【问题描述】：

我知道list 实际上包含值，sequence 是IEnumerable<T> 的别名。在实际的 F# 开发中，什么时候应该使用序列而不是列表？

以下是我可以看出何时序列会更好的一些原因：

在与其他需要的 .NET 语言或库交互时 IEnumerable<T>。 需要表示一个无限序列（在实践中可能并没有真正用处）。 需要惰性求值。

还有其他的吗？

【问题讨论】：

我发现无限序列非常有用和常见。例如，System.Random.Next() 已经是一个变相的“无限序列”。通常我想要一些能根据需要生成尽可能多的元素的东西。我最近在 F# 中编写了一个俄罗斯方块，并将块生成表示为一个无限序列：它将随着游戏的进行创建尽可能多的块。

@Dr_Asik 请注意，以这种方式生成的seq 会在您每次查看时产生不同的随机数。这显然可能是非确定性错误的来源......

【参考方案1】：

list 更实用，对数学更友好。当每个元素相等时，2 个列表相等。

序列不是。

let list1 =  [1..3]
let list2 =  [1..3]
printfn "equal lists? %b" (list1=list2)

let seq1 = seq 1..3
let seq2 = seq 1..3
printfn "equal seqs? %b" (seq1=seq2)

【参考方案2】：

您应该始终在公共 API 中公开Seq。在您的内部实现中使用List 和Array。

【讨论】：

是因为它们可以很好地与其他 .NET 语言配合使用吗？即因为 Seq 被视为 IEnumerable<T>?

不，因为良好的设计实践。公开尽可能多的信息，仅此而已。

好的，公平的评论，这也是 C# 代码的好习惯 - 例如，最好将函数定义为 IEnumerable 而不是更重的 List。

我同意可变返回结构的上下文（例如 .NET 中的这个设计缺陷：msdn.microsoft.com/en-us/library/afadtey7.aspx）或可能用于其他 .NET 语言的 API，但我一般不同意，部分原因是seq 对并行性非常不利。

【参考方案3】：

也喜欢seq时：

您不想同时将所有元素保存在内存中。

性能并不重要。

你需要在枚举前后做一些事情，例如连接到数据库并关闭连接。

你没有连接（重复Seq.append会堆栈溢出）。

首选list 时：

元素很少。

你会预先准备好并斩首很多。

seq 和 list 都不利于并行性，但这并不一定意味着它们也不好。例如，您可以使用其中之一来表示要并行完成的一小部分单独的工作项。

【讨论】：

“seq 和 list 都不适合并行性”：您能否详细说明为什么 seq 不适合并行性？那么，并行性有什么好处，仅限数组？

@Dr_Asik 数组是最好的，因为您可以递归地细分它们并保持良好的参考位置。树是第二好的，因为您也可以细分它们，但参考的局部性不是很好。列表和序列不好，因为你不能细分它们。如果您将替代元素分包出去，那么您将获得最糟糕的参考位置。 Guy Steele 讨论了阻碍并行性的线性集合，尽管他只考虑工作和深度而不是局部性（又名 缓存复杂性）。 labs.oracle.com/projects/plrg/Publications/…

【参考方案4】：

我认为您对何时选择Seq 的总结非常好。以下是一些额外的要点：

在编写函数时默认使用Seq，因为这样它们就可以与任何 .NET 集合一起使用 如果您需要像Seq.windowed 或Seq.pairwise 这样的高级功能，请使用Seq

我认为默认选择Seq是最好的选择，那么我什么时候会选择不同的类型呢？

当您需要使用 head::tail 模式进行递归处理时，请使用 List （实现一些标准库中没有的功能）

当您需要一个可以逐步构建的简单不可变数据结构时，请使用 List （例如，如果您需要在一个线程上处理列表 - 以显示一些统计信息 - 并在收到更多值（即来自网络服务）时同时继续在另一个线程上构建列表）

在处理短列表时使用List - 如果值通常表示空列表，列表是最好使用的数据结构，因为它在这种情况下非常有效

当您需要大量值类型时使用Array （数组将数据存储在平坦的内存块中，因此在这种情况下它们的内存效率更高）

当您需要随机访问或更高性能（和缓存局部性）时使用Array

【讨论】：

非常感谢 - 正是我所追求的。学习 F# 以找出为什么有这两个元素（列表和序列）可以为您提供相似的功能时，会感到困惑。

"当您需要一个简单的不可变数据结构时使用List [...]，您可以逐步构建 [...]并同时继续在另一个线程上构建列表[...]"您能否详细说明您在此处的含义/它是如何工作的？谢谢。

@Noein 这个想法是您可以随时迭代列表（它们是不可变的），但您可以使用 x::xs 创建新列表，而不会破坏任何可能正在迭代 @987654335 的现有工作人员@

【参考方案5】：

只有一点：Seq 和 Array 在并行性方面优于 List。

您有多种选择：来自 F# PowerPack 的PSeq、Array.Parallel 模块和Async.Parallel（异步计算）。由于其顺序性（head::tail 组合），列表对于并行执行来说很糟糕。

【讨论】：

这是一个很好的观点 - 我想到的场景是当您需要在一个线程上构建集合（即当您从某个服务接收值时）并从另一个线程使用它（即计算统计并显示）。我同意对于并行处理（当您已经在内存中拥有所有数据时），拥有Array 或PSeq 会好得多。

为什么说seq的并行性比list好？ seq 由于它们的顺序性，对于并行执行也很糟糕......