功能数据结构中的简单“撤消”

Posted 2023-02-16

【中文标题】功能数据结构中的简单“撤消”

【英文标题】：easy "undo" in functional data structures

【发布时间】：2011-03-27 03:44:26

【问题描述】：

我听说纯函数式数据结构的好处之一是您可以免费获得撤消/重做操作。有人可以解释为什么吗？我不明白为什么在函数式语言中添加撤消/重做更容易。

例如，假设我有以下队列实现：

data Queue a = Queue [a] [a]

newQueue :: Queue a
newQueue = Queue [] []

empty :: Queue a -> Bool
empty (Queue [] []) = True
empty _ = False

enqueue :: Queue a -> a -> Queue a
enqueue (Queue xs ys) y = Queue xs (y:ys)

dequeue :: Queue a -> (a, Queue a)
dequeue (Queue [] []) = error "Queue is empty!"
dequeue (Queue [] ys) = dequeue (Queue (reverse ys) [])
dequeue (Queue (x:xs) ys) = (x, Queue xs ys)

如何修改它以获取撤消和重做操作？ （我可以想象 enqueue 和 dequeue 函数也返回两个列表，一个列表是队列的所有先前版本，另一个列表是队列的所有未来版本，这些列表充当我们的撤消/重做操作，但我猜这不是人们通常想到的。）

【参考方案1】：

例子：

q1 = newQueue
q2 = enque q1 3

那么q1 是q2 的撤消，因为所有值都是不可变的。只需保留对先前值的引用。

【讨论】：

正是我要指出的，以及与函数式编程相比，这是纯粹性和不变性的一个特征。

是的，我可以用多种语言做同样的事情，包括 Java。

【参考方案2】：

撤消/重做在纯函数代码中更容易实现的原因在于两个保证：

操作没有副作用 数据结构是不可变的

只要您保持对旧数据结构的引用，您就可以随时恢复到旧数据结构。如果要存储整个历史记录，可以将其保存在一个列表中：

trackHistory :: Queue a -> [Queue a] -> [Queue a]
trackHistory currentQueue history = currentQueue : history

显然，在实际应用程序中，您希望限制历史记录大小，但您明白了。这是有效的，因为您可以保证列表中的每个队列都没有更改。

【讨论】：

另一个使撤消/重做变得便宜的功能是共享。例如多个版本的列表可以共享内存中的公共部分。

@maxtaldykin 你知道如何以纯粹的函数方式重新创建 javascript 的原型继承数据结构吗？ Alessandro Warth 有一篇博士论文，它使用 JS 中的原型继承来实现作用域副作用。它本质上创建了一个不可变的树，其中每个修改都是一个新的 JS 对象，它继承自前一个对象。您可以读取所有历史记录，但任何修改都会掩盖以前的键/值属性。您最终还会共享现有数据，并仅将增量存储在新对象版本中。

@CMCDragonkai，对不起，我不知道如何回答你的问题。谢谢你指点Warth的论文，我会努力看的。

好吧，这叫世界概念。