تعتبر المصفوفات الآمنة من النوع موضوعًا دائمًا. يتجادلون حول مدى ملاءمتها ، ويتم كتابة لغات كاملة لتنفيذ قوائم بطول على مستوى النوع . لقد أدهشني الغريب أنه لا يوجد حتى الآن متغير في هاسكل يلبي المعايير العقلانية للراحة والأمان. هل هناك أي أسباب لنقص المكتبات الجاهزة أم أنها ليست ضرورية؟ دعونا نفهم ذلك.

أضمن طريقة لفهم سبب عدم وجود شيء ما (والذي يجب أن يكون بالتأكيد!) هو محاولة القيام بذلك بنفسك. لنجرب ..

توقع

أول شيء يتبادر إلى الذهن (على الأقل بالنسبة لي) من المادة على من هاسكل نوع مستوى ، حيث، بمساعدة DataKinds، GADTs، KindSignatures(وصفا موجزا من أين ولماذا يتم استخدامها - أدناه) يتم إدخال الأعداد الطبيعية الاستقرائي، والتي تقف وراءها وناقلات معلمات طول:

data Nat = Zero | Succ Nat

data Vector (n :: Nat) a where
  (:|) :: a -> Vector n a -> Vector ('Succ n) a
  Nil :: Vector 'Zero a

infixr 3 :|

KindSignaturesيستخدم للإشارة إلى أنه nقد لا يكون أي نوع له نوع *(مثل معلمة في نفس المثال) ، ولكن قيمة من النوع Nat مرفوعة إلى مستوى الأنواع. هذا ممكن بالامتداد DataKinds. GADTsهناك حاجة إليها حتى يمكن للمنشئ التأثير على نوع القيمة. في حالتنا ، سيُنشئ Nilالمُنشئ متجه الطول بالضبط Zero، وسيقوم المُنشئ :|بإرفاق عنصر نوع بالمتجه في الوسيطة الثانية aويزيد الحجم بمقدار واحد. للحصول على وصف أكثر تفصيلاً وصحة ، يمكنك قراءة المقالة التي أشرت إليها أعلاه أو Haskell Wiki.

ماذا. يبدو أن هذا هو ما نحتاجه. يبقى فقط لدخول المصفوفة:

newtype Matrix (m :: Nat) (n :: Nat) a = Matrix (Vector m (Vector n a))

وهذا سيعمل أيضًا:

>>> :t Matrix $ (1 :| Nil) :| Nil
Matrix $ (1 :| Nil) :| Nil :: Num a => Matrix ('Succ 'Zero) ('Succ 'Zero) a

>>> :t Matrix $ (1 :| 2 :| Nil) :| (3 :| 4 :| Nil) :| Nil
Matrix $ (1 :| 2 :| Nil) :| (3 :| 4 :| Nil) :| Nil
  :: Num a => Matrix ('Succ ('Succ 'Zero)) ('Succ ('Succ 'Zero)) a

مشاكل هذا النهج تظهر بالفعل من جميع الشقوق ، لكن يمكنك التعايش معها ، وسنواصل.

, , , , , :

(*|) :: Num a => a -> Matrix m n a -> Matrix m n a
(*|) n = fmap (n *)

--        fmap
--       

instance Functor (Matrix m n) where
  fmap f (Matrix vs) = Matrix $ fmap f <$> vs

instance Functor (Vector n) where
  fmap f (v :| vs) = (f v) :| (fmap f vs)
  fmap _ Nil = Nil

, :

>>> :t fmap (+1) (1 :| 2 :| Nil)
fmap (+1) (1 :| 2 :| Nil)
  :: Num b => Vector ('Succ ('Succ 'Zero)) b

>>> fmap  (+1) (1 :| 2 :| Nil)
2 :| 3 :| Nil

λ > :t 5 *| Matrix ((1 :| 2 :| Nil) :| ( 3 :| 4 :| Nil) :| Nil)
5 *| Matrix ((1 :| 2 :| Nil) :| ( 3 :| 4 :| Nil) :| Nil)
  :: Num a => Matrix ('Succ ('Succ 'Zero)) ('Succ ('Succ 'Zero)) a

λ > 5 *| Matrix ((1 :| 2 :| Nil) :| ( 3 :| 4 :| Nil) :| Nil)
Matrix 5 :| 10 :| Nil :| 15 :| 20 :| Nil :| Nil

zipVectorWith :: (a -> b -> c) -> Vector n a -> Vector n b -> Vector n c
zipVectorWith f (l:|ls) (v:|vs) = f l v :| (zipVectorWith f ls vs)
zipVectorWith _ Nil Nil = Nil

(|+|) :: Num a => Matrix m n a -> Matrix m n a -> Matrix m n a
(|+|) (Matrix l) (Matrix r) = Matrix $ zipVectorWith (zipVectorWith (+)) l r

: , , . , :


-- transpose               :: [[a]] -> [[a]]
-- transpose []             = []
-- transpose ([]   : xss)   = transpose xss
-- transpose ((x:xs) : xss) = (x : [h | (h:_) <- xss]) : transpose (xs : [ t | (_:t) <- xss])

transposeMatrix :: Vector m (Vector n a) -> Vector n (Vector m a)
transposeMatrix Nil = Nil
transposeMatrix ((x:|xs):|xss) = (x :| (fmap headVec xss)) :| (transposeMatrix (xs :| fmap tailVec xss))

, GHC ( ).

    • Could not deduce: n ~ 'Zero
      from the context: m ~ 'Zero
        bound by a pattern with constructor:
                   Nil :: forall a. Vector 'Zero a,
                 in an equation for ‘transposeMatrix’
        at Text.hs:42:17-19
      ‘n’ is a rigid type variable bound by
        the type signature for:
          transposeMatrix :: forall (m :: Nat) (n :: Nat) a.
                             Vector m (Vector n a) -> Vector n (Vector m a)
        at Text.hs:41:1-79
      Expected type: Vector n (Vector m a)
        Actual type: Vector 'Zero (Vector m a)
    • In the expression: Nil
      In an equation for ‘transposeMatrix’: transposeMatrix Nil = Nil
    • Relevant bindings include
        transposeMatrix :: Vector m (Vector n a) -> Vector n (Vector m a)
          (bound at Text.hs:42:1)
   |
   | transposeMatrix Nil = Nil
   |

? , m Zero n Zero.

, , e Nil, Nil' n. n , , n .

, , - , . Haskell , .

- . . ?

Haskell : linear laop, :

linear
laop

linear laop. ? , , : , Succ Zero:

Matrix $ (1 :| 2 :| 3 :| 4 :| Nil) :| (5 :| 6 :| 7 :| 8 :| Nil) :| (9 :| 10 :| 11 :| Nil) :| Nil

    • Couldn't match type ‘'Zero’ with ‘'Succ 'Zero’
      Expected type: Vector
                       ('Succ 'Zero) (Vector ('Succ ('Succ ('Succ ('Succ 'Zero)))) a)
        Actual type: Vector
                       ('Succ 'Zero) (Vector ('Succ ('Succ ('Succ 'Zero))) a)
    • In the second argument of ‘(:|)’, namely
        ‘(9 :| 10 :| 11 :| Nil) :| Nil’
      In the second argument of ‘(:|)’, namely
        ‘(5 :| 6 :| 7 :| 8 :| Nil) :| (9 :| 10 :| 11 :| Nil) :| Nil’
      In the second argument of ‘($)’, namely
        ‘(1 :| 2 :| 3 :| 4 :| Nil)
           :| (5 :| 6 :| 7 :| 8 :| Nil) :| (9 :| 10 :| 11 :| Nil) :| Nil’

, GHC, - . ?

Template Haskell

TemplateHaskell (TH) — , -, , . .

matlab:

v = [1 2 3]
m = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 10]

matrix := line; line | line
line := unit units
units := unit | ε
unit := var | num | inside_brackets

var —
num — ( )
inside_brackets — Haskell ( ). Haskell haskell-src-exts haskell-src-meta

( , !). :

matrix :: Parser [[Exp]]
matrix = (line `sepBy` char ';') <* eof

line :: Parser [Exp]
line = spaces >> unit `endBy1` spaces

unit :: Parser Exp
unit = (var <|> num <|> inBrackets) >>= toExpr

Exp — AST Haskell, , ( AST ).

c , ,

data Matrix (m :: Nat) (n :: Nat) a where
  Matrix :: forall m n a. (Int, Int) -> ![[a]] -> Matrix m n a

, AST

expr :: Parser.Parser [[Exp]] -> String -> Q Exp
expr parser source = do -- parser    matrix   
  --      
  let (matrix, (m, n)) = unwrap $ parse source parser 
  --  AST
  let sizeType = LitT . NumTyLit
  --  TypeApplication  ,       ,        
  let constructor = foldl AppTypeE (ConE 'Matrix) [sizeType m, sizeType n, WildCardT]
  let size = TupE $ map (LitE . IntegerL) [m, n]
  let value = ListE $ map ListE $ matrix
  pure $ foldl AppE constructor [size, value]

parse :: String -> Parser.Parser [[a]] -> Either [String] ([[a]], (Integer, Integer))
parse source parser = do
  matrix <- Parser.parse parser "QLinear" source --   
  size <- checkSize matrix --  
  pure (matrix, size)

: QuasiQuoter

matrix :: QuasiQuoter
matrix =
  QuasiQuoter
    { quoteExp = expr Parser.matrix,
      quotePat = notDefined "Pattern",
      quoteType = notDefined "Type",
      quoteDec = notDefined "Declaration"
    }

! :

>>> :set -XTemplateHaskell -XDataKinds -XQuasiQuotes -XTypeApplications
>>> :t [matrix| 1 2; 3 4 |]
[matrix| 1 2; 3 4 |] :: Num _ => Matrix 2 2 _

>>> :t [matrix| 1 2; 3 4 5 |]
<interactive>:1:1: error:
    • Exception when trying to run compile-time code:
        All lines must be the same length
CallStack (from HasCallStack):
  error, called at src/Internal/Quasi/Quasi.hs:9:19 in qlnr-0.1.2.0-82f1f55c:Internal.Quasi.Quasi
      Code: template-haskell-2.15.0.0:Language.Haskell.TH.Quote.quoteExp
              matrix " 1 2; 3 4 5 "
    • In the quasi-quotation: [matrix| 1 2; 3 4 5 |]

>>> :t [matrix| (length . show); (+1) |]
[matrix| (length . show); (+1) |] :: Matrix 2 1 (Int -> Int)

TH , c . , hackage

>>> [operator| (x, y) => (y, x) |]
[0,1]
[1,0]
>>> [operator| (x, y) => (2 * x, y + x) |] ~*~ [vector| 3 4 |]
[6]
[7]

Haskell , . ? . , ( ), .

, . : .

روابط مكررة إلى مستودع و hackage

التعليقات والاقتراحات وطلبات السحب مرحب بها

مصفوفات النوع الآمن في هاسكل

توقع

Template Haskell

More articles: