在 haskell 中使用 y 组合器

Question

我是 haskell 的初学者，正在尝试实现自然数的 Church 编码，如 this guide 中所述。我使用了 this answer 中的 y 组合器的定义，但不确定如何应用它。

我想在 lambda 演算中实现一个简单的函数，它计算 [1..n] 的总和，如 here 所示。

{-# LANGUAGE RankNTypes #-}

import Unsafe.Coerce

y :: (a -> a) -> a
y = \f -> (\x -> f (unsafeCoerce x x)) (\x -> f (unsafeCoerce x x))

true = (\x y -> x)
false = (\x y -> y)

newtype Chur = Chr (forall a. (a -> a) -> (a -> a))

zer :: Chur
zer = Chr (\x y -> y)

suc :: Chur -> Chur
suc (Chr cn) = Chr (\h -> cn h . h)

ci :: Chur -> Integer
ci (Chr cn) = cn (+ 1) 0

ic :: Integer -> Chur
ic 0 = zer
ic n = suc $ ic (n - 1)


-- church pair
type Chp = (Chur -> Chur -> Chur) -> Chur

pair :: Chur -> Chur -> Chp
pair (Chr x) (Chr y)  f = f (Chr x) (Chr y)

ch_fst :: Chp -> Chur
ch_fst p = p true

ch_snd :: Chp -> Chur
ch_snd p = p false

next_pair :: Chp -> Chp
next_pair = (\p x -> x (suc (p true)) (p true))

n_pair :: Chur -> Chp -> Chp
n_pair (Chr n) p = n next_pair p

p0 = pair zer zer
pre :: Chur -> Chur
pre (Chr cn) = ch_snd $ n_pair (Chr cn) p0

iszero :: Chur -> (a->a->a)
iszero (Chr cn) = cn (\h -> false) true

unchr :: Chur -> ((a -> a) -> (a -> a))
unchr (Chr cn) = cn

ch_sum (Chr cn) = (\r -> iszero (Chr cn) zer (cn suc (r (pre (Chr cn)))))

到目前为止一切顺利，但我如何将 y 应用到 sum？例如

n3 = ic 3
y ch_sum n3

导致类型不匹配：

<interactive>:168:3:
     Couldn't match type ‘(Chur -> Chur) -> Chur’ with ‘Chur’
     Expected type: ((Chur -> Chur) -> Chur) -> (Chur -> Chur) -> Chur
     Actual type: Chur -> (Chur -> Chur) -> Chur
     In the first argument of ‘y’, namely ‘ch_sum’
     In the expression: y ch_sum n3

<interactive>:168:10:
   Couldn't match expected type ‘Chur -> Chur’ with actual type ‘Chur’
   In the second argument of ‘y’, namely ‘n3’
   In the expression: y ch_sum n3

Y Combinator in Haskell 提供了 y 组合子的定义，但没有解释如何使用它。

Answer 1

我引入了函数 add（显然添加了两个教会数字）来简化 ch_sum 的定义：

add :: Chur -> Chur -> Chur
add (Chr cn1) (Chr cn2) = Chr (\h -> cn1 h . cn2 h)

要使用定点组合器创建递归函数，您需要将其编写为普通递归函数（使用递归语言），但作为最后一步添加 explicit "self" 参数作为第一个函数的参数（在本例中为 r），而不是递归调用，您只需调用 "self"（r）。所以ch_sum可以写成

ch_sum :: (Chur -> Chur) -> Chur -> Chur
ch_sum = \r n -> iszero n zer $ add n (r $ pre n)

ghci 中的一些测试：

λ> let n3 = ic 3
λ> ci (y ch_sum n3)
6
λ> let n10 = ic 10
λ> ci (y ch_sum n10)
55

在 haskell 中使用 y 组合器

Using the y combinator in haskell

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