嵌套纯函数中的随机性

Question

我想提供一个函数，用不同的随机数替换字符串中每次出现的 #。在非纯语言中，这是微不足道的。但是，纯语言应该如何设计呢？我不想使用 unsafePerformIO，因为它看起来像是一个 hack 而不是正确的设计。

此函数是否需要随机生成器作为其参数之一？如果是这样，该生成器是否必须通过整个调用堆栈传递？还有其他可能的方法吗？我应该在这里使用 State monad 吗？我将不胜感激展示可行方法的玩具示例...

Answer 1

事实上，您可以使用状态 monad 的变体在幕后传递随机生成器。 Control.Monad.Random 中的 Rand 类型有助于此。 API 有点令人困惑，但更多的是因为它在您使用的随机生成器类型上是多态的，而不是因为它必须是函数式的。然而，这种额外的脚手架很有用，因为您可以轻松地使用不同的随机生成器重用现有代码，这使您可以测试不同的算法并明确控制生成器是确定性的（有利于测试）还是使用外部数据播种（在IO).

这是 Rand 的一个简单示例。类型签名中的 RandomGen g => 告诉我们可以使用 any 类型的随机生成器。我们必须明确地将 n 注释为 Int 因为否则 GHC 只知道它必须是 some 可以生成并转换为字符串的数字类型，这可以是多个可能选项之一（如 Double）。

randomReplace :: RandomGen g => String -> Rand g String
randomReplace = foldM go ""
  where go str '#' = do
          n :: Int <- getRandomR (0, 10)
          return (str ++ show n)
        go str chr = return $ str ++ [chr]

为了运行这个，我们需要从某处获取一个随机生成器，并将其传递给evalRand。最简单的方法是获取我们可以在 IO:

中执行的全局系统生成器

main :: IO ()
main = do gen <- getStdGen
          print $ evalRand (randomReplace "ab#c#") gen

这是一个非常常见的模式，库提供了一个 evalRandIO 函数来为您完成：

main :: IO ()
main = do res <- evalRandIO $ randomReplace "ab#c#"
          print res

最后，关于随机生成器和传递它的代码更明确了一点，但它仍然相当容易理解。对于更复杂的代码，您还可以使用 RandT，它允许您扩展其他 monad（如 IO），并具有生成随机值的能力，让您将所有管道和设置归入你的代码。

Answer 2

这只是一个单子映射

import Control.Applicative
import Control.Monad.Random
import Data.Char

randomReplace :: RandomGen g => String -> Rand g String
randomReplace = mapM f where
    f '#' = intToDigit <$> getRandomR (0, 10)
    f  c  = return c

main = evalRandIO (randomReplace "#abc#def#") >>= print

嵌套纯函数中的随机性

Randomness in a nested pure function

monads

haskell

functional-programming

purely-functional