Haskell - 初次体验

最新推荐文章于 2020-02-04 11:02:25 发布

Mr温

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分类专栏： Haskell 文章标签： Haskell 函数式编程

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本文对比了C++与Haskell实现斐波那契数列的不同方法，包括递归、循环、哨兵表达式及尾递归等，并讨论了Haskell的语法精练性和形式化表达的优势。

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大学四年来，接触过面向过程的C语言、面向对象的C#，唯独函数式编程没怎么接触过，所以选择了Haskell来学习。

就斐波那契数列的例子来说，用C++的写法是这样的：

// C++ 递归写法
unsigned fib(unsigned n) {
    return (n > 1) ? fib(n - 1) + fib(n - 2) : 1;
}

但是顾及效率，通常将递归改写成循环：

// C++ 循环写法
unsigned fib(unsigned n) {
    unsigned num = 1;
    for (unsigned i = 2, x = 1, y = 1; i <= n; ++i) {
        num = x + y;
        x = y;
        y = num;
    }
    return num;
}

而对于Haskell，使用哨兵表达式：

-- Haskell 哨兵表达式
fib :: Integer -> Integer
fib n 
    | n > 1 = fib (n - 1) + fib (n - 2)
    | otherwise = 1

使用模式匹配的话：

-- Haskell 模式匹配
fib :: Integer -> Integer
fib 0 = 1
fib 1 = 1
fib n = fib (n - 1) + fib (n - 2)

这个和C++模板特化有点相似：

// C++ 模板元编程
template<int N>
struct Fib {
    enum { Result = Fib<N - 1>::Result + Fib<N - 2>::Result };
};

template<>
struct Fib<0> {
    enum { Result = 1 };
};

template<>
struct Fib<1> {
    enum { Result = 1 };
};

出于效率考虑，我们可以把函数改写为尾递归的形式：

-- Haskell 尾递归
fib :: Integer -> Integer
fib index = fibNum $ fibTuper (0, 1, index)
    where fibTuper (x, y, 0) = (x, y, 0)
          fibTuper (x, y, n) = fibTuper (y, x + y, n - 1)
          fibNum (x, _, _) = x

通过这个例子，可以稍微看出Haskell的一些特点，例如说语法更为精练、表达更为形式化。其中哨兵表达式能简化函数里的if / else结构；而模式匹配类似C++的模板特化，能够处理特殊情况。这样的特性能简化函数体，减少代码量。

总的来说，Haskell还是挺有趣的。