Haskell đa hình và danh sách

Question

Giả sử tôi đã điều sau đây:

class Shape a where 
    draw a :: a -> IO() 

data Rectangle = Rectangle Int Int 

instance Shape Rectangle where 
    draw (Rectangle length width) = ... 

data Circle = Circle Int Int 

instance Shape Circle where 
    draw (Circle center radius) = ... 

Có cách nào cho tôi để xác định một danh sách các hình dạng, traverse trên danh sách, và gọi hàm bốc thăm trên mỗi hình? Mã sau sẽ không biên dịch vì các phần tử danh sách không phải là cùng một loại:

shapes = [(Circle 5 10), (Circle 20, 30), (Rectangle 10 15)] 

Tôi biết tôi đang cố gắng áp dụng nó cho Haskell và có thể không phải là cách tiếp cận tốt nhất. Điều gì sẽ là cách tiếp cận Haskell tốt nhất cho các chương trình cần phải đối phó với các bộ sưu tập của các loại đối tượng khác nhau?

Answer 1

Nếu bạn thực sự cần phải làm điều này, sau đó sử dụng một existential:

{-# LANGUAGE GADTs #-} 


class IsShape a where 
    draw :: a -> IO() 

data Rectangle = Rectangle Int Int 

instance IsShape Rectangle where 
    draw (Rectangle length width) = ... 

data Circle = Circle Int Int 

instance IsShape Circle where 
    draw (Circle center radius) = ... 

data Shape where 
    Shape :: IsShape a => a -> Shape 

shapes = [Shape (Circle 5 10), Shape (Circle 20 30), Shape (Rectangle 10 15)] 

(tôi đổi tên lớp học của bạn như sẽ có một cuộc đụng độ tên với kiểu dữ liệu khác, và có việc đặt tên này cách vòng dường như tự nhiên hơn).

Lợi thế của giải pháp này so với câu trả lời khác liên quan đến một kiểu dữ liệu đơn với các nhà xây dựng khác nhau là nó là mở; bạn có thể xác định các phiên bản mới của IsShape ở bất cứ đâu bạn thích. Lợi thế của câu trả lời khác là nó có nhiều chức năng hơn, và cũng có thể là sự đóng cửa trong một số trường hợp là một lợi thế vì nó có nghĩa là khách hàng biết chính xác những gì mong đợi.

Answer 2

Cân nhắc sử dụng một loại duy nhất thay vì các loại riêng biệt và một kiểu chữ.

data Shape = Rectangle Int Int 
      | Circle Int Int 

draw (Rectangle length width) = ... 
draw (Circle center radius) = ... 

shapes = [Circle 5 10, Circle 20 30, Rectangle 10 15] 

Answer 3

Như Ganesh đã nói, bạn thực sự có thể sử dụng GADT để có độ an toàn cao hơn. Nhưng nếu bạn không muốn (hoặc cần), đây là việc tôi thực hiện việc này:

Như bạn đã biết, tất cả các thành phần của danh sách cần phải cùng loại. Nó không phải là rất hữu ích để có một danh sách các yếu tố của các loại khác nhau, bởi vì sau đó ném đi thông tin loại của bạn. Tuy nhiên, trong trường hợp này, vì bạn muốn loại bỏ thông tin loại (bạn chỉ quan tâm đến phần có thể rút được của giá trị), bạn nên thay đổi loại giá trị của mình thành một thứ có thể rút ra được.

type Drawable = IO() 

shapes :: [Drawable] 
shapes = [draw (Circle 5 10), draw (Circle 20 30), draw (Rectangle 10 15)] 

Có lẽ, thực tế Drawable sẽ được cái gì của bạn thú vị hơn chỉ IO() (có lẽ cái gì đó như: MaxWidth -> IO()).

Và cũng có thể, do đánh giá lười biếng, giá trị thực tế sẽ không được rút ra cho đến khi bạn buộc danh sách có thứ gì đó như sequence_. Vì vậy, bạn không phải lo lắng về tác dụng phụ (nhưng bạn có thể đã thấy rằng từ loại shapes).

---

Chỉ cần được đầy đủ (và kết hợp nhận xét của tôi vào câu trả lời này): Đây là một việc thực hiện tổng quát hơn, hữu ích nếu Shape có nhiều chức năng:

type MaxWith = Int 

class Shape a where 
    draw :: a -> MaxWidth -> IO() 
    size :: a -> Int 

type ShapeResult = (MaxWidth -> IO(), Int) 

shape :: (Shape a) => a -> ShapeResult 
shape x = (draw x, size x) 

shapes :: [ShapeResult] 
shapes = [shape (Circle 5 10), shape (Circle 20 30), shape (Rectangle 10 15)] 

Ở đây, shape chức năng biến đổi một Shape a giá trị thành một giá trị ShapeResult, đơn giản bằng cách gọi tất cả các hàm trong lớp Shape.Do lười biếng, không có giá trị nào thực sự được tính cho đến khi bạn cần chúng.

Thành thật mà nói, tôi không nghĩ rằng tôi thực sự sẽ sử dụng một cấu trúc như thế này. Tôi sẽ sử dụng phương pháp Drawable từ trên cao, hoặc nếu cần một giải pháp tổng quát hơn, hãy sử dụng GADT. Điều đó đang được nói, đây là một bài tập thú vị.

Answer 4

Một cách để làm điều đó sẽ là với vtables:

data Shape = Shape { 
    draw :: IO(), 
    etc :: ... 
} 

rectangle :: Int -> Int -> Shape 
rectangle len width = Shape { 
    draw = ..., 
    etc = ... 
} 

circle :: Int -> Int -> Shape 
circle center radius = Shape { 
    draw = ..., 
    etc = ... 
} 

Answer 5

Làm thế nào để đối phó với một danh sách không đồng nhất của các hình dạng trong Haskell - Tóm tắt đa hình với các lớp loại: http://pastebin.com/hL9ME7qP qua @pastebin

Mã sản phẩm:

{-# LANGUAGE GADTs #-} 

class Shape s where 
area :: s -> Double 
perimeter :: s -> Double 

data Rectangle = Rectangle { 
width :: Double, 
height :: Double 
} deriving Show 

instance Shape Rectangle where 
area rectangle = (width rectangle) * (height rectangle) 
perimeter rectangle = 2 * ((width rectangle) + (height rectangle)) 

data Circle = Circle { 
radius :: Double 
} deriving Show 

instance Shape Circle where 
area circle = pi * (radius circle) * (radius circle) 
perimeter circle = 2.0 * pi * (radius circle) 

r=Rectangle 10.0 3.0 
c=Circle 10.0 
list=[WrapShape r,WrapShape c] 

data ShapeWrapper where 
WrapShape :: Shape s => s -> ShapeWrapper 

getArea :: ShapeWrapper -> Double 
getArea (WrapShape s) = area s 

getPerimeter :: ShapeWrapper -> Double 
getPerimeter (WrapShape s) = perimeter s 

areas = map getArea list 
perimeters = map getPerimeter list 

Answer 6

Một biến thể của giải pháp Ganesh sử dụng cú pháp định lượng hiện tại thay thế.

{-# LANGUAGE ExistentialQuantification #-} 
class IsShape a where 
    draw :: a -> String 

data Rectangle = Rectangle Int Int 

instance IsShape Rectangle where 
    draw (Rectangle length width) = "" 

data Circle = Circle Int Int 

instance IsShape Circle where 
    draw (Circle center radius) = "" 

data Shape = forall a. (IsShape a) => Shape a 

shapes = [Shape (Circle 5 10), Shape (Circle 20 30), Shape (Rectangle 10 15)]