Создать бесконечный список с числами Фибоначчи

Я делаю свою следующую домашнюю работу =) Моя задача создать бесконечный список с числами Фибоначчи [0,1,1,2,3,5,8..] Я могу использовать любую функцию из Prelude.

Моя попытка:

fibs2 :: [Integer]
fibs2 = reverse $ foldr f [1,0] [0..]
  where 
        f _ (x:y:xs) = (x+y):x:y:xs

эта функция работает только с конечными списками, такими как [0..100] с бесконечным списком, который она дает:

*** Exception: stack overflow

что я делаю не так? как сделать "ленивую" функцию?

ОБНОВЛЕНИЕ моя вторая попытка:

fibs4 = 0:[ b | (a, b) <- scanl (\(x,y) _ -> (y,x + y)) (0,1) [0..] ]

это работает правильно. :) это нормально или странно?


person Сергей Кузминский    schedule 05.05.2013    source источник
comment
Подумайте об этом: как перевернуть бесконечный список? Каким должен быть первый элемент? Вам нужен другой подход.   -  person hammar    schedule 05.05.2013
comment
я обновляю пост со второй попытки с функцией сканирования.   -  person Сергей Кузминский    schedule 06.05.2013


Ответы (2)


foldr (со строгой функцией объединения) разбирает список аргументов до самого конца, а затем повторно объединяет его с помощью предоставленной пользователем функции объединения f:

foldr f z [a,b,c,...,y] = f a (f b (f c (.....(f y z).....)))

в твоем случае,

fibs2 = reverse $ foldr (\_ (x:y:xs) -> (x+y):x:y:xs) [1,0] [0..]

foldr здесь никогда не производит никакого вывода. Но это не из-за отсутствия попыток: он очень усердно рекурсирует по бесконечному списку в поисках его конца, потому что его функция объединения строгая (она сопоставляет остальную часть вывода foldr с (x:y:xs) перед построением своего собственный результат).

Foldr со строгой функцией объединения выражает рекурсию, а рекурсия должна иметь свой базовый случай, чтобы остановиться. Вы имели в виду следующее:

fibs2 = reverse $ snd $ until (null.fst) 
         (\(_t:ts, x:y:xs) -> (ts, (x+y):x:y:xs)) ([0..],[1,0])

который явно не прекращается. ts просто выражает проходящие моменты времени. Мы можем попытаться увидеть всю историю ее исполнения, переписав ее как

fibs2 = reverse $ snd $ last $ iterate
         (\(_t:ts, x:y:xs) -> (ts, (x+y):x:y:xs)) ([0..],[1,0])

Конечно, в бесконечном списке нет последнего элемента. Но мы можем хотя бы увидеть все промежуточные результаты уже сейчас:

> mapM_ (print.reverse.snd) $ take 11 $ iterate 
          (\(_:ts, x:y:xs) -> (ts, (x+y):x:y:xs)) ([0..],[1,0])
[0,1]
[0,1,1]
[0,1,1,2]
[0,1,1,2,3]
[0,1,1,2,3,5]
[0,1,1,2,3,5,8]
[0,1,1,2,3,5,8,13]
[0,1,1,2,3,5,8,13,21]
[0,1,1,2,3,5,8,13,21,34]
[0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55]
[0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89]

Итак, вместо того, чтобы ждать, пока будет построен самый последний список (что будет никогда) и затем переворачивать его, почему бы не создавать его элементы по ходу дела? Во всяком случае, это все уже есть. И последний элемент каждого промежуточного результата, перевернутый - разве это не только его первый элемент?

> take 11 $ map (head.snd) $ iterate 
          (\(_:ts, x:y:xs) -> (ts, (x+y):x:y:xs)) ([0..],[1,0])
[1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89]

Аккуратно, ага. Так действительно ли нам нужен явный счетчик времени? Нам нужно тащить за собой весь хвост предыдущего промежуточного результата, или нам нужны только его первые два элемента?

fibs = map (head.tail) $ iterate (\[x,y] -> [x+y,x]) [1,0]

Использование кортежей для списков постоянной длины будет немного чище. Итак, вы видите, что мы подошли к одному из канонических определений,

fibs = g (1,0)  where  g (a,b) = b : g (a+b,a)

(см. также В чем разница между рекурсией и corecursion?< /а>).


твоя "вторая попытка",

fibs4 = 0:[ b | (a, b) <- scanl (\(x,y) _ -> (y,x + y)) (0,1) [0..] ]

на самом деле очень близко к приведенному выше, как вы можете видеть. scanl по списку подсчета времени эквивалентно iterate. Так что это эквивалентно

fibs4a = [a | (a,b) <- iterate (\(a,b) -> (b, a+b)) (0,1)]

который мы видели в выводе выше как вариант map с кортежами, используемыми вместо списков.

person Will Ness    schedule 06.05.2013

Да, вы не можете перевернуть бесконечный массив.

Посмотри на это:

0,1,1,2,3,5,8,13,21,...
  0,1,1,2,3,5,8, 13...   +
----------------------
0,1,2,3,5,8,13,21,...

Как вы можете видеть из моей попытки показать взаимосвязь того, как последовательность Фибоначчи может быть сгенерирована с использованием самой себя, это довольно просто! Вы бы zipWith фибоначчи с его хвостами использовали функцию сложения!

fibs = 0 : 1 : zipWith (+) fibs (tail fibs)

Для более подробной информации, вот расширение вышеизложенного.

fibs = 0 : 1 : zipWith (+) fibs (tail fibs)
fibs = 0 : 1 : zipWith (+) 0:1:? 1:?
fibs = 0 : 1 : (0+1) : zipWith (+) 1:? ?
fibs = 0 : 1 : 1 : zipWith (+) 1:1:? 1:?
fibs = 0 : 1 : 1 : 2 : zipWith (+) 1:2:? 2:?
fibs = 0 : 1 : 1 : 2 : 3 : zipWith (+) 2:3:? 3:?

до бесконечности... ? представляет собой thunk, еще не оцененную часть вычислений Haskell.

person rafalio    schedule 05.05.2013
comment
Вот Это Да! прикольный трюк =) сам делал или где-то видел? Алгоритм настолько прост, но я не могу написать работающий бесконечный список. - person Сергей Кузминский; 06.05.2013
comment
Привет! Я написал хорошую статью о таких вещах в своем блоге, вот, пожалуйста! rafal.io/posts/self-referential-dss.html Дайте мне знать если у вас есть вопросы! - person rafalio; 06.05.2013
comment
чтобы получить полную и точную картину, промежуточные преобразователи должны быть названы. Кстати, есть запись документации сейчас обсуждаем это, @СергейКузминский. - person Will Ness; 10.06.2017