В настоящее время я играю с LISP (особенно Scheme и Clojure), и мне интересно, как обрабатываются типичные структуры данных в функциональных языках программирования.
Например, скажем, я хотел бы решить проблему, используя алгоритм поиска пути к графу. Как обычно можно представить этот граф на функциональном языке программирования (в первую очередь интересующемся чисто функциональным стилем, который можно применять к LISP)? Могу ли я просто забыть о графиках и решить проблему другим способом?
Ответы:
Я давно работал в LISP, но, насколько я помню, основная неатомарная структура - это список. Все остальное основано на этом. Таким образом, у вас может быть список атомов, где каждый атом является узлом, за которым следует список ребер, которые соединяют узел с другими узлами. Я уверен, что есть и другие способы сделать это тоже.
Может быть, что-то вроде этого:
(
(a (b c)),
(b (a c)),
(c (a b d)),
(d (c))
)
мог бы дать такой график:
а <-> Ь <-> с <-> д ^ ^ | | + --------- +
Если вы хотите получить фантазию, вы также можете добавить к ней веса:
(
(a (b 1.0 c 2.0)),
(b (a 1.0 c 1.0)),
(c (a 1.3 b 7.2 d 10.5)),
(d (c -10.5))
)
Возможно, вас заинтересует это: CL-Graph (найденный поиском в Google по фразе "lisp graph structure")
Функциональные языки работают со структурами данных так же, как нефункциональные языки: отделяя интерфейс от реализации, создавая абстрактные типы данных.
Вы можете создавать абстрактные типы данных в Лиспе. Например, для графа вам может потребоваться пара функций:
(define (get-vertices graph) ;; gets all the vertices from a graph
...)
(define (get-edges graph) ;; gets all the edges from a graph
...)
(define (get-weight vertex-from vertex-to) ;; get the weight of a specific vertex
...)
Создав этот интерфейс для графа, вы можете реализовать фактические структуры данных различными способами, возможно, оптимизируя такие факторы, как эффективность программиста, гибкость и вычислительная эффективность.
Ключ должен гарантировать, что код, который использует графики, использует только интерфейс графа и не имеет доступа к базовой реализации. Это сделает код клиента проще, поскольку он не связан с реальной реализацией.
Ну, это будет зависеть от того, является ли ваш граф направленным / ненаправленным, взвешенным / невзвешенным, но один способ представления ориентированного, взвешенного графа (который был бы наиболее общим) - с помощью карты карт (в Clojure)
{
:a {:b 3 :c 4}
:b {:a 1}
:c {}
}
будет представлять карту с узлами: a: b и: c. : a указывает на: b с весом 3 и: c с весом 4.: b указывает на: a с весом 1.: c ни на что не указывает.
В Common Lisp, если бы мне нужно было представить дерево, я бы использовал либо список (если бы он был просто для быстрого взлома), либо определял класс дерева (или структуру, но классы хорошо взаимодействуют с универсальными функциями, так почему бы и нет) ,
(defclass tree ()
((node :accessor node :initarg :node)
(children :accessor children :initarg :children)))
Если мне нужны литеральные деревья в коде, я бы, вероятно, также определил make-treeфункцию, которая принимает представление списка нужного мне дерева и превращает его в дерево объектов дерева.