使用Haskell的元素随机网格

Question

对Haskell的经验绝对为零，我需要提出与此python等同的代码：

from random import choice, sample
def random_subset():
    return tuple(sample(('N', 'S', 'W', 'E'), choice((1, 2, 3, 4))))
def form_grid(n):
    return [[random_subset() for _ in range(n)] for _ in range(n)]
form_grid(10)

产生这样的东西：

N     ESWN  SNEW  NSE   EWSN  E     ENSW  N     NSWE  WES   
NE    WNS   SWEN  EWN   ENWS  WEN   WS    W     ENSW  NW    
WENS  NWE   SNEW  ES    E     S     ES    SENW  EW    WEN   
NSE   NE    WNE   NEWS  SNE   W     SWNE  NSWE  SNEW  EN    
S     SNW   WNES  S     WESN  E     ES    N     ESN   ES    
SWEN  S     WSNE  NEWS  WESN  E     S     SE    E     N     
NEW   S     NEW   WS    W     EN    N     NWS   E     WENS  
WN    NWE   S     SEW   NESW  EWSN  WENS  ES    NWS   WN    
W     NWE   N     N     ES    E     E     WN    SWNE  NES   
WENS  NWE   NW    WESN  SW    NES   ENWS  SE    N     SWNE 

i，为了上帝的爱，无法将我的头缠绕着Haskell的IO概念(尤其是随机性(。我能想到的最好的是：

import Data.Random hiding (shuffle, sample)
import Data.Random.Source.Std
import Data.Random.Extras
randSubset :: IO [Char]
randSubset = do
    len <- runRVar (choice [1..4]) StdRandom :: IO Int
    subset <- runRVar (sample len ['N', 'S', 'W', 'E']) StdRandom :: IO [Char]
    return subset
formGrid :: Int -> [[IO [Char]]]
formGrid n = [[subset | _ <- [0..(n - 1)], subset <- randSubset] | _ <- [0..(n - 1)]]

仍然没有这样做：

error:
    * Couldn't match expected type `[IO [Char]]'
                  with actual type `IO [Char]'
    * In the expression: randSubset
      In a stmt of a list comprehension: subset <- randSubset
      In the expression:
        [subset | _ <- [0 .. (n - 1)], subset <- randSubset]
   |
12 | formGrid n = [[subset | _ <- [0..(n - 1)], subset <- randSubset] | _ <- [0..(n - 1)]]
   |                                                      ^^^^^^^^^^

快速谷歌搜索无济于事 - 我可能没有将最准确的关键字用于我面临的问题。进行随机改变并希望最好的是变得非常沮丧，但是我真的没有时间，也没有精力适当地深入Haskell(即使这很遗憾(，所以现在，我希望有人将我只是指我指出什么此代码错误。

Answer 1

就像已经说明的错误一样，您的列表理解有一个生成器：

formGrid n = [[subset | _ <- [0..(n - 1)], subset <- randSubset] | _ <- [0..(n - 1)]]

因此，这意味着它希望randSubset是某物的列表，但它不是某物的列表，而是某物列表的IO。因此，您无法使用它。

您的功能类型也有点问题，您使用[[IO [Char]]]，因此IO [Char]s。

的矩阵

您可能正在寻找 replicateM :: Monad m => Int -> m a -> m [a] ，因此您的程序看起来像：

import Control.Monad(replicateM)
formGrid :: Int -> IO [[[Char]]]
formGrid n = replicateM n (replicateM n randSubset)

例如：

Main> formGrid 3
[["WSNE","WNS","S"],["WN","SN","WEN"],["SEWN","ESN","NESW"]]

Answer 2

为了补充Willem的答案，我补充说您的randSubset看起来很复杂。这是一个更简单的替代

randSubset :: IO String
randSubset = do
  n <- sample (Uniform 1 4)        -- choose how many elements
  sample (shuffleNofM n 4 "NSWE")  -- take that many elements

(顺便说一句，这是Data.Random的sample(

您应该检查这确实是子集的预期分布。请注意，这不是统一的分布：N比NS(甚至NS和SN合并(更有可能。另请注意，可以发生同一子集的每个置换，因此我们并不是真正对"子集"进行采样。我不知道您的Python代码使用了哪个分布 - 毕竟可能是相同的。

如果您在IO内部工作，我认为如果您使用sample (someDistribution)而不是在RVar s的较低级别工作，则更简单。

之后，您可以使用replicateM来生成网格，如Willem所示。

Answer 3

您尝试一次跳得太远。开始小，

formRow :: Int -> IO [[Char]]
formRow 0 = return [] 
formRow n = do { 
     subset  <- randSubset ;     -- subset :: [Char]   <-  randSubset :: IO [Char]
     subsets <- formRow (n-1) ;  --           ~~~~~~                        ~~~~~~
     return (subset : subsets)   -- IO [[Char]]
     }

...仅使用您已经拥有的东西。然后对行进行相同的操作，

formGrid :: Int -> IO [[[Char]]]
formGrid 0 = return [] 
formGrid n = do { 
     row  <- formRow n ;        -- row :: [[Char]]   <-  formRow n :: IO [[Char]]
     rows <- formGrid (n-1) ;   --        ~~~~~~~~                       ~~~~~~~~
     return (row : rows)        -- IO [[[Char]]]
     }

你完成了。不要害怕 do 符号，这是你的朋友。它很容易进行编程，因为它是其全部目的。

您对下一个Monadic Comminator进行编码后，请在Hoogle上查看其类型，然后查看它是否已经在库中。

的确，抽象，我们看到我们已经重新进化

replicateM :: Monad m => Int -> m a -> m [a]
formRow n = replicateM n randSubset 
formGrid n = replicateM n (formRow n)
           = replicateM n (replicateM n randSubset)

(正如Willem的回答所述；但是现在我们知道和为什么(。