Случайность во вложенной чистой функции

Question

Я хочу предоставить функцию, которая заменяет каждое вхождение # в строку с другим случайным числом. На нечистом языке это тривиально. Однако как он должен быть разработан на чистом языке? Я не хочу использовать unsafePerformIO, так как он скорее выглядит как взломанный, а не правильный дизайн.

Если эта функция требует случайного генератора в качестве одного из его параметров? И если да, то должен ли этот генератор проходить через весь стек вызовов? Существуют ли другие возможные подходы? Должен ли я использовать монаду State, здесь? Я был бы признателен за игрушечный пример, демонстрирующий жизнеспособный подход ...

Answer 1

Фактически, вы использовали вариант государственной монады для передачи случайного генератора за кулисами. Rand тип в Control.Monad.Random помогает с этим. API немного запутан, но больше, потому что он является полиморфным по сравнению с типом случайного генератора, который вы используете, чем потому, что он должен быть функциональным. Однако этот дополнительный бит лесов полезен, потому что вы можете легко повторно использовать свой существующий код с помощью разных случайных генераторов, который позволяет тестировать различные алгоритмы, а также явно контролировать, является ли генератор детерминированным (полезно для тестирования) или засеянным внешними данными (в IO).

Вот простой пример Rand в действии. RandomGen g => в типе подписи говорит нам, что мы можем использовать любой тип генератора случайных чисел. Мы должны явно аннотировать n как Int, потому что в противном случае GHC знает только, что он должен быть числовым типом, который может быть сгенерирован и преобразован в строку, которая может быть одной из нескольких возможных опций (например, Double).

randomReplace :: RandomGen g => String -> Rand g String 
randomReplace = foldM go "" 
    where go str '#' = do 
      n :: Int <- getRandomR (0, 10) 
      return (str ++ show n) 
     go str chr = return $ str ++ [chr] 

Для выполнения этого нам нужно, чтобы получить генератор случайных чисел из где-то и передать его в evalRand. Самый простой способ сделать это, чтобы получить глобальную систему генератор, который мы можем сделать в IO:

main :: IO() 
main = do gen <- getStdGen 
      print $ evalRand (randomReplace "ab#c#") gen 

Это такая общая закономерность, что библиотека предоставляет evalRandIO функцию, которая делает это для вас:

main :: IO() 
main = do res <- evalRandIO $ randomReplace "ab#c#" 
      print res 

В конце концов, код немного более ясен о том, что у него есть генератор случайных чисел и передается его, но по-прежнему достаточно легко следовать. Для более привлекательного кода вы также можете использовать RandT, что позволяет расширять другие монады (например, IO) с возможностью генерации случайных значений, позволяя вам отнести все сантехника и настройку к одной части вашего кода.

Answer 2

Это просто Монадическое выполните картирование

import Control.Applicative 
import Control.Monad.Random 
import Data.Char 

randomReplace :: RandomGen g => String -> Rand g String 
randomReplace = mapM f where 
    f '#' = intToDigit <$> getRandomR (0, 10) 
    f c = return c 

main = evalRandIO (randomReplace "#abc#def#") >>= print