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从lambda到函数式编程

 

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  1 Object.send(:remove_const,TRUE)  2 Object.send(:remove_const,FALSE)  3   4 def to_integer(pro)  5   pro[-> n { n + 1 }][0]  6 end  7   8 def to_boolean(pro)  9   pro[true][false] 10 end 11  12 def to_array(l, count = nil) 13   array = [] 14   until to_boolean(IS_EMPTY[l]) || count == 0 15     array.push FIRST[l] 16     l = REST[l] 17     count = count - 1 unless count.nil? 18   end 19   array 20 end 21  22 def array_map_to_integer(my_list, count = nil) 23   to_array(my_list, count).map{ |p| to_integer(p) } 24 end 25  26 def to_char(c) 27   to_integer(c).chr 28 end 29  30 def to_string(s) 31   to_array(s).map{ |c| to_char(c) }.join 32 end 33  34 def puts_strings(strs) 35   to_array(strs).each do |p| 36     puts to_string(p) 37   end 38   nil 39 end 40  41 ZERO    = -> p { -> x {       x    } } 42 ONE     = -> p { -> x {     p[x]   } } 43 TWO     = -> p { -> x {   p[p[x]]  } } 44 THREE   = -> p { -> x { p[p[p[x]]] } } 45  46 FIVE    = -> p { -> x { p[p[p[p[p[x]]]]] } } 47  48 FIFTEEN = -> p { -> x { p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[x]]]]]]]]]]]]]]] } } 49 HUNDRED = -> p { -> x { p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[x]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] } } 50  51 TRUE    = -> x { -> y { x } } 52 FALSE   = -> x { -> y { y } } 53  54 IF      = -> b { b } 55  56 IS_ZERO = -> n { n[-> x { FALSE }][TRUE] } 57  58 PAIR    = -> x { -> y { -> f { f[x][y] } } } 59 LEFT    = -> p { p[-> x { -> y { x } }] } 60 RIGHT   = -> p { p[-> x { -> y { y } }] } 61  62 INC     = -> n { -> p { -> x { p[n[p][x]] } } } 63  64 SLIDE   = -> p { PAIR[RIGHT[p]][INC[RIGHT[p]]] } 65 DEC     = -> n { LEFT[n[SLIDE][PAIR[ZERO][ZERO]]] } 66  67 ADD     = -> m { -> n { n[INC][m] } } 68 SUB     = -> m { -> n { n[DEC][m] } } 69 MUL     = -> m { -> n { n[ADD[m]][ZERO] } } 70 POW     = -> m { -> n { n[MUL[m]][ONE] } } 71  72 IS_LESS_OR_EQUAL =  73           -> m { -> n { IS_ZERO[SUB[m][n]] } } 74  75 Z       = -> f { -> x { f[-> y { x[x][y] }] }[-> x { f[-> y { x[x][y] }] }] } 76 MOD     = Z[-> f { -> m { -> n {  77             IF[IS_LESS_OR_EQUAL[n][m]][ 78               -> x { 79                 f[SUB[m][n]][n][x] 80               } 81             ][ 82               m 83             ] 84           } } }] 85  86 DIV     = Z[-> f { -> m { -> n { 87             IF[IS_LESS_OR_EQUAL[n][m]][ 88               -> x { 89                 INC[f[SUB[m][n]][n]][x] 90               } 91             ][ 92               ZERO 93             ] 94           } } } ] 95  96 EMPTY   = PAIR[TRUE][TRUE] 97 UNSHIFT = -> l { -> x { PAIR[FALSE][PAIR[x][l]] } } 98 IS_EMPTY= LEFT 99 FIRST   = -> l { LEFT[RIGHT[l]] }100 REST    = -> l { RIGHT[RIGHT[l]] }101 102 PUSH    = -> l { -> x {103             FOLD[l][UNSHIFT[EMPTY][x]][UNSHIFT]104           } }105 106 RANGE   = Z[-> f { 107             -> m { -> n {108               IF[IS_LESS_OR_EQUAL[m][n]][109                  -> x {110                    UNSHIFT[f[INC[m]][n]][m][x]111                  }112               ][113               EMPTY114               ]115             } } 116           }]117 FOLD    = Z[-> f {118             -> l { -> x { -> g {119               IF[IS_EMPTY[l]][120                 x121               ][122                 -> y {123                   g[f[REST[l]][x][g]][FIRST[l]][y]124                 }125               ]126             } } }127           }]128 129 MAP     = -> k { -> f {130             FOLD[k][EMPTY][131               -> l { -> x { UNSHIFT[l][f[x]] } }132             ]133           } }134 135 TEN     = MUL[TWO][FIVE]136 ASC_48  = MUL[MUL[THREE][INC[THREE]]][INC[THREE]]137 ASC_65  = ADD[MUL[ADD[FIVE][ONE]][TEN]][FIVE]138 CHAR_B  = INC[ASC_65]139 CHAR_F  = ADD[ASC_65][FIVE]140 CHAR_I  = ADD[CHAR_F][THREE]141 CHAR_U  = ADD[CHAR_I][MUL[THREE][INC[THREE]]]142 CHAR_Z  = ADD[CHAR_U][FIVE]143 144 FIZZ    = UNSHIFT[UNSHIFT[UNSHIFT[UNSHIFT[EMPTY][CHAR_Z]][CHAR_Z]][CHAR_I]][CHAR_F]145 BUZZ    = UNSHIFT[UNSHIFT[UNSHIFT[UNSHIFT[EMPTY][CHAR_Z]][CHAR_Z]][CHAR_U]][CHAR_B]146 FIZZBUZZ= UNSHIFT[UNSHIFT[UNSHIFT[UNSHIFT[BUZZ][CHAR_Z]][CHAR_Z]][CHAR_I]][CHAR_F]147 148 TO_DIGITS=149   Z[-> f { -> n { PUSH[150     IF[IS_LESS_OR_EQUAL[n][DEC[TEN]]][151       EMPTY152     ][153       -> x {154         f[DIV[n][TEN]][x]155       }156     ]157   ][ADD[MOD[n][TEN]][ASC_48]] } } ]158 159 SOLUTION=160   MAP[RANGE[ONE][HUNDRED]][-> n {161     IF[IS_ZERO[MOD[n][FIFTEEN]]][162       FIZZBUZZ163     ][IF[IS_ZERO[MOD[n][THREE]]][164       FIZZ165     ][IF[IS_ZERO[MOD[n][FIVE]]][166       BUZZ167     ][168       TO_DIGITS[n]169     ]]]170   } ]171 172 ZEROS        = Z[-> f { UNSHIFT[f][ZERO] }]173 UPWARDS_OF   = Z[-> f { -> n { UNSHIFT[-> x { f[INC[n]][x] }][n] } }]174 MULTIPLES_OF = 175   -> m {176     Z[-> f {177       -> n { UNSHIFT[-> x { f[ADD[m][n]][x] }][n] }178     }][m]179   }180 MULTIPLY_STREAMS =181   Z[-> f {182     -> k { -> l {183       UNSHIFT[-> x { f[REST[k]][REST[l]][x] }][MUL[FIRST[k]][FIRST[l]]]184     } }185   }]
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在λ演算中,每个表达式都代表一个函数,这个函数有一个参数,并且返回一个值。不论是参数和返回值,也都是一个单参的函数。可以这么说,λ演算中,只有一种“类型”,那就是这种单参函数。

在lambda演算中有许多方式都可以定义自然数,但最常见的还是邱奇数。

ZERO    = -> p { -> x {       x    } }ONE     = -> p { -> x {     p[x]   } }TWO     = -> p { -> x {   p[p[x]]  } }THREE   = -> p { -> x { p[p[p[x]]] } }FIVE    = -> p { -> x { p[p[p[p[p[x]]]]] } }FIFTEEN = -> p { -> x { p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[x]]]]]]]]]]]]]]] } }HUNDRED = -> p { -> x { p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[x]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] } }

以此类推。直观地说,lambda演算中的数字n就是一个把函数f作为参数并以f的n次幂为返回值的函数。换句话说,邱奇整数是一个高阶函数 -- 以单一参数函数f为参数,返回另一个单一参数的函数。

习惯上,下述两个定义(称为邱奇布尔值)被用作TRUE和FALSE这样的布尔值:

TRUE    = -> x { -> y { x } }FALSE   = -> x { -> y { y } }

“谓词”是指返回布尔值的函数。最基本的一个谓词是ISZERO,当且仅当其参数为零时返回真,否则返回假:

IS_ZERO = -> n { n[-> x { FALSE }][TRUE] }

运用谓词与上述TRUE和FALSE的定义,使得"if-then-else"这类语句很容易用lambda演算写出。

有序对(2-元组)数据类型可以用TRUE、FALSE和IF来定义。

PAIR    = -> x { -> y { -> f { f[x][y] } } }LEFT    = -> p { p[-> x { -> y { x } }] }RIGHT   = -> p { p[-> x { -> y { y } }] }

链表数据类型可以定义为,要么是为空列表保留的值(e.g.FALSE),要么是CONS一个元素和一个更小的列表。

EMPTY   = PAIR[TRUE][TRUE]UNSHIFT = -> l { -> x { PAIR[FALSE][PAIR[x][l]] } }IS_EMPTY= LEFTFIRST   = -> l { LEFT[RIGHT[l]] }REST    = -> l { RIGHT[RIGHT[l]] }

递归是使用函数自身的函数定义;在表面上,lambda演算不允许这样。但是这种印象是误解。

使用Y组合子和Z组合子实现可以递归:

Z       = -> f { -> x { f[-> y { x[x][y] }] }[-> x { f[-> y { x[x][y] }] }] }

 

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