Haskell: monadic takeWhile?

У меня есть некоторые функции, написанные на C, которые я вызываю из Haskell. Эти функции возвращают IO (CInt). Иногда я хочу запускать все функции, независимо от того, что они возвращают, и это легко. Для примера кода это общая идея того, что происходит в настоящее время:

Prelude> let f x = print x >> return x
Prelude> mapM_ f [0..5]
0
1
2
3
4
5
Prelude>

Я получаю мои желаемые побочные эффекты, и мне не нужны результаты. Но теперь мне нужно прекратить выполнение сразу после первого элемента, который не возвращает мой желаемый результат. Пусть говорят, что возвращаемое значение 4 или выше требует исполнения для остановки - тогда я хочу сделать следующее:

Prelude> takeWhile (<4) $ mapM f [0..5]

Что дает мне эту ошибку:

<interactive>:1:22:
    Couldn't match expected type `[b]' against inferred type `IO a'
    In the first argument of `mapM', namely `f'
    In the second argument of `($)', namely `mapM f ([0 .. 5])'
    In the expression: takeWhile (< 4) $ mapM f ([0 .. 5])

И это имеет смысл для меня - результат все еще содержится в монаде IO, и я не могу просто сравнить два значения, содержащиеся в монаде IO. Я знаю, что именно цель монадов - объединение результатов вместе и отбрасывание операций при выполнении определенного условия - но есть ли простой способ "обернуть" монаду IO в этом случае, чтобы остановить выполнение цепи при условии по моему выбору, без написания экземпляра MonadPlus?

Могу ли я просто "разблокировать" значения из f, для целей takeWhile?

Является ли это решением, когда функторы подходят? Функторы еще не "нажали" со мной, но у меня вроде бы создается впечатление, что это может быть хорошей ситуацией для их использования.

<ч/" > Update:

@sth имеет самый близкий ответ на то, что я хочу - на самом деле, это почти то, что я собирался, но мне все же хотелось бы посмотреть, есть ли стандартное решение, которое явно не рекурсивно - это Хаскелл, в конце концов! Оглядываясь назад, как я сформулировал свой вопрос, теперь я вижу, что я недостаточно ясно о желаемом поведении.

Функция f, которую я использовал выше для примера, была просто примером. Реальные функции написаны на C и используются исключительно для их побочных эффектов. Я не могу использовать предложение @Tom mapM_ f (takeWhile (<4) [0..5]), потому что я понятия не имею, приведет ли какой-либо ввод к успеху или неудаче, пока не будет выполнен.

Я действительно не забочусь о возвращенном списке. Я просто хочу вызвать функции C до тех пор, пока список не исчерпан или первая функция C не вернет код ошибки.

В псевдокоде C-стиля мое поведение будет:

do {
    result = function_with_side_effects(input_list[index++]);
} while (result == success && index < max_index);

Итак, @sth answer выполняет точное поведение, которое я хочу, за исключением того, что результаты могут (должны?) быть отброшены. Функция A dropWhileM_ была бы эквивалентна для моих целей. Почему в Control.Monad нет такой функции или takeWhileM_? Я вижу, что было аналогичное обсуждение в списке рассылки, но, похоже, ничего из этого не произошло.

Ответ 1

Вы можете определить sequence как

sequence xs = foldr (liftM2 (:)) (return []) xs

Проблема с liftM2, которую вы видели, у вас нет возможности остановить m2, что может be launchTheMissiles!

liftM2 :: (Monad m) => (a -> b -> c) -> m a -> m b -> m c
liftM2 f m1 m2 = do
    x1 <- m1
    x2 <- m2
    return (f x1 x2)

Используя guard, как в следующем, кажется привлекательным:

sequenceUntil p xs = foldr (myLiftM2 p (:)) (return []) xs
  where myLiftM2 p f m1 m2 = do
            x1 <- m1
            guard $ p x1
            x2 <- m2
            return (f x1 x2)

Приведенный выше код не будет работать в вашем приложении, потому что монада IO не является экземпляром MonadPlus.

Итак, держите руку немного больше

module Main where

import Control.Monad

printx :: Int -> IO Int
printx x = do
    print x
    return x

sequenceUntil :: (Monad m) => (a -> Bool) -> [m a] -> m [a]
sequenceUntil p xs = foldr (myLiftM2 (:) []) (return []) xs
  where myLiftM2 f z m1 m2 = do
            x1 <- m1
            if p x1 then do x2 <- m2
                            return $ f x1 x2
                    else return z

main :: IO ()
main = do
  let as :: [IO Int]
      as = map printx [1..10]
  ys <- sequenceUntil (< 4) as
  print ys

Даже если as - это список действий от 1 до 10, вывод

1
2
3
4
[1,2,3]

Отбрасывание результатов тогда тривиально:

sequenceUntil_ :: (Monad m) => (a -> Bool) -> [m a] -> m ()
sequenceUntil_ p xs = sequenceUntil p xs >> return ()

main :: IO ()
main = do
  let as :: [IO Int]
      as = map printx [1..]
  sequenceUntil_ (< 4) as

Обратите внимание на использование [1..], которое показывает новый комбинатор поддерживает лень.

Вы можете выбрать spanM:

spanM :: (Monad m) => (a -> Bool) -> [m a] -> m ([a], [m a])
spanM _ [] = return ([], [])
spanM p (a:as) = do
  x <- a
  if p x then do (xs,bs) <- spanM p as
                 return (x:xs, bs)
         else return ([x], as)

Обратите внимание, что он немного отличается от span тем, что включает в себя элемент сбой в списке результатов. Вторая пара - это остальные действия. Например:

*Main> (xs,bs) <- spanM (< 4) as
1
2
3
4
*Main> xs  
[1,2,3,4]
*Main> sequence bs
5
6
7
8
9
10
[5,6,7,8,9,10]

Еще одна альтернатива:

untilM :: Monad m => (a -> Bool) -> [m a] -> m ()
untilM p (x:xs) = do
  y <- x
  unless (p y) $ untilM p xs

Обратите внимание, что смысл предиката дополняется:

*Main> untilM (>= 4) as
1
2
3
4

Ответ 2

Я не думаю, что в стандартной библиотеке есть что-то вроде takeWhileM, но вы можете написать ее самостоятельно, чтобы выполнялось только столько IO, сколько необходимо:

takeWhileM :: (Monad m) => (a -> Bool) -> [m a] -> m [a]
takeWhileM _ [] = return []
takeWhileM p (a:as) =
   do v <- a
      if p v
         then do vs <- takeWhileM p as
                 return (v:vs)
         else return []

Представленный список оценивается только до тех пор, пока не будет найден элемент, который не соответствует предикату:

*Main> takeWhileM (<4) (map f [1..5])
1
2
3
4
[1,2,3]

Ответ 3

Изменить: Теперь я вижу, что вы ищете.

gbacon разместил приятную sequenceWhile функцию, которая почти "примитивна" вам нужна.

Собственно, поскольку вас интересуют только побочные эффекты, sequenceWhile_ должно быть достаточно. Здесь определение (опять же, вдохновленное gbacon, проголосуйте!):

sequenceWhile_ :: (Monad m) => (a -> Bool) -> [m a] -> m ()
sequenceWhile_ p xs = foldr (\mx my -> mx >>= \x -> when (p x) my)
                            (return ()) xs

Вы вызываете это так:

Prelude Control.Monad> sequenceWhile (<4) $ map f [1..]

Оригинальный ответ:

Вы не можете просто "разблокировать" значения из IO Monad для использования с takeWile, но вы можете "поднять" takeWhile для использования в Monad!

Функция liftM примет функцию (a -> b) к функции (m a -> m b), где m является Монадой.

(В качестве дополнительной заметки вы можете найти такую функцию, выполнив поиск ее типа на Hoogle, в этом случае поиск: Monad m => (a -> b) -> (m a -> m b))

С помощью liftM вы можете сделать это:

Prelude> :m + Control.Monad
Prelude Control.Monad> let f x = print x >> return x
Prelude Control.Monad> liftM (takeWhile (<4)) $ mapM f [0..5]
0
1
2
3
4
5
[0,1,2,3]

Теперь это может быть не то, что вы хотели. mapM будет применять функцию f ко всему списку в последовательности, прежде чем возвращать список. Затем полученный список передается на отмененную функцию takeWhile.

Если вы хотите прекратить печать после третьего элемента, вам придется прекратить вызов печати. Это означает, что не применяйте f к такому элементу. Итак, вы получите что-то простое:

Prelude> mapM_ f (takeWhile (<4) [0..5])

Кстати, стоит ли задаваться вопросом, почему mapM сначала напечатает все, прежде чем возвращать список. Вы можете увидеть это, заменив функции своими определениями:

mapM f [0..1]
=
sequence (map f [0..1])
=
sequence (f 0 : map f [1..1])
=
sequence (f 0 : f 1 : [])
=
sequence ((print 0 >> return 0) : f 1 : [])
= 
sequence ((print 0 >> return 0) : (print 1 >> return 1) : [])
=
do x  <- (print 0 >> return 0)
   xs <- (sequence ((print 1 >> return 1) : []))
   return (x:xs)
=
do x  <- (print 0 >> return 0)
   xs <- (do y  <- (print 1 >> return 1)
             ys <- sequence ([])
             return (y:ys))
   return (x:xs)
=
do x  <- (print 0 >> return 0)
   xs <- (do y  <- (print 1 >> return 1)
             ys <- return []
             return (y:ys))
   return (x:xs)
=
do x  <- (print 0 >> return 0)
   xs <- (do y <- (print 1 >> return 1)
             return (y:[]))
   return (x:xs)
=
do x  <- (print 0 >> return 0)
   xs <- (print 1 >> return (1:[]))
   return (x:xs)
=
do x <- (print 0 >> return 0)
   print 1
   return (x:1:[])
=
do print 0
   print 1
   return (0:1:[])

Этот процесс замены функций их определениями называется эквациональным рассуждением.

Если я не ошибался, вы можете (надеюсь) увидеть, что mapM (используя sequence) сначала печатает все, а затем возвращает список.

Ответ 4

Вы можете использовать тот из пакета "List" .

import Control.Monad.ListT (ListT)
import Data.List.Class (execute, fromList, joinM, takeWhile)
import Prelude hiding (takeWhile)

f x = print x >> return x
main =
  execute . takeWhile (< 4) .
  joinM $ fmap f (fromList [0..5] :: ListT IO Int)

fromList [0..5] создает монадический список, содержащий 0..5, который не выполняет никаких монадических действий
fmap f к этому списку приводит к ListT IO (IO Int), который по-прежнему не выполняет никаких монадических действий, просто содержит их.
joinM превращает это в ListT IO Int. каждое содержащее действие будет выполнено, когда элемент будет потреблен, а его результатом будет значение в списке.
takeWhile обобщается для любого List. Оба [] и "Monad m => ListT m" являются экземплярами List.
execute потребляет монадический список, выполняя все его действия.
Если вас интересуют результаты, вы можете использовать "toList :: List m => m a -> ItemM m [a]" ( "ItemM (ListT IO)" is IO). поэтому в этом случае это "toList :: ListT IO a -> IO [a]". Еще лучше вы можете использовать функции более высокого порядка, такие как scanl и т.д. Для обработки монадического списка по мере его выполнения.

Ответ 5

Совсем недавно вы можете использовать MonadList хакеры, которые включают удобные функции, такие как takeWhileM, dropWhileM, deleteByM и многие другие.