У меня есть это представление членов в лямбда-исчислении, параметризованное по типу имени:
{-# LANGUAGE DeriveFunctor #-}
data Lambda a = Var a | App (Lambda a) (Lambda a) | Lam a (Lambda a)
deriving Functor
Мне было интересно, может ли Lambda
сделать экземпляр монады? Я думал, что для реализации join
может работать что-то вроде следующего:
joinT :: Lambda (Lambda a) -> Lambda a
joinT (Var a) = a
joinT (fun `App` arg) = joinT fun `App` joinT arg
joinT (Lam n body) = ?
В третьем случае я не имею никакого понятия... но это должно быть возможно -
это безымянное представление лямбда-терминов, взятое из De Bruijn Notation как вложенный тип данных, является экземпляром Monad (Maybe
используется для различения между связанными и свободными переменными в этом представлении):
{-# LANGUAGE RankNTypes #-}
{-# LANGUAGE DeriveFunctor #-}
data Expr a
= V a
| A (Expr a) (Expr a)
| L (Expr (Maybe a))
deriving (Show, Eq, Functor)
gfoldT :: forall m n b.
(forall a. m a -> n a) ->
(forall a. n a -> n a -> n a) ->
(forall a. n (Maybe a) -> n a) ->
(forall a. (Maybe (m a)) -> m (Maybe a)) ->
Expr (m b) -> n b
gfoldT v _ _ _ (V x) = v x
gfoldT v a l t (fun `A` arg) = a (gfoldT v a l t fun) (gfoldT v a l t arg)
gfoldT v a l t (L body) = l (gfoldT v a l t (fmap t body))
joinT :: Expr (Expr a) -> Expr a
joinT = gfoldT id (:@) Lam distT
distT :: Maybe (Expr a) -> Expr (Maybe a)
distT Nothing = Var Nothing
distT (Just x) = fmap Just x
joinT
достаточно для instance Monad Expr
:
instance Applicative Expr where
pure = Var
ef <*> ea = do
f <- ef
a <- ea
return $ f a
instance Monad Expr where
return = Var
t >>= f = (joinT . fmap f) t
Предположим далее следующие две функции преобразования между представлениями: unname :: Lamba a -> Expr a
и name :: Expr a -> Lambda a
. С помощью этих возможностей мы можем реализовать join
для Lambda, используя изоморфизм между двумя конструкторами типов:
joinL :: Lambda (Lambda a) -> Lambda a
joinL = name . joinT . uname . fmap uname
Но это кажется очень сложным. Есть ли более простой способ, или я пропускаю что-то важное?
Изменить: вот функции name
и uname
, которые, как я думал, будут выполнять эту работу. Как было отмечено в комментариях и ответе, a
действительно требуется ограничение Eq
, которое нарушает изоморфизм.
foldT :: forall n b.
(forall a. a -> n a) ->
(forall a. n a -> n a -> n a) ->
(forall a. n (Maybe a) -> n a) ->
Expr b -> n b
foldT v _ _ (V x) = v x
foldT v a l (A fun arg) = a (foldT v a l fun) (foldT v a l arg)
foldT v a l (L body) = l (foldT v a l body)
abstract :: Eq a => a -> Expr a -> Expr a
abstract x = L . fmap (match x)
match :: Eq a => a -> a -> Maybe a
match x y = if x == y then Nothing else Just y
apply :: Expr a -> Expr (Maybe a) -> Expr a
apply t = joinT . fmap (subst t . fmap V)
uname :: Eq a => Lambda a -> Expr a
uname = foldL V A abstract
name :: Eq a => Expr a -> Lambda a
name e = nm [] e where
nm vars (V n) = Var n
nm vars (A fun arg) = nm vars fun `App` nm vars arg
nm vars (L body) =
Lam fresh $ nm (fresh:vars) (apply (V fresh) body) where
fresh = head (names \\ vars)
names :: [String]
names = [ [i] | i <- ['a'..'z']] ++ [i : show j | j <- [1..], i <- ['a'..'z'] ]