C++ 到 F# 的平滑转换

Question

大家好，我有以下来自 C++ 的代码。

for (int i=0; i < nObstacles; i++)
{
  int x,y;
  bool bAlreadyExists;
  do {          
    x = rand() % nGridWidth;
    y = rand() % nGridHeight;                   
  } while (HasObstacle(x, y));
  SetObstacle(x, y, true);      
}

我可以毫无问题地将它直接翻译成 F#。

let R = new System.Random()
for i=0 to nObstacles do
        let mutable bGoodToGo = false;
        let mutable x =0;
        let mutable y = 0
        while not bGoodToGo do
            x <-R.Next(nWidth)
            y <-R.Next(nHeight)
            bGoodToGo <- IsEmptyAt x y
        board.[x,y]<-Obstacle;

当然，这可能会让你们中的大多数人畏缩，因为这不是 F# 的使用方式。这段代码有一些 F# 的“不合理”概念，例如 do-while 循环和可变数据。

但我感兴趣的是使用不可变数据的“正确”F# 翻译，以及某种等效的 do-while。

Answer 1

作为第一步，您可以了解如何在 for 循环中简化 while 循环。一种选择是使用 Seq.initInfinite 生成一个序列，该序列将为您提供任意数量的随机 X、Y 坐标。然后您可以使用 Seq.find 找到第一个引用空板字段的。

我还更改了 isEmpty 以获取一个元组(以便您可以使用部分函数应用程序作为参数传递给 Seq.find)并且我更改了一些名称以遵循更多标准 F# 风格(您通常不会使用匈牙利语命名符号):

let isEmpty (x, y) = board.[x,y] = -1

let rnd = new System.Random()
for i = 0 to obstacleCount do
  let x, y =
    // Generate infinite sequence of random X Y coordinates
    Seq.initInfinite (fun _ -> rnd.Next(width), rnd.Next(height))
    // Find first coordinate that refers to empty field
    |> Seq.find isEmpty
  // We still have mutation here
  board.[x,y] <- Obstacle

我认为这是一个非常优雅的功能性解决方案。它可能比命令式解决方案慢一点，但关键是函数式风格使您在学习后更容易编写和更改实现(您始终可以使用命令式风格作为优化)。

为了避免所有可变状态，您需要先为障碍物生成位置，然后初始化数组。例如，您可以递归地向集合添加新坐标，直到它具有所需的长度。然后你可以使用 Array2D.init 生成数组:

let rec generateObstacles obstacles =
  if Set.count obstacles = obstacleCount then obstacles
  else 
    // Try generating new coordinate and add it to the set
    // (if it is already included, this doesn't do anything)
    obstacles
    |> Set.add (rnd.Next(width), rnd.Next(height))
    |> generateObstacles

let obstacles = generateObstacles Set.empty
Array2D.init width height (fun x y -> 
  if obstacles.Contains(x, y) then Obstacle else Empty)

这并不是真的更短，而且会慢一点，所以我会坚持使用第一个解决方案。然而，这是一个很好的展示递归和集合的练习......