Haskell如何为模拟生成无限数量的无限随机数列表？

Question

在模拟问题中，我需要生成数千个彼此独立行为的代理对象。为此，我需要为每个代理传递一个不同的随机数生成器。如何在 Haskell 中做到这一点？
在像 C 这样的语言中，我可以在需要时生成一个随机数，但在 Haskell 中，我只需要在 IO monad 中生成它。代理在完全纯计算中的行为。

我现在按以下方式进行:

import System.Random
main = do
   gen1 <- newStdGen
   let rands1 = randoms gen :: [Int]
   gen2 <- newStdGen
   let rands2 = randoms gen :: [Int]
   let sout = map (agentRun extraArgs) [rands1,rands2]
   writeFile "output" $ unlines sout

agentRun = <<some pure code that uses random numbers>>

下面给出了我可以解决这个问题的一种方法，但它的缺点是它只需要在 IO monad 中运行，我不能只将函数映射到列表上。有没有更好的，更像 Haskell 的方式来做到这一点？如果是，请给出示例代码示例。

请注意，代理需要访问无限列表，因为事先不知道需要多少个随机数。

import System.Random
main = do
   dorun 10
dorun 0 = return ()
dorun n = do
   gen1 <- newStdGen
   let rands1 = randoms gen :: [Int]
   let sout = agentRun extraArgs rands1
   appendFile "output" sout
   dorun (n-1)

agentRun = <<some pure code that uses random numbers>>

Answer 1

大概你有一些包含代理参数的结构和一个函数

agentRun :: AgentParams -> [Int] -> Agent

你的问题是，你如何为每个代理创建一个无限的 Int 列表。

大概你从一个 AgentParams 列表开始，你想映射 agentRun在它上面，像这样:

agentsParams :: [AgentParams]
agents = map (\p -> agentRun p ????) agentParams

问题是，您看不到如何将不同的无限列表放入每个代理中。

为此，您可以使用库函数 unfoldr和 split :

unfoldr :: (b -> Maybe (a, b)) -> b -> [a]
split :: (RandomGen g) => g -> (g,g)

unfoldr继续应用它的函数直到它返回 Nothing .
split接受一个随机生成器并返回两个新生成器。所以 Just . split为 unfoldr 做了一个很好的论证.

infiniteGenerators :: (RandomGen g) => g -> [g]
infiniteGenerators = unfoldr (Just . split)

您现在可以将这个无限的生成器列表映射到无限列表的无限列表中:

infiniteRandomLists :: (RandomGen g) => g -> [[Int]]
infininteRandomLists = map randoms . infiniteGenerators

然后你可以使用 zipWith 来获取你的代理列表:

agents gen = zipWith agentRun (infiniteRandomLists gen)

然而，在对代理进行编码时，您可能会发现使用生成器比使用无限的 Int 列表更容易。这是因为此类函数中有一个常见模式，您可以在其中编写:

(gen2, gen3) = split gen1
result = foo gen2

这使您不必将更新的生成器传回 foo .如果您从无限列表中获取数字，那么您将必须执行以下操作:

(randomList2, result) = foo randomList1

但是更好的解决方案是使用某种随机状态 monad 来为您管理所有这些。