haskell IO : convert IO String to "Other type"

Question

我有一个 Haskell 程序，它将文件作为输入并将其转换为二叉搜索树。

import System.IO    

data Tree a = EmptyBST | Node a (Tree a) (Tree a) deriving (Show, Read, Eq)

ins :: Ord a => a -> (Tree a) -> (Tree a)
ins a EmptyBST                  = Node a EmptyBST EmptyBST
ins a (Node p left right)
    | a < p                             = Node p (ins a left) right
    | a > p                             = Node p left (ins a right)
    | otherwise                             = Node p left right



lstToTree :: Ord a => [a] -> (Tree a)
lstToTree                   = foldr ins EmptyBST

fileRead                    = do    file    <- readFile "tree.txt"
                            let a = lstToTree (conv (words file))
                            return a

conv :: [String] -> [Int]
conv                        = map read

但是，当我运行以下命令时:

ins 5 fileRead 

我收到以下错误:

<interactive>:2:7:
    Couldn't match expected type `Tree a0'
                with actual type `IO (Tree Int)'
    In the second argument of `ins', namely `fileRead'
    In the expression: ins 5 fileRead
    In an equation for `it': it = ins 5 fileRead

请问有人可以帮助我吗？

谢谢

Answer 1

如果您提供 fileRead，您将能够立即看到问题。带有类型签名。让我们弄清楚 GHC 将在内部分配给 fileRead 的类型注释。 :

fileRead = do file <- readFile "tree.txt"
              let t = lstToTree $ map read $ words file
              return t

lstToTree :: Ord a => [a] -> Tree a , 和 read总是返回 Read 的成员类型类。所以 t :: (Read a, Ord a) => Tree a .具体类型取决于文件的内容。
return将它的参数包装在一个单子(monad)中，所以 return t类型为 Ord a, Read a => IO (Tree a) .由于 return t是 do 中的最后一条语句 block ，它变成 fileRead 的返回类型， 所以

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a)

所以 fileRead是 Tree包裹在 IO 中, 并且不能直接传入 ins因为它需要 Tree在其自己的。你不能拿 Tree出 IO ，但您可以“提升”功能 ins进入 IO单子(monad)。

Control.Monad 导出 liftM :: Monad m => (a -> r) -> (m a -> m r) .它接受一个常规函数，并将其变成一个作用于像 IO 这样的单子(monad)的函数。 .它实际上是 fmap 的同义词(在标准 Prelude 中)，因为所有单子(monad)都是仿函数。所以这段代码，大致相当于@us202 的，取 fileRead 的结果。 , 插入 5 , 并返回包装在 IO 中的结果.

liftM (ins 5) fileRead
-- or --
fmap (ins 5) fileRead

我推荐 fmap版本。此代码仅利用了 IO是仿函数，所以使用 liftM向读者暗示你可能也需要它是一个单子(monad)。

“提升”是对包裹在单子(monad)或仿函数中的值使用纯函数的一般技术。如果您不熟悉提升(或者如果您对一般的单子(monad)和仿函数感到困惑)，我衷心推荐 Learn You A Haskell 的第11-13 章。 .

PS。注意 fileRead 的最后两行可能应该合并，因为 return并没有真正做任何事情:

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a)
fileRead = do file <- readFile "tree.txt"
           return $ lstToTree $ map read $ words file

或者，由于它是一个足够短的函数，您可以取消 do完全符号并使用 fmap再次:

fileRead :: (Read a, Ord a) => IO (Tree a)
fileRead = fmap (lstToTree . map read . words) (readFile "tree.txt")

根据您的评论进行编辑:

Haskell 特意设计为将执行 IO 的代码与常规代码分开。这有一个很好的哲学原因:大多数 Haskell 函数是“纯的”——也就是说，它们的输出仅取决于输入，就像数学中的函数一样。你可以运行一个纯函数一百万次，你总是会得到相同的结果。我们喜欢纯函数，因为它们不会意外破坏程序的其他部分，它们允许惰性，并且它们允许编译器积极地为您优化代码。

当然，在现实世界中，我们需要一点杂质。 IO 代码如 getLine不可能是纯的(而且不做 IO 的程序是没用的!)。 getLine 的结果取决于用户输入的内容:您可以运行 getLine一百万次，每次都得到不同的字符串。 Haskell 利用类型系统将不纯代码标记为 IO .

这就是问题的关键:如果你对不纯的数据使用纯函数，那么结果仍然是不纯的，因为结果取决于用户做了什么。所以整个计算属于 IO单子(monad)。当您想将纯函数带入 IO 时您必须显式(使用 fmap )或隐式(使用 do 表示法)解除它。

这是 Haskell 中非常常见的模式 - 查看我的 fileRead 版本多于。我用过 fmap对不纯的 IO 进行操作具有纯函数的数据。