函数式编程中不动点函数原理和实现

感觉关于不动点函数的讲解网上没有说的特别清楚的,我来解释一下。
首先不动点函数解决的是递归问题,准确的说是匿名函数的递归问题,匿名函数没有函数名称很难直接自己构建递归关系,所以需要依赖不动点函数来进行递归。

我们用乘法计算来举例,通过加法递归来实现乘法
普通的实现如下:
f(x,0)=0
f(x,y)=x+f(x,y-1)

当然这在具备函数名的时候很容易实现
function mult(x,y){
if (y==0){
return 0
}else{
x+mult(x,y-1)
}
}

在匿名函数时就比较困难了,首先因为无法利用自己递归,我们需要引入一个外部函数

function anonymousMult(f,x,y){
if (y==0){
return 0
}else{
x+f()(x,y-1)
}
}

其中如果要实现递归关系f()的执行结果就要满足如下函数形式
anonymousMult f
这样才能满足递归条件

这样核心问题就变成了构建f这样一个函数,而这个函数就是不动点函数

这个函数的形式如下
λf.(λs.(f (s s)) λs.(f (s s)))(anonymousMult)

代入anonymousMult =>
(λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s)))

执行一下(将右边的λs.(anonymousMult (s s))代入左边表达式的λs)变为
anonymousMult(λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s)))

满足了上面提到的递归条件

我们可以用3*2作为例子演示一下
λf.(λs.(f (s s)) λs.(f (s s)))(anonymousMult) (3,2)=>

anonymousMult((λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s))),3,2){
if (2==0){
return 0
}else{
3+(λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s)))()(3,1)
}
} =>

3+anonymousMult((λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s))),3,1) =>

3+anonymousMult((λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s))),3,1){
if (1==0){
return 0
}else{
3+(λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s)))()(3,0)
}
} =>

3+3+anonymousMult((λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s))),3,0)=>

3+3+anonymousMult((λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s))),3,0){
if (0==0){
return 0
}else{
3+(λs.(anonymousMult (s s)) λs.(anonymousMult (s s)))()(3,-1)
}
} =>

3+3+0=6

完成

具体的程序实现如下,因为已经有了函数式,我们要做的就是构建具体的函子
第一个函子是(s s)

实现如下:
function applicative(s){
return function() {return s(s)}
}

第二个函子是
λf.(λs.(f (s s)) )

实现如下:
function self(recursiveFunc){
return function (s){
f=applicative(s);
return recursiveFunc(f)}
}

通过这两个函子就可以构建不动点函数(不动点函数又叫Y函子)

function lamdaY(func){return self(func)(self(func))}

最后我们代入一个匿名函数就可以执行了

假设计算3*4

lamdaY(function(func){return function(x,y){if(y==0){return 0}else{return x+func()(x,y-1)}}})(3,4)

得到结果12

同样的,计算斐波那契数

lamdaY(function(func){
return function(x){
if(x==0){return 0}
else if(x==1){return 1}
else {
return func()(x-1)+func()(x-2)
}
}
})(10)

得到结果55

实现完成

关于函数式编程的理论,建议阅读
Greg Michaelson写的
AN INTRODUCTION TO FUNCTIONAL PROGRAMMING THROUGH LAMBDA CALCULUS
整体解释的非常完整

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,463评论 6 497
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,868评论 3 391
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,213评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,666评论 1 290
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,759评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,725评论 1 294
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,716评论 3 415
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,484评论 0 270
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,928评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,233评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,393评论 1 345
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,073评论 5 340
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,718评论 3 324
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,308评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,538评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,338评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,260评论 2 352