Миран Липовача - Изучай Haskell во имя добра!

Будем представлять монету с помощью Bool. True– это «орёл», а False–«решка».

threeCoins :: StdGen –> (Bool, Bool, Bool)

threeCoins gen =

let (firstCoin, newGen) = random gen

(secondCoin, newGen') = random newGen

(thirdCoin, newGen'') = random newGen'

in (firstCoin, secondCoin, thirdCoin)

Мы вызываем функцию randomс генератором, который нам передали в параметре, и получаем монету и новый генератор. Затем снова вызываем функцию random, но на этот раз с новым генератором, чтобы получить вторую монету. Делаем то же самое с третьей монетой. Если бы мы вызывали функцию randomс одним генератором, все монеты имели бы одинаковое значение, и в результате мы могли бы получать только (False, False, False)или (True, True, True).

ghci> threeCoins (mkStdGen 21)

(True,True,True)

ghci> threeCoins (mkStdGen 22)

(True,False,True)

ghci> threeCoins (mkStdGen 943)

(True,False,True)

ghci> threeCoins (mkStdGen 944)

(True,True,True)

Обратите внимание, что нам не надо писать random gen :: (Bool, StdGen): ведь мы уже указали, что мы желаем получить булевское значение, в декларации типа функции. По декларации язык Haskell может вычислить, что нам в данном случае нужно получить булевское значение.

А что если бы мы захотели подкинуть четыре монеты? Или пять? На этот случай есть функция randoms, которая принимает генератор и возвращает бесконечную последовательность значений, основываясь на переданном генераторе.

ghci> take 5 $ randoms (mkStdGen 11) :: [Int]

[–1807975507,545074951,–1015194702,–1622477312,–502893664]

ghci> take 5 $ randoms (mkStdGen 11) :: [Bool]

[True,True,True,True,False]

ghci> take 5 $ randoms (mkStdGen 11) :: [Float]

[7.904789e–2,0.62691015,0.26363158,0.12223756,0.38291094]

Почему функция randomsне возвращает новый генератор вместе со списком? Мы легко могли бы реализовать функцию randomsвот так:

randoms' :: (RandomGen g, Random a) => g –> [a]

randoms' gen = let (value, newGen) = random gen in value:randoms' newGen

Рекурсивное определение. Мы получаем случайное значение и новый генератор из текущего генератора, а затем создаём список, который помещает сгенерированное значение в «голову» списка, а значения, сгенерированные по новому генератору, – в «хвост». Так как теоретически мы можем генерировать бесконечное количество чисел, вернуть новый генератор нельзя.

Мы могли бы создать функцию, которая генерирует конечный поток чисел и новый генератор таким образом:

finiteRandoms :: (RandomGen g, Random a, Num n) => n –> g –> ([a], g)

finiteRandoms 0 gen = ([], gen)

finiteRandoms n gen =

let (value, newGen) = random gen

(restOfList, finalGen) = finiteRandoms (n–1) newGen

in (value:restOfList, finalGen)

Опять рекурсивное определение. Мы полагаем, что если нам нужно 0 чисел, мы возвращаем пустой список и исходный генератор. Для любого другого количества требуемых случайных значений вначале мы получаем одно случайное число и новый генератор. Это будет «голова» списка. Затем мы говорим, что «хвост» будет состоять из ( n – 1) чисел, сгенерированных новым генератором. Далее возвращаем объединённые «голову» и остаток списка и финальный генератор, который мы получили после вычисления ( n – 1) случайных чисел.

Ну а если мы захотим получить случайное число в некотором диапазоне? Все случайные числа до сих пор были чрезмерно большими или маленькими. Что если нам нужно подбросить игральную кость?.. Для этих целей используем функцию randomR. Она имеет следующий тип:

randomR :: (RandomGen g, Random a) :: (a, a) –> g –> (a, g)

Это значит, что функция похожа на функцию random, но получает в первом параметре пару значений, определяющих верхнюю и нижнюю границы диапазона, и возвращаемое значение будет в границах этого диапазона.

ghci> randomR (1,6) (mkStdGen 359353)

(6,1494289578 40692)

ghci> randomR (1,6) (mkStdGen 35935335)

(3,1250031057 40692)

Также существует функция randomRs, которая возвращает поток случайных значений в заданном нами диапазоне. Смотрим:

ghci> take 10 $ randomRs ('a','z') (mkStdGen 3) :: [Char]

"ndkxbvmomg"

Неплохо, выглядит как сверхсекретный пароль или что-то в этом духе!

Вы, должно быть, спрашиваете себя: а какое отношение имеет эта часть главы к системе ввода-вывода? Пока ещё мы не сделали ничего, что имело бы отношение к вводу-выводу! До сих пор мы создавали генераторы случайных чисел вручную, основывая их на некотором целочисленном значении. Проблема в том, что если делать так в реальных программах, они всегда будут возвращать одинаковые последовательности случайных чисел, а это нас не вполне устраивает. Вот почему модуль System.Randomсодержит действие ввода-вывода getStdGen, тип которого – IO StdGen. При запуске программа запрашивает у системы хороший генератор случайных чисел и сохраняет его в так называемом глобальном генераторе. Функция getStdGenпередаёт этот глобальный генератор вам, когда вы связываете её с чем-либо.

Вот простая программа, генерирующая случайную строку.

import System.Random

main = do

gen <���– getStdGen

putStrLn $ take 20 (randomRs ('a','z') gen)

Теперь проверим:

$ ./random_string

pybphhzzhuepknbykxhe

$ ./random_string

eiqgcxykivpudlsvvjpg

$ ./random_string

nzdceoconysdgcyqjruo

$ ./random_string

bakzhnnuzrkgvesqplrx

Но будьте осторожны: если дважды вызвать функцию getStdGen, система два раза вернёт один и тот же генератор. Если сделать так:

import System.Random

main = do

gen <���– getStdGen

putStrLn $ take 20 (randomRs ('a','z') gen)

gen2 <���– getStdGen

putStr $ take 20 (randomRs ('a','z') gen2)

вы получите дважды напечатанную одинаковую строку.

Лучший способ получить две различные строки – использовать действие ввода-вывода newStdGen, которое разбивает текущий глобальный генератор на два генератора. Действие замещает глобальный генератор одним из результирующих генераторов и возвращает второй генератор в качестве результата.

import System.Random

main = do

gen <���– getStdGen

putStrLn $ take 20 (randomRs ('a','z') gen)

gen' <���– newStdGen

putStr $ take 20 (randomRs ('a','z') gen')

Мы не только получаем новый генератор, когда связываем с чем-либо значение, возвращённое функцией newStdGen, но и заменяем глобальный генератор; так что если мы воспользуемся функцией getStdGenещё раз и свяжем его с чем-нибудь, мы получим генератор, отличный от gen.

Вот маленькая программка, которая заставляет пользователя угадывать загаданное число.

import System.Random

import Control.Monad(when)

main = do

gen <- getStdGen

askForNumber gen

askForNumber :: StdGen -> IO ()

askForNumber gen = do

let (randNumber, newGen) = randomR (1,10) gen :: (Int, StdGen)

putStr "Я задумал число от 1 до 10. Какое? "