为什么Haskell可以轻松处理非常大的数字?

时间:2009-07-26 11:12:21

标签: java programming-languages haskell biginteger

Hugs> 94535^445
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为什么Haskell可以计算如此大的数字,而其他语言(例如Java)不能(如此容易)?

8 个答案:

答案 0 :(得分:42)

这是设计哲学的差异

  • Haskell的设计人员希望确保用户不会对需要超过32位的整数计算看似随意的失败感到惊讶。

  • Java的设计人员希望确保用户不会因为对需要超过32位的整数进行大量计算而导致看似随意的性能下降而感到惊讶。

在每种语言中,你必须做一些特殊的事情来获得另一种整数。

默认情况下,支持任意大整数的语言历史悠久,光荣。我最喜欢的两个是IconSmalltalk,它们都超过25岁。

答案 1 :(得分:26)

Java有BigInteger类。

它可以将这个功能构建到语言中,但是(像许多语言一样)它往往会使原始功能紧密地映射到CPU支持的东西上。

另一方面,Haskell强调数学符号风格的表达性,其中“性能”考虑因素在很大程度上是无关紧要的。

答案 2 :(得分:11)

Haskell中的数字文字被重载,因此它们可以表示多种具体类型(如IntIntegerFloat或甚至MyOwnNumber)。

您可以通过提供类型信息手动选择特定类型,如下所示:

x = 4 :: Int
y = 4 :: Integer
z = 4 :: Float

这三个值有不同的类型,对它们执行的操作会有不同的行为。

Int的确切大小取决于实现,但可以是28位,这种类型的行为类似于Java原语int,例如Integer。它会溢出。

Float是一种可以包含任意精度整数的类型,如Java BigInteger

float就像Java +一样,使用浮点运算。

就像数字文字一样,许多运算符也会被重载(使用type classes),因此可以使用不同的类型。因此Int运算符可以同时使用FloatInteger

在您的情况下,由于您未提供任何类型信息,因此解释器将默认为^类型。这意味着对于Integer运算符,它还将选择{{1}}实例。允许任意精度的整数计算。

答案 3 :(得分:6)

Java具有“原始数据类型”(处理器支持的类型)的概念,并且与所有其他类不同。

在Haskell中,Int类似于所有其他类型,因此很容易成为Num中使用的Integral(^)类型类的成员({ {1}})。这些类型类的另一个成员是"(^) :: (Num a, Integral b) => a -> b -> a",它支持所有大小的整数(只要你的数字有足够的内存)。

在Java中,您可以使用许多“大数字”库,但是它们的操作不会使用您习惯的中缀运算符,因为它们仅用于Java中的“原始类型”。

答案 4 :(得分:3)

简短而基本的答案是它们实现了默认的整数不同。在Java中,标准int是32位。已签名,可为您提供−2,147,483,648+2,147,483,647的范围。

也就是说,Java也有bignum个类。如果你使用它们,你也可以使用任意大数字。

答案 5 :(得分:1)

如前所述,如果您有32位字并使用全范围,则使用二进制补码得到-2 ^ 31到2 ^ 31-1。

通过保留该字的几位,这些位可用于携带该值的类型信息。也就是说,值在运行时“知道”它们自己的类型。其余位用于携带值的数据。

适合这些剩余位的整数值可以直接存储在单词中。这种整数通常称为“fixnums”。如果它们不适合,那么该字的类型位表示它是一个'bigint',其余的位用于将存储器指针存储到存储bigint值的堆中。

编译器需要将算术表达式转换为多个代码路径,涵盖操作数的允许类型组合。添加示例:

  • fixnum + fixnum
  • bigint + fixnum
  • fixnum + bigint
  • bigint + bigint

这些语言的编译器中的许多优化都集中在避免运行时类型检查所需的开销上。通常还有一些方法可以明确告诉编译器从fixnum到bignum的自动降级是不受欢迎的,而是需要32位整数的溢出行为。这对于有效实施加密算法非常重要。

答案 6 :(得分:0)

这是如何编码数字的问题。传统的方法是使用给定的位数对数字进行编码,这样您就无法获得无限的精度。 Haskell显然用一个数字的可变位数来做这个也很好,但通常意味着所有数学都是用软件完成的,因为硬件加速通常只能用于有限精度。

答案 7 :(得分:0)

您可以使用BigInteger执行相同的操作。 Haskell是一种比Java更简洁的函数式语言。

我们拥有这么多语言的一个原因是,不同的语言在不同的任务中表现更好,因为它们的设计具有不同的假设。大多数函数式语言使用数学函数更简单,但往往会遇到其他用例,例如: haskell不太可能是编写GUI的好选择。