Question

我正在尝试学习F＃并且在看到一些奇怪的东西（至少对我来说）时正在观看视频。有问题的视频是here，相关部分从2:30开始，感兴趣的人。但基本上，这个人说F＃使得使用数组变得很尴尬，设计人员故意这样做，因为列表更容易“添加和追加”。

立即浮现在脑海中的问题：在不可改变的语言中添加一些应该不赞成的东西并不容易吗？具体来说，我正在考虑C＃的列表，您可以在其中执行List.Add(obj);之类的操作并改变列表。使用数组，您必须创建一个全新的数组，但这也是在不可变语言中需要发生的事情。

那么为什么F＃的设计师更喜欢列表呢？列表和数组之间的不可变环境的根本区别是什么？我错过了什么？ F＃中的列表是真正链接的列表吗？

Answer 1

我不同意“F＃使得使用数组变得尴尬”。实际上，与大多数语言相比，F＃使得使用数组非常好。

例如，F＃具有文字数组构造：let arr = [|1;2;3;4;|]。在阵列上甚至可能更酷，模式匹配：

match arr with
| [|1;2;_;_|] -> printfn "Starts with 1;2"
| [|_;_;3;4|] -> printfn "Ends with 3;4"
| _ -> printfn "Array not recognized"

至于为什么不可变的单链表在F＃这样的函数式编程中是首选的，有很多话要说，但简短的回答是它允许O（1）提前效率，并允许实现共享节点，所以它很容易记忆。例如，

let x = [2;3]
let y = 1::x

这里y是通过在x之前加1来创建的，但x既不修改也不复制，因此y非常便宜。我们可以看到这有多可能，因为x指向最初构造的列表的头部2，并且只能向前移动，并且因为它指向的列表的元素不能被突变，所以它不会与y共享节点的问题。

Answer 2

在功能语言中，列表通常是单链表。即没有必要复制完整列表。相反，前置（通常称为cons）是一个O（1）操作，你仍然可以使用旧列表，因为列表是不可变的。

Answer 3

首先，数组是相当低级的数据结构，只有在创建数组时才知道数组的长度，它们才真正有用。情况并非如此，这就是C＃程序员使用System.Collections.Generic.List<T>和F＃程序员使用F＃list<T>的原因。

F＃更喜欢自己的功能列表而不是使用.NET List<T>的原因是函数式语言更喜欢不可变类型。您可以通过编写list.Add(x)来创建包含添加到前端的项目的新列表，而不是通过调用let newList = x::list来修改对象。

我也同意Stephen的观点，即在F＃中使用数组并不尴尬。如果您知道正在使用的元素数量，或者您正在转换某些现有数据源，那么使用数组非常简单：

/ You can create arrays using `init`
let a = Array.init 10 (fun i -> (* calculate i-th element here *) )

// You can transform arrays using `map` and `filter`
a |> Array.map (fun n -> n + 10)
  |> Array.filter (fun n -> n > 12)

// You can use array comprehensions:
let a2 = [| for n in a do
              if n > 12 then yield n + 10 |]

这与处理列表基本相同 - 您可以使用列表推导[ ... ]和列表处理函数，例如List.map等。差异确实出现在初始化列表/数组时。

Answer 4

F＃使得使用数组
变得尴尬

F＃提供了许多功能，使得使用数组比使用其他语言更容易，包括数组文字，数组模式和高阶函数。

立即浮现在脑海中的问题：在不可改变的语言中添加一些不应该被忽视的东西并不容易吗？

我相信你误解了这句话的含义。当人们谈论在纯功能数据结构的上下文中进行前置和附加时，他们指的是创建一个新集合，该集合是使用现有集合派生（并与其大部分内部共享）。

那么为什么F＃的设计师更喜欢列表？

F＃从OCaml继承了一些与列表相关的功能，这些功能从标准ML和ML继承它们，因为单链接的不可变列表在其应用程序域（元编程）的上下文中非常有用，但我不会说F＃的设计者更喜欢列表。

列表和数组之间不可变环境的根本区别是什么？

在F＃中，列表提供O（1）前置和附加以及O（n）随机访问，而阵列提供O（n）前置和附加以及O（1）随机访问。数组可以变异，但列表不能。

我错过了什么？

纯功能数据结构的基础知识。阅读冈崎。

F＃中的列表真的是链接列表吗？

是。具体来说，单链接的不可变列表。实际上，在某些ML中，list类型可以定义为：

type 'a list =
  | ([])
  | (::) of 'a * 'a list

这就是::运算符是构造函数而不是函数的原因，因此您不能像(::)那样编写(+)。

Answer 5

F＃列表更像是以下数据结构 - 单个链表：

public class List<T> {

    public List(T item, List<T> prev) { /*...*/ }

    public T Item { get; }
    public List<T> Prev { get; }
}

因此，当创建新列表时，它实际上是创建一个单一节点，其中引用了上一个列表的第一个元素，而不是复制整个数组。

为什么F＃更喜欢列表而不是数组？

5 个答案: