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有没有在斯卡拉memoize的一种通用的方式?(Is there a generic way to

2019-09-01 06:44发布

我想这个memoize的:

def fib(n: Int) = if(n <= 1) 1 else fib(n-1) + fib(n-2)
println(fib(100)) // times out

所以我写了这个,这令人惊讶的编译和作品(我很惊讶,因为fib引用自身在其声明中):

case class Memo[A,B](f: A => B) extends (A => B) {
  private val cache = mutable.Map.empty[A, B]
  def apply(x: A) = cache getOrElseUpdate (x, f(x))
}

val fib: Memo[Int, BigInt] = Memo {
  case 0 => 0
  case 1 => 1
  case n => fib(n-1) + fib(n-2) 
}

println(fib(100))     // prints 100th fibonacci number instantly

但是,当我试图声明一个内部FIB def ,我得到一个编译错误:

def foo(n: Int) = {
  val fib: Memo[Int, BigInt] = Memo {
    case 0 => 0
    case 1 => 1
    case n => fib(n-1) + fib(n-2) 
  }
  fib(n)
} 

上述编译失败error: forward reference extends over definition of value fib case n => fib(n-1) + fib(n-2)

为什么声明val fib内的高清失败,但在外面的类/对象范围的作品?

为了澄清,为什么我可能要申报的范围DEF递归memoized功能 - 这里是我的解决方案的子集和问题:

/**
   * Subset sum algorithm - can we achieve sum t using elements from s?
   *
   * @param s set of integers
   * @param t target
   * @return true iff there exists a subset of s that sums to t
   */
  def subsetSum(s: Seq[Int], t: Int): Boolean = {
    val max = s.scanLeft(0)((sum, i) => (sum + i) max sum)  //max(i) =  largest sum achievable from first i elements
    val min = s.scanLeft(0)((sum, i) => (sum + i) min sum)  //min(i) = smallest sum achievable from first i elements

    val dp: Memo[(Int, Int), Boolean] = Memo {         // dp(i,x) = can we achieve x using the first i elements?
      case (_, 0) => true        // 0 can always be achieved using empty set
      case (0, _) => false       // if empty set, non-zero cannot be achieved
      case (i, x) if min(i) <= x && x <= max(i) => dp(i-1, x - s(i-1)) || dp(i-1, x)  // try with/without s(i-1)
      case _ => false            // outside range otherwise
    }

    dp(s.length, t)
  }

Answer 1:

我发现了一个更好的方式使用斯卡拉memoize的:

def memoize[I, O](f: I => O): I => O = new mutable.HashMap[I, O]() {
  override def apply(key: I) = getOrElseUpdate(key, f(key))
}

现在,你可以写成如下斐波那契:

lazy val fib: Int => BigInt = memoize {
  case 0 => 0
  case 1 => 1
  case n => fib(n-1) + fib(n-2)
}

这里有一个具有多个参数(在选择功能):

lazy val c: ((Int, Int)) => BigInt = memoize {
  case (_, 0) => 1
  case (n, r) if r > n/2 => c(n, n - r)
  case (n, r) => c(n - 1, r - 1) + c(n - 1, r)
}

而这里的子集和问题:

// is there a subset of s which has sum = t
def isSubsetSumAchievable(s: Vector[Int], t: Int) = {
  // f is (i, j) => Boolean i.e. can the first i elements of s add up to j
  lazy val f: ((Int, Int)) => Boolean = memoize {
    case (_, 0) => true        // 0 can always be achieved using empty list
    case (0, _) => false       // we can never achieve non-zero if we have empty list
    case (i, j) => 
      val k = i - 1            // try the kth element
      f(k, j - s(k)) || f(k, j)
  }
  f(s.length, t)
}

编辑:由于下面讨论的,这里是一个线程安全版本

def memoize[I, O](f: I => O): I => O = new mutable.HashMap[I, O]() {self =>
  override def apply(key: I) = self.synchronized(getOrElseUpdate(key, f(key)))
}


Answer 2:

类/性状水平val编译的方法和专用变量的组合。 因此,一个递归定义是允许的。

当地val ,另一方面s为只是普通的变量,因而递归定义是不允许的。

顺便说一句,即使def您定义的工作,它不会做你期望的。 对每次调用foo新函数对象fib将被创建,它将拥有自己的后盾地图。 什么,你应该做的,而不是这个(如果你真的想要一个def成为你的公共接口):

private val fib: Memo[Int, BigInt] = Memo {
  case 0 => 0
  case 1 => 1
  case n => fib(n-1) + fib(n-2) 
}

def foo(n: Int) = {
  fib(n)
} 


Answer 3:

Scalaz有一个解决方案,为什么不重用呢?

import scalaz.Memo
lazy val fib: Int => BigInt = Memo.mutableHashMapMemo {
  case 0 => 0
  case 1 => 1
  case n => fib(n-2) + fib(n-1)
}

你可以阅读更多有关在Scalaz记忆化 。



Answer 4:

易变的HashMap不是线程安全的。 还限定case语句分别为基础的条件似乎没有必要进行特殊处理,而地图的可装载的初始值并传递给Memoizer。 以下是Memoizer的地方接受备忘录(不可变的映射)和公式,并返回一个递归函数签名。

Memoizer会是什么样子

def memoize[I,O](memo: Map[I, O], formula: (I => O, I) => O): I => O

现在给出以下公式斐波纳契,

def fib(f: Int => Int, n: Int) = f(n-1) + f(n-2)

与Memoizer斐波纳契可以被定义为

val fibonacci = memoize( Map(0 -> 0, 1 -> 1), fib)

其中上下文无关的通用Memoizer被定义为

    def memoize[I, O](map: Map[I, O], formula: (I => O, I) => O): I => O = {
        var memo = map
        def recur(n: I): O = {
          if( memo contains n) {
            memo(n) 
          } else {
            val result = formula(recur, n)
            memo += (n -> result)
            result
          }
        }
        recur
      }

类似地,对于阶乘,公式是

def fac(f: Int => Int, n: Int): Int = n * f(n-1)

和阶乘与Memoizer是

val factorial = memoize( Map(0 -> 1, 1 -> 1), fac)

启示:记忆化,由Douglas Crockford的Javascript的好的部分第4章



文章来源: Is there a generic way to memoize in Scala?