第23章：列表、陣列和雜湊表

很多程式語言中，陣列和雜湊表常常當作標準的資料結構被廣泛使用。而在Haskell中，由於資料是很多抽象的核心，所以很多函式庫提供了大量不同特性的資料結構（immutable and mutable）。

1.列表 immutable

• Haskell中常當作迴圈控制結構，底層表示是一叉樹或單連結串列
• 列表是盒子堆砌的

• 列表所具有的其他資料結構沒有的特性

  +O(1)的 ： 操作

  +O(1)的tail操作和O(m)的splitAt操作

  +惰性列表使得共享變得容易

  +O(n)的length操作 +O(m)的++、!!與更新操作，m是左側列表的長度

• 不要在需要隨機訪問和大量拼接的場合使用列表，以免遍歷列表所帶來的消耗

• Data.List
• Data.List.Split

2.陣列

一般來說，陣列只是被用作存放資料的一個連續記憶體容器；陣列的一個最重要的功能是根據下標實現O(1)時間的索引；array 函式庫中不可變的IArray和可變的MArray型別類，用來實現不同的下標型別的Ix型別類；它是Haskell中標準實現的一部分，很多其他的基礎函式庫都依賴它，如containers, stm。

• Ix型別類

  class (Ord a) => Ix a where
      {-# MINIMAL range, (index | unsafeIndex), inRange #-}
  
  
  -- | The list of values in the subrange defined by a bounding pair.
  range               :: (a,a) -> [a]
  -- | The position of a subscript in the subrange.
  index               :: (a,a) -> a -> Int
  -- | Like 'index', but without checking that the value is in range.
  unsafeIndex         :: (a,a) -> a -> Int
  -- | Returns 'True' the given subscript lies in the range defined
  -- the bounding pair.
  inRange             :: (a,a) -> a -> Bool
  -- | The size of the subrange defined by a bounding pair.
  rangeSize           :: (a,a) -> Int
  -- | like 'rangeSize', but without checking that the upper bound is
  -- in range.
  unsafeRangeSize     :: (a,a) -> Int
  
  
  

  +如果元祖的元素都是Ix的例項型別的話，那麼元組本身也是Ix的例項

  +array中表示多維陣列的方式：使用元組作為陣列下標

  range ((1,2),(3,6))
  range ((1,'a'),(3,'d'))
  

• 建立陣列的方法

  array :: Ix i     
  => (i, i)    --These bounds are the lowest and highest 
  -> [(i, e)]    --a list of associations of the form (index, value). 
  -> Array i e
  
  
  listArray :: Ix i => (i, i) -> [e] -> Array i e
  -- Construct an array from a pair of bounds and a list of values in index order.
  
  
  accumArray :: Ix i
  => (e -> a -> e)    --accumulating function
  -> e                 --initial value
  -> (i, i)            --bounds of the array
  -> [(i, a)]            --association list
  -> Array i e
  
  
  --例如
  a = array (1,100) ((1,1) : [(i, i * a!(i-1)) | i <- [2..100]])
  

• Data.Array模組中提供的陣列是盒裝的

• Data.Array.Unboxed中的UArray型別
• Data.Array.IArray模組：操作不可變陣列的函式，IArray為盒裝陣列Array和非盒裝陣列UArray提供了共同的介面

• Data.Array.MArray: MArray為ST單子和IO單子中的可變陣列提供了共同的介面

  class (Monad m) => MArray a e m where
      getBounds      :: Ix i => a i e -> m (i,i)
      newArray       :: Ix i => (i,i) -> e -> m (a i e)
      newArray_      :: Ix i => (i,i) -> m (a i e)
  

• Haskell中，所有的可變操作都包裹在IO/ST單子中

• 轉換不可變陣列和可變陣列

  freeze :: (Ix i, MArray a e m, IArray b e) => a i e -> m (b i e)
  thaw :: (Ix i, IArray a e, MArray b e m) => a i e -> m (b i e)
  

• 盒裝不可變陣列型別Array，它是Functor Foldable 和 Traversable 的例項型別

• Hackage上其他提供連續記憶體儲存的資料結構 vector repa accelerate

3.雜湊表 (和python中的詞典類似)

• 雜湊表同意有不可變和可變兩類
• 不可變雜湊表主要由unordered-containers函式庫提供，底層實現是hash-trie,包括盒裝的惰性求值版本和非盒裝的嚴格求值版本(較常用)。
• 雜湊表每次插入操作需要提供一個鍵 key 和 一個值 value
• Data.HashMap.Strict
• Hashable型別類
• hashtables函式庫