使用Maybe with State Monad

Question

我正在尝试使用push / pop / peek操作在Haskell中实现FIFO队列，这是我到目前为止所做的。

data Queue a = Queue { 
  inbox :: [a], 
  outbox :: [a] 
} deriving (Eq, Show)

push :: a -> Queue a -> Queue a
push e (Queue inb out) = Queue (e:inb) out

pop :: Queue a -> (Maybe a, Queue a)
pop q = 
  case top of
    Nothing   -> (top, emptyQueue)
    Just elem -> (Just elem, poppedQueue)
    where
      (top, q') = peek q
      poppedQueue = Queue (inbox q') (tail $ outbox q')

peek :: Queue a -> (Maybe a, Queue a)
peek q@(Queue [] [])    = (Nothing, emptyQueue)
peek q@(Queue inb [])   = peek $ Queue [] (reverse inb)
peek q@(Queue _ outb)   = (Just $ head outb, q)

emptyQueue = Queue [] []

所以上面的工作，我可以推/我/我的队列。 如你所见，我将一个返回类型包含在一个Maybe中，这样如果我弹出一个空队列或者查看一个空队列，我就得到一个Nothing，否则就是Just元素。

所以我也认为我可以使用State monad轻松连接操作。 我进行如下：

type QueueState a = State (Queue a)

pushQueue :: a -> QueueState a ()
pushQueue e = state $ \q -> ((),push e q)

popQueue :: QueueState a (Maybe a)
popQueue = state $ \q -> pop q

好吧，所以这似乎工作。 我可以：

runState (pushQueue 2 >> pushQueue 3 >> popQueue >> pushQueue 1 >> popQueue) emptyQueue

然后回来(Just 3,Queue {inbox = [1], outbox = []}) ，这就是我想要的。 但我做不了类似的事情：

runState (pushQueue 2 >> popQueue >>= pushQueue) emptyQueue

这导致：

Occurs check: cannot construct the infinite type: a0 = Maybe a0
Expected type: Maybe a0
               -> StateT (Queue a0) Data.Functor.Identity.Identity ()
  Actual type: Maybe a0 -> QueueState (Maybe a0) ()

现在我想我明白为什么会这样，但我无法弄清楚如何让它做我想做的事。 也就是说，使用>>=来自pop的链接应该能够进入push 。 我想我可能需要使用StateT转换器，但我还没有真正理解它们，所以我正在寻找有关如何实现该功能的帮助。 或者我是否需要以完全不同的方式执行此操作？ 谢谢。

Answer 1

这是因为编译器无法构造无限类型;-)。

更有帮助的是，考虑一下：

runState (pushQueue 2 >> popQueue >>= pushQueue) emptyQueue

popQueue的类型是popQueue ？ QueueState Int (Maybe Int) 。 （想想m (Maybe Int) ）

什么是>>= pushQueue的类型？ QueueState Int Int -> QueueState Int () （想想m Int -> m () ）

所以typechecker试图统一类型Maybe a和a -这些类型的统一的唯一途径是，如果a如果无限类型的Maybe (Maybe (Maybe (Maybe ... 。

解决方案是做一些事来处理Nothing案例。 例如， return ()或push取决于Maybe。

runState (pushQueue 2 >> popQueue >>= maybe (return ()) pushQueue) emptyQueue