[recovery mode] Перевозим волка, козу и капусту через реку с эффектами на Elixir
Становится уже доброй традицией воспроизведение всего любопытного, что появилось на Хаскеле — повторять на Эликсире.
Первой ласточкой были «Примерно 20 строк для подсчета слов», появившиеся как алаверды на «Побеждая C двадцатью строками Haskell: пишем свой wc» от 0xd34df00d — сегодня же я наткнулся на «Перевозим волка, козу и капусту через реку с эффектами на Haskell» от iokasimov и тоже не устоял.
Итак, встречайте: ленивый полный асинхронный параллельный перебор против алгебраических эффектов.
Постановка задачи (благодарно скопипащщено из оригинальной заметки):
Однажды крестьянину понадобилось перевезти через реку волка, козу и капусту. У крестьянина есть лодка, в которой может поместиться, кроме самого крестьянина, только один объект — или волк, или коза, или капуста. Если крестьянин оставит без присмотра волка с козой, то волк съест козу; если крестьянин оставит без присмотра козу с капустой, коза съест капусту.
Мы будем действовать следующим образом: начнем с состояния «все на левом берегу», и на каждом шаге будем запускать максимум столько эрланг-процессов, сколько на этом берегу живности (+1 для ходки порожняком). При этом мы всегда будем проверять, что остающаяся на берегу живность — друг друга не перегрызет, и эти ветки будем отсекать сразу. Также мы будем хранить историю, и отсекать циклические ветки, возвращающие нас в уже виденное состояние. Это, кстати, не избыточные данные — историю поездок мы будем возвращать в качестве результата.
Итак, начнем с объявлений.
defmodule WolfGoatCabbage.State do @moduledoc """ Текущее состояние нашей микровселенной. Берега (`true` → исходный, левый), `ltr` — маркер направления, история поездок. """ defstruct banks: %{true => [], false => []}, ltr: true, history: []end defmodule WolfGoatCabbage.Subj do @moduledoc """ Единица живности, с кем конфликтует. """ defstruct [:me, :incompatible]end
Поскольку парсер Хабра все еще живет в XIX веке, вот вам картинка с начальными значениями.
Что ж, можно и перейти к собственно написанию кода.
Проверка целостности
@spec safe?( banks :: %{true => [%Subj{}], false => [%Subj{}]}, ltr :: boolean()) :: boolean() defp safe?(banks, ltr) do subjs = banks[ltr] |> Enum.map(& &1.me) |> MapSet.new() incompatibles = banks[ltr] |> Enum.flat_map(& &1.incompatible) |> MapSet.new() MapSet.disjoint?(subjs, incompatibles)end
Построили множество тех, кто остается, множество тех, с кем они несовместимы, и удостоверились, что пересечений нет. Пока все тривиально.
Ход (лодкой)
Условия для порожней ходки, и ходки с живностью довольно сильно различаются, поэтому удобно их обработку разбить на две функции (nil
отлично подходит в качестве «никого»).
@spec move(%State{}, nil | %Subj{}) :: %State{} | false@doc """Если в лодке никого, достаточно проверить, что мы не оставляем берег в уже виденном состоянии, и напрямую вернуть новое состояние. """defp move(%State{ltr: ltr, banks: banks, history: history} = state, nil) do !(ltr || Enum.member?(history, MapSet.new(banks[ltr]))) && %State{state | ltr: not ltr, history: [length(history) | history]}end @doc """Когда в лодке блеют, тявкают, или выразительно хлопают листьями — все немного сложнее. Мы переносим живность с одного берега на другой, удостоверяемся, чтоходка безопасна (на покидаемом берегу не возникнет внеплановый ужин) и —что мы еще не видели такого состояния. Если все критерии выполнены —возвращаем новое состояние, если нет — терминирующий `false`. """defp move(%State{banks: banks, ltr: ltr, history: history}, who) do with banks <- %{ltr => banks[ltr] -- [who], not ltr => [who | banks[not ltr]]}, true <- safe?(banks, ltr), true <- not Enum.member?(history, MapSet.new(banks[true])) do %State{ banks: banks, ltr: not ltr, history: [MapSet.new(banks[true]) | history] } endend
Собственно партия (многоходовочка)
Осталось, собственно, написать основную часть: рекурсивный запуск процессов. Нет ничего проще.
@initial %State{ banks: %{true => @subjs, false => []}, history: [MapSet.new(@subjs)] } @spec go(%State{}) :: [MapSet.t()]def go(state \\ @initial) do case state.banks[true] do [] -> # ура! Enum.reverse(state.history) some -> [nil | some] |> Task.async_stream(&move(state, &1)) |> Stream.map(&elem(&1, 1)) # лениво |> Stream.filter(& &1) # лениво |> Stream.flat_map(&go/1) # лениво и рекурсивно endend
Спасибо Stream
, весь этот код ленив, сиречь выполняться не будет, пока не пнут. Мы же тут хаскель пародируем, помните?
Проверяем
Тесты я недолюбливаю и считаю пустой тратой времени: гораздо проще сразу писать рабочий код. Поэтому я просто создам функцию main/0
и выведу результаты на экран.
Тут есть один нюанс: несколько решений вернутся плоским списком из-за Stream.flat_map/2
. Но это не страшно: каждое решение заканчивается пустым множеством, поэтому мы легко разобьем этот плоский лист на чанки. Весь код красивого вывода (которого чуть ли не столько же, сколько логики) я тут приводить не буду, вот gist для энтузиастов.
Удачной сельскохозяйственной перевозки!