问题描述
我制作了一个小型的“人生游戏”程序,它本身可以代代相传。问题在于,每次迭代时,putStrLn函数的运行速度都会大大降低,我无法弄清原因。这是代码:
import Control.Concurrent
data CellState = Dead | Alive
data Position = Position Integer Integer
type Generation = Position -> CellState
is_alive :: CellState -> Bool
is_alive Alive = True
is_alive Dead = False
neighbors :: Position -> [Position]
neighbors (Position x y) =
[(Position (x-1) (y-1)),(Position x (y-1)),(Position (x+1) (y-1)),(Position (x+1) y),(Position (x+1) (y+1)),(Position x (y+1)),(Position (x-1) (y+1)),(Position (x-1) y)]
alive_neighbors :: Generation -> Position -> Int
alive_neighbors generation position = length (filter is_alive (map generation (neighbors position)))
evolution :: Generation -> Generation
evolution generation position =
case (alive_neighbors generation position) of
2 -> if (is_alive (generation position)) then Alive else Dead
3 -> Alive
_ -> Dead
visualize_generation generation = map (visualize_line generation) [1..10]
visualize_line :: Generation -> Integer -> String
visualize_line generation y = concat (map (visualize_cell generation y) [1..10])
visualize_cell generation y x =
case (generation (Position x y)) of
Alive -> ['0']
Dead -> ['.']
{-
bar (Position 1 2) = Alive
bar (Position 2 3) = Alive
bar (Position 3 3) = Alive
bar (Position 3 2) = Alive
bar (Position 3 1) = Alive
bar (Position x y) = Dead
-}
bar (Position 1 3) = Alive
bar (Position 2 3) = Alive
bar (Position 3 3) = Alive
bar (Position x y) = Dead
life :: Generation -> IO ()
life bar_ = do cls
mapM_ putStrLn (visualize_generation bar_)
threadDelay 1000000
life (evolution bar_)
cls = putStr "\ESC[2J"
最初,我希望每个新一代都出于某种原因也计算所有前几代,但事实并非如此。如果是这种情况,我希望Evolution函数的计算时间会增加,而不是putStrLn函数的打印速度会变慢。关于什么会使每一代的putStrLn函数减速这么多的任何想法?
解决方法
(免责声明:这只是一个猜测,我可能是错的。我没有进行实验来确认这一点。)
这是使用函数表示网格时要付出的代价
type Generation = Position -> CellState
这是一种很好的表示状态的方式,但是从长远来看,它并不是很有效。当您的算法运行时,它会创建很多闭包:
generation0 = \position -> ....
generation1 = \position -> .... use generation0
generation2 = \position -> .... use generation1
generation3 = \position -> .... use generation2
...
即使只需要最后一代,所有上一代的数据仍保留在内存中,因为上一代(间接)使用了这些数据。因此,您永远不会释放内存,这已经很糟糕了。
更糟糕的是,每次使用世代N
时,它将多次调用世代N-1
(8),而这又将多次调用世代N-2
(8),依此类推直到生成0
为止。这会导致指数爆炸。
要解决此问题,您需要将数据表示形式更改为更有效的形式。我认为某些类似矩阵的类型可以工作。