foldl和foldr等价的充分条件
考虑表达式E1 = foldl op acc l
和E2 = foldr op acc l
。
op
, acc
和/或l
自然充分条件是什么保证了E1
和E2
的等价性?
一个天真的例子是,如果op
是不变的,那么两者是等价的。
我非常肯定,必须有精确的条件,包括交换性和/或op
关联性,和/或l
有限性,和/或acc
中立性。
如果op
是关联操作, acc
是op
的中性元素, l
是有限的,那么它们是等价的。
的确, foldr
的结果是
(l1 `op` (l2 `op` ... (ln `op` acc)))
而foldl
是
(((acc `op` l1) `op` l2) `op` ... ln)
为了证明他们是平等的,就足够了简化acc
去,重新关联。
即使acc
不是中性因素,但acc
仍然满足较弱的条件
forall x, acc `op` x = x `op` acc
那么,如果op
是关联的,并且l
是有限的,我们再次获得期望的等价。
为了证明这一点,我们可以利用acc
对所有事物进行交换的事实,并利用相关性将它从尾部位置“移动”到头部位置。 例如
(l1 `op` (l2 `op` acc))
=
(l1 `op` (acc `op` l2))
=
((l1 `op` acc) `op` l2)
=
((acc `op` l1) `op` l2)
在这个问题中,提到了充分条件op = const k
,它是关联的,但没有中性元素。 尽管如此,任何acc
都可以处理所有事情,所以“不变op
”情况是上述充分条件的一个子情况。
假设op
具有中性元素acc
,如果我们假设
foldr op acc [a,b,c] = foldl op acc [a,b,c] -- (*)
我们得出结论
a `op` (b `op` c) = (a `op` b) `op` c
因此,如果(*)
对于所有a,b,c
,那么op
必须是关联的。 因此,关联性是必要和充分的(当存在中性元素时)。
如果l
是无限的,那么foldl
总是会发散,不管怎样op,acc
都是。 如果op
对其第二个参数严格, foldr
也会发散(即返回底部)。