haskell - 通过 Nat-kind 重叠实例

标签 haskell math gadt data-kinds overlapping-instances

这个问题实际上是由于尝试将少数数学群实现为类型而出现的。

循环组没有问题(在其他地方定义的Data.Group实例):

newtype Cyclic (n :: Nat) = Cyclic {cIndex :: Integer} deriving (Eq, Ord)

cyclic :: forall n. KnownNat n => Integer -> Cyclic n
cyclic x = Cyclic $ x `mod` toInteger (natVal (Proxy :: Proxy n))

但是对称群在定义某些实例时存在一些问题(通过阶乘系统实现):

infixr 6 :.

data Symmetric (n :: Nat) where
    S1 :: Symmetric 1
    (:.) :: (KnownNat n, 2 <= n) => Cyclic n -> Symmetric (n-1) -> Symmetric n

instance {-# OVERLAPPING #-} Enum (Symmetric 1) where
    toEnum _ = S1
    fromEnum S1 = 0

instance (KnownNat n, 2 <= n) => Enum (Symmetric n) where
    toEnum n = let
        (q,r) = divMod n (1 + fromEnum (maxBound :: Symmetric (n-1)))
        in toEnum q :. toEnum r
    fromEnum (x :. y) = fromInteger (cIndex x) * (1 + fromEnum (maxBound `asTypeOf` y)) + fromEnum y

instance {-# OVERLAPPING #-} Bounded (Symmetric 1) where
    minBound = S1
    maxBound = S1

instance (KnownNat n, 2 <= n) => Bounded (Symmetric n) where
    minBound = minBound :. minBound
    maxBound = maxBound :. maxBound

来自 ghci 的错误消息(仅简要):

Overlapping instances for Enum (Symmetric (n - 1))
Overlapping instances for Bounded (Symmetric (n - 1))

那么GHC如何知道n-1是否等于1呢?我还想知道是否可以在没有 FlexibleInstances 的情况下编写解决方案。

最佳答案

添加Bounded (Symmetric (n-1))Enum (Symmetric (n-1))作为约束,因为完全解决这些约束需要知道 n 的确切值。

instance (KnownNat n, 2 <= n, Bounded (Symmetric (n-1)), Enum (Symmetric (n-1))) =>
  Enum (Symmetric n) where
  ...

instance (KnownNat n, 2 <= n, Bounded (Symmetric (n-1))) =>
  Bounded (Symmetric n) where
  ...
<小时/>

避免 FlexibleInstances (在我看来,这不值得,FlexibleInstances是一个良性扩展),使用皮亚诺数字data Nat = Z | S Nat而不是 GHC 的原始表示。首先替换实例头Bounded (Symmetric n)Bounded (Symmetric (S (S n'))) (这起到了约束 2 <= n 的作用),然后用辅助类(可能更多)分解实例,以满足实例头的标准要求。它可能看起来像这样:

instance Bounded_Symmetric n => Bounded (Symmetric n) where ...
instance Bounded_Symmetric O where ...
instance Bounded_Symmetric n => Bounded_Symmetric (S n) where ...

关于haskell - 通过 Nat-kind 重叠实例,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/54000646/

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