すごいH本 part64 - fugafuga.write

ランダム性

ランダム値を扱う。 Haskell は参照透明性を持つので関数が同じ引数で2回呼ばれた場合、必ず同じ値を返すようになっていなければならない。その中でランダム値をどのように作るのかを見る。

System.Random モジュールに random という関数があるので見ゆ

*Main Lib> :t random

<interactive>:1:1: error: Variable not in scope: random
*Main Lib> import System.Random

<no location info>: error:
    Could not find module ‘System.Random’
    It is a member of the hidden package ‘random-1.1@random-1.1-9tceXaeYIMZ4JrKq20Egog’.

めっちゃ怒られる

my-project.cabalを編集

executable my-project-exe
  hs-source-dirs:      app
  main-is:             Main.hs
  ghc-options:         -threaded -rtsopts -with-rtsopts=-N
  build-depends:       base
                     , my-project
                     , random <= 追加
  default-language:    Haskell2010

stack に対して依存パッケージを指定してあげないとダメな模様

再度チャレンジ

*Main Lib> import System.Random
*Main Lib System.Random> :t random
random :: (RandomGen g, Random a) => g -> (a, g)

いけた。

RandomGen 型クラスはランダム性の源として扱える型を表現
Random 型クラスはランダムな値になることができる型を表現

乱数ジェネレータを受け取り、ランダムな値と新しい乱数ジェネレータを返す

乱数ジェネレータが欲しい。 System.Random に StdGen という型がある。これは RandomGen のインスタンスになっている。

*Main Lib System.Random> :i RandomGen
class RandomGen g where
  next :: g -> (Int, g)
  genRange :: g -> (Int, Int)
  split :: g -> (g, g)
  {-# MINIMAL next, split #-}
        -- Defined in ‘System.Random’
instance RandomGen StdGen -- Defined in ‘System.Random’

乱数ジェネレータを自分で作るには mkStdGen 関数を使う。

*Main Lib System.Random> :t mkStdGen
mkStdGen :: Int -> StdGen

整数を引数にとってその値を元に乱数ジェネレータを返す。

ランダム値を作ってみる

*Main Lib System.Random> random (mkStdGen 100) :: (Int, StdGen)
(-3633736515773289454,693699796 2103410263)
*Main Lib System.Random> random (mkStdGen 100) :: (Int, StdGen)
(-3633736515773289454,693699796 2103410263)
*Main Lib System.Random> random (mkStdGen 223344) :: (Int, StdGen)
(-262505389206341605,1147014161 2103410263)

タプルの1番目の値がランダム値、2番目が新しい乱数ジェネレータの数値としての表現。同じ乱数ジェネレータを渡すと同じ値が返ってくる。

型注釈をつけることで、Int 以外のランダム値を得ることができる。

*Main Lib System.Random> random (mkStdGen 100) :: (Bool, StdGen)
(True,4041414 40692)
*Main Lib System.Random> random (mkStdGen 100) :: (Float, StdGen)
(0.6512469,651872571 1655838864)
*Main Lib System.Random> random (mkStdGen 100) :: (Integer, StdGen)
(-3633736515773289454,693699796 2103410263)

コイントス

3回のコイントスをシミュレートする関数を書く

import System.Random

threeCoins :: StdGen -> (Bool, Bool, Bool)
threeCoins gen =
    let (firstCoin, newGen) = random gen
        (secondCoin, newGen') = random newGen
        (thirdCoin, newGen'') = random newGen'
    in (firstCoin, secondCoin, thirdCoin)

実行

*Main System.Random> threeCoins (mkStdGen 100)
(True,False,False)
*Main System.Random> threeCoins (mkStdGen 200)
(True,False,True)
*Main System.Random> threeCoins (mkStdGen 300)
(True,True,True)

random gen で *Coin の値が型注釈無しで Bool 値になるのは、関数の型宣言に書いてあるため、Haskellが型推論できるから。