Python和Haskell的函数式编程比较

函数式编程是一种程序编写的方法论，它以函数为最基本的构建块，强调无副作用和不可变性。Python和Haskell都支持函数式编程，但它们在语法和特性上有一些不同。

一、函数定义和调用

在Python中，函数使用关键字def定义，可以使用可选的参数和默认参数。例如，下面是一个计算阶乘的Python函数：

def factorial(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

print(factorial(5))  # 输出 120

在Haskell中，函数定义使用=符号，参数列表使用空格分隔。例如下面是一个计算阶乘的Haskell函数：

factorial :: Integer -> Integer
factorial 0 = 1
factorial n = n * factorial (n-1)

main = putStrLn (show (factorial 5))  -- 输出 120

从上面的例子可以看出，Haskell函数定义使用模式匹配的方式，根据参数的不同情况进行匹配。

二、高阶函数

高阶函数是指可以接受函数作为参数或者返回函数作为结果的函数。Python和Haskell都支持高阶函数的定义和使用。

在Python中，可以使用匿名函数(lambda函数)来定义高阶函数。例如，下面的Python代码定义了一个函数apply_twice，该函数接受一个函数f和一个参数x，并将函数f作用两次于参数x上。

def apply_twice(f, x):
    return f(f(x))

add_one = lambda x: x + 1
print(apply_twice(add_one, 5))  # 输出 7

在Haskell中，高阶函数的使用更加自然简洁。下面是一个计算列表中所有元素平方和的Haskell函数：

sum_of_squares :: [Int] -> Int
sum_of_squares xs = foldl (+) 0 (map (\x -> x * x) xs)

main = putStrLn (show (sum_of_squares [1, 2, 3, 4, 5]))  -- 输出 55

从上面的例子可以看出，Haskell提供了许多高阶函数，如map和foldl，它们能够简洁地完成对列表进行操作。

三、惰性求值

惰性求值是指只在需要的时候才进行计算的特性。Haskell是惰性求值的语言，它可以避免不必要的计算。例如，下面的Haskell代码定义了一个无限列表，其中的每个元素都是前两个元素的和。

fib :: [Integer]
fib = 0 : 1 : zipWith (+) fib (tail fib)

main = putStrLn (show (take 10 fib))  -- 输出 [0,1,1,2,3,5,8,13,21,34]

从上面的例子可以看出，Haskell只在需要时计算列表的元素，而不会计算整个列表。

四、单子

单子是一种用于处理副作用的编程抽象。在函数式编程中，为了确保函数没有副作用，可以使用单子来封装副作用。Haskell提供了许多单子类型和操作符。

例如，下面的Haskell代码使用Maybe单子处理可能没有结果的计算。

safe_division :: Float -> Float -> Maybe Float
safe_division _ 0 = Nothing
safe_division a b = Just (a / b)

main = putStrLn (show (safe_division 10 5))  -- 输出 Just 2.0

从上面的例子可以看出，使用Maybe单子可以更加安全地处理可能出现错误的计算。

总结起来，Python和Haskell都支持函数式编程，并且都提供了很多函数式编程的特性。Python更加灵活和易学，适合简单的函数式编程任务。而Haskell提供了更强大的类型系统和更丰富的函数式编程特性，适合复杂的函数式编程任务。

参考文献：

- "Learn You a Haskell for Great Good!" by Miran Lipova?a

- "Functional Programming in Python" by David Mertz