lists-to-contin tweaks
[lambda.git] / from_lists_to_continuations.mdwn
index c67d5e8..7873a2c 100644 (file)
@@ -4,7 +4,7 @@ Refunctionalizing zippers: from lists to continuations
 If zippers are continuations reified (defuntionalized), then one route
 to continuations is to re-functionalize a zipper.  Then the
 concreteness and understandability of the zipper provides a way of
-understanding and equivalent treatment using continuations.
+understanding an equivalent treatment using continuations.
 
 Let's work with lists of `char`s for a change.  To maximize readability, we'll
 indulge in an abbreviatory convention that "abSd" abbreviates the
@@ -19,9 +19,7 @@ updated version.
 
 Expected behavior:
 
-<pre>
-t "abSd" ~~> "ababd"
-</pre>   
+       t "abSd" ~~> "ababd"
 
 
 In linguistic terms, this is a kind of anaphora
@@ -32,39 +30,33 @@ This deceptively simple task gives rise to some mind-bending complexity.
 Note that it matters which 'S' you target first (the position of the *
 indicates the targeted 'S'):
 
-<pre>
-    t "aSbS" 
-        *
-~~> t "aabS" 
-          *
-~~> "aabaab"
-</pre>
+           t "aSbS"
+               *
+       ~~> t "aabS"
+                 *
+       ~~> "aabaab"
 
 versus
 
-<pre>
-    t "aSbS"
-          *
-~~> t "aSbaSb" 
-        *
-~~> t "aabaSb"
-           *
-~~> "aabaaabab"
-</pre>   
+           t "aSbS"
+                 *
+       ~~> t "aSbaSb"
+               *
+       ~~> t "aabaSb"
+                  *
+       ~~> "aabaaabab"
 
 versus
 
-<pre>
-    t "aSbS"
-          *
-~~> t "aSbaSb"
-           *
-~~> t "aSbaaSbab"
-            *
-~~> t "aSbaaaSbaabab"
-             *
-~~> ...
-</pre>
+           t "aSbS"
+                 *
+       ~~> t "aSbaSb"
+                  *
+       ~~> t "aSbaaSbab"
+                   *
+       ~~> t "aSbaaaSbaabab"
+                    *
+       ~~> ...
 
 Aparently, this task, as simple as it is, is a form of computation,
 and the order in which the `'S'`s get evaluated can lead to divergent
@@ -77,72 +69,67 @@ This is a task well-suited to using a zipper.  We'll define a function
 `tz` (for task with zippers), which accomplishes the task by mapping a
 `char list zipper` to a `char list`.  We'll call the two parts of the
 zipper `unzipped` and `zipped`; we start with a fully zipped list, and
-move elements to the zipped part by pulling the zipper down until the
+move elements to the unzipped part by pulling the zipper down until the
 entire list has been unzipped (and so the zipped half of the zipper is empty).
 
-<pre>
-type 'a list_zipper = ('a list) * ('a list);;
-
-let rec tz (z:char list_zipper) = 
-    match z with (unzipped, []) -> List.rev(unzipped) (* Done! *)
-               | (unzipped, 'S'::zipped) -> tz ((List.append unzipped unzipped), zipped) 
-               | (unzipped, target::zipped) -> tz (target::unzipped, zipped);; (* Pull zipper *)
-
-# tz ([], ['a'; 'b'; 'S'; 'd']);;
-- : char list = ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
-
-# tz ([], ['a'; 'S'; 'b'; 'S']);;
-- : char list = ['a'; 'a'; 'b'; 'a'; 'a'; 'b']
-</pre>
+       type 'a list_zipper = ('a list) * ('a list);;
+       
+       let rec tz (z : char list_zipper) =
+           match z with
+           | (unzipped, []) -> List.rev(unzipped) (* Done! *)
+           | (unzipped, 'S'::zipped) -> tz ((List.append unzipped unzipped), zipped)
+           | (unzipped, target::zipped) -> tz (target::unzipped, zipped);; (* Pull zipper *)
+       
+       # tz ([], ['a'; 'b'; 'S'; 'd']);;
+       - : char list = ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
+       
+       # tz ([], ['a'; 'S'; 'b'; 'S']);;
+       - : char list = ['a'; 'a'; 'b'; 'a'; 'a'; 'b']
 
 Note that this implementation enforces the evaluate-leftmost rule.
 Task completed.
 
 One way to see exactly what is going on is to watch the zipper in
 action by tracing the execution of `tz`.  By using the `#trace`
-directive in the Ocaml interpreter, the system will print out the
+directive in the OCaml interpreter, the system will print out the
 arguments to `tz` each time it is (recurcively) called.  Note that the
 lines with left-facing arrows (`<--`) show (recursive) calls to `tz`,
 giving the value of its argument (a zipper), and the lines with
 right-facing arrows (`-->`) show the output of each recursive call, a
-simple list.  
-
-<pre>
-# #trace tz;;
-t1 is now traced.
-# tz ([], ['a'; 'b'; 'S'; 'd']);;
-tz <-- ([], ['a'; 'b'; 'S'; 'd'])
-tz <-- (['a'], ['b'; 'S'; 'd'])         (* Pull zipper *)
-tz <-- (['b'; 'a'], ['S'; 'd'])         (* Pull zipper *)
-tz <-- (['b'; 'a'; 'b'; 'a'], ['d'])    (* Special step *)
-tz <-- (['d'; 'b'; 'a'; 'b'; 'a'], [])  (* Pull zipper *)
-tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']        (* Output reversed *)
-tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
-tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
-tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
-tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
-- : char list = ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd'] 
-</pre>
+simple list.
+
+       # #trace tz;;
+       t1 is now traced.
+       # tz ([], ['a'; 'b'; 'S'; 'd']);;
+       tz <-- ([], ['a'; 'b'; 'S'; 'd'])
+       tz <-- (['a'], ['b'; 'S'; 'd'])         (* Pull zipper *)
+       tz <-- (['b'; 'a'], ['S'; 'd'])         (* Pull zipper *)
+       tz <-- (['b'; 'a'; 'b'; 'a'], ['d'])    (* Special step *)
+       tz <-- (['d'; 'b'; 'a'; 'b'; 'a'], [])  (* Pull zipper *)
+       tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']        (* Output reversed *)
+       tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
+       tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
+       tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
+       tz --> ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
+       - : char list = ['a'; 'b'; 'a'; 'b'; 'd']
 
 The nice thing about computations involving lists is that it's so easy
 to visualize them as a data structure.  Eventually, we want to get to
 a place where we can talk about more abstract computations.  In order
 to get there, we'll first do the exact same thing we just did with
-concrete zipper using procedures.  
-
-Think of a list as a procedural recipe: `['a'; 'b'; 'S'; 'd']` 
-is the result of the computation `'a'::('b'::('S'::('d'::[])))` (or, in our old
-style, `make_list 'a' (make_list 'b' (make_list 'S' (make_list 'd' empty)))`).
-The recipe for constructing the list goes like this:
-
-<pre>
-(0)  Start with the empty list []
-(1)  make a new list whose first element is 'd' and whose tail is the list constructed in step (0)
-(2)  make a new list whose first element is 'S' and whose tail is the list constructed in step (1)
------------------------------------------
-(3)  make a new list whose first element is 'b' and whose tail is the list constructed in step (2)
-(4)  make a new list whose first element is 'a' and whose tail is the list constructed in step (3)
-</pre>
+concrete zipper using procedures.
+
+Think of a list as a procedural recipe: `['a'; 'b'; 'S'; 'd']` is the result of
+the computation `'a'::('b'::('S'::('d'::[])))` (or, in our old style,
+`make_list 'a' (make_list 'b' (make_list 'S' (make_list 'd' empty)))`). The
+recipe for constructing the list goes like this:
+
+>      (0)  Start with the empty list []  
+>      (1)  make a new list whose first element is 'd' and whose tail is the list constructed in step (0)  
+>      (2)  make a new list whose first element is 'S' and whose tail is the list constructed in step (1)  
+>      -----------------------------------------  
+>      (3)  make a new list whose first element is 'b' and whose tail is the list constructed in step (2)  
+>      (4)  make a new list whose first element is 'a' and whose tail is the list constructed in step (3)
 
 What is the type of each of these steps?  Well, it will be a function
 from the result of the previous step (a list) to a new list: it will
@@ -150,35 +137,35 @@ be a function of type `char list -> char list`.  We'll call each step
 (or group of steps) a **continuation** of the recipe.  So in this
 context, a continuation is a function of type `char list -> char
 list`.  For instance, the continuation corresponding to the portion of
-the recipe below the horizontal line is the function `fun (tail:char
+the recipe below the horizontal line is the function `fun (tail : char
 list) -> 'a'::('b'::tail)`.
 
 This means that we can now represent the unzipped part of our
 zipper---the part we've already unzipped---as a continuation: a function
-describing how to finish building the list.  We'll write a new
+describing how to finish building a list.  We'll write a new
 function, `tc` (for task with continuations), that will take an input
 list (not a zipper!) and a continuation and return a processed list.
 The structure and the behavior will follow that of `tz` above, with
 some small but interesting differences.  We've included the orginal
 `tz` to facilitate detailed comparison:
 
-<pre>
-let rec tz (z:char list_zipper) = 
-    match z with (unzipped, []) -> List.rev(unzipped) (* Done! *)
-               | (unzipped, 'S'::zipped) -> tz ((List.append unzipped unzipped), zipped) 
-               | (unzipped, target::zipped) -> tz (target::unzipped, zipped);; (* Pull zipper *)
-
-let rec tc (l: char list) (c: (char list) -> (char list)) =
-  match l with [] -> List.rev (c [])
-             | 'S'::zipped -> tc zipped (fun x -> c (c x))
-             | target::zipped -> tc zipped (fun x -> target::(c x));;
-
-# tc ['a'; 'b'; 'S'; 'd'] (fun x -> x);;
-- : char list = ['a'; 'b'; 'a'; 'b']
-
-# tc ['a'; 'S'; 'b'; 'S'] (fun x -> x);;
-- : char list = ['a'; 'a'; 'b'; 'a'; 'a'; 'b']
-</pre>
+       let rec tz (z : char list_zipper) =
+           match z with
+           | (unzipped, []) -> List.rev(unzipped) (* Done! *)
+           | (unzipped, 'S'::zipped) -> tz ((List.append unzipped unzipped), zipped)
+           | (unzipped, target::zipped) -> tz (target::unzipped, zipped);; (* Pull zipper *)
+       
+       let rec tc (l: char list) (c: (char list) -> (char list)) =
+           match l with
+           | [] -> List.rev (c [])
+           | 'S'::zipped -> tc zipped (fun x -> c (c x))
+           | target::zipped -> tc zipped (fun x -> target::(c x));;
+       
+       # tc ['a'; 'b'; 'S'; 'd'] (fun x -> x);;
+       - : char list = ['a'; 'b'; 'a'; 'b']
+       
+       # tc ['a'; 'S'; 'b'; 'S'] (fun x -> x);;
+       - : char list = ['a'; 'a'; 'b'; 'a'; 'a'; 'b']
 
 To emphasize the parallel, I've re-used the names `zipped` and
 `target`.  The trace of the procedure will show that these variables
@@ -196,13 +183,11 @@ point of the excercise, and it should be emphasized.  For instance,
 you can see this difference in the fact that in `tz`, we have to glue
 together the two instances of `unzipped` with an explicit (and
 relatively inefficient) `List.append`.
-In the `tc` version of the task, we simply compose `c` with itself: 
+In the `tc` version of the task, we simply compose `c` with itself:
 `c o c = fun x -> c (c x)`.
 
-Why use the identity function as the initial continuation?  Well, if
-you have already constructed the initial list `"abSd"`, what's the next
-step in the recipe to produce the desired result, i.e, the very same
-list, `"abSd"`?  Clearly, the identity continuation.
+A call `tc ['a'; 'b'; 'S'; 'd']` yields a partially-applied function; it still waits for another argument, a continuation of type `char list -> char list`. We have to give it an "initial continuation" to get started. Here we supply *the identity function* as the initial continuation. Why did we choose that? Well, if
+you have already constructed the initial list `"abSd"`, what's the desired continuation? What's the next step in the recipe to produce the desired result, i.e, the very same list, `"abSd"`?  Clearly, the identity function.
 
 A good way to test your understanding is to figure out what the
 continuation function `c` must be at the point in the computation when
@@ -234,4 +219,3 @@ The following section explores this connection.  We'll return to the
 list task after talking about generalized quantifiers below.
 
 
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