Răspunsul scurt

case class Behavior[S](step: S => Behavior[S])

Răspuns lung (versiunea scurtă)

Terminalul F-Coalgebrelor sunt destul de cool.

Răspuns lung

Avertisment: o mulțime de sârmă ghimpată & co-banane, sau ceva...

Ok, deci, să presupunem că aveți conceptul de un functor F care surprinde ceea ce înseamnă că comportamentul tău "face ceva". În cele mai multe biblioteci este ceva de genul:

trait Functor[F[_]]:
  def map[A, B](fa: F[A])(f: A => B): F[B]

O F-coalgebra A este, în esență, doar o funcție de A pentru a F[A]:

trait FCoalg[F[_]: Functor, A]:
  def apply(a: A): F[A]

Acum, un terminal F-coalgebra T este o F-coalgebra care are în plus o proprietate care la fiecare alte F-coalgebra A există un morfism de mediere A => T (astfel că tot ceea ce face naveta, bla bla):

trait TerminalFCoalg[F[_]: Functor, T] extends FCoalg[F, T]:
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => T

Putem să-l pună în aplicare pentru arbitrare F? Se pare ca putem:

case class TerminalFCoalgCarrier[F[_]: Functor](
  step: () => F[TerminalFCoalgCarrier[F]]
)

given tfcImpl[F[_]: Functor]: TerminalFCoalg[F, TerminalFCoalgCarrier[F]] with
  def apply(a: TerminalFCoalgCarrier[F]): F[TerminalFCoalgCarrier[F]] = a.step()
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => TerminalFCoalgCarrier[F] = a =>
    TerminalFCoalgCarrier(() => summon[Functor[F]].map(coalg(a))(mediate(coalg)))

De dragul de-un exemplu concret, să vedem ce invenție pentru cele mai simple posibile functor Option:

given Functor[Option] with
  def map[A, B](fa: Option[A])(f: A => B): Option[B] = fa.map(f)

type ConaturalNumber = TerminalFCoalgCarrier[Option]

Se pare că terminalul F-coalgebra pentru Option sunt așa-numitele conatural numere. Acestea sunt de fapt numere naturale, plus infinit numărabile. Aceste lucruri sunt bine potrivite pentru reprezentarea lungimi de potențial infinit "click" procese.

Hai să-l încercați pe o mulțime finită de comportament:

enum WelshCounting:
  case Eeny
  case Meeny
  case Miny
  case Moe

object WelshCountingOptionCoalg extends FCoalg[Option, WelshCounting]:
  def apply(w: WelshCounting): Option[WelshCounting] =
    import WelshCounting._
    w match
      case Eeny => None
      case Meeny => Some(Eeny)
      case Miny => Some(Meeny)
      case Moe => Some(Miny)

val welshMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
  .mediate(WelshCountingOptionCoalg)

Acum, cele de mai sus utilaje automat ne oferă o modalitate universală de a traduce aceste cuvinte de numărare în conatural numere. Hai sa adaugi o metoda de ajutor pentru a descrie conatural numere (aproximativ):

def describe(c: ConaturalNumber): String =
  var counter = 0
  var curr = c
  while true do
    curr.step() match
      case None => return s"${counter}"
      case Some(next) =>
        if counter > 42 then
          return "probably infinite"
        else {
          counter += 1
          curr = next
        }
  throw new Error("We have counted to infinity, yay! :D")

Ceea ce nu-l arate pentru Welsh numărare cuvinte?

@main def demo(): Unit =
  for w <- WelshCounting.values do
    val conat = welshMediatingMorphism(w)
    println(s"${w} -> ${describe(conat)}")

// Eeny -> 0
// Meeny -> 1
// Miny -> 2
// Moe -> 3

Ok, e curat. Hai să încercăm un infinit clic proces cu un singur stat, care este succesorul de sine:

object LoopForever extends FCoalg[Option, Unit]:
  def apply(u: Unit) = Some(())

val loopForeverMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
    .mediate(LoopForever)

Cum ar descrie acum singur stat ()?

println(s"${()} -> ${describe(loopForeverMediatingMorphism(()))}")
// () -> probably infinite

Pare să funcționeze.

Cod complet:

trait Functor[F[_]]:
  def map[A, B](fa: F[A])(f: A => B): F[B]

trait FCoalg[F[_]: Functor, A]:
  def apply(a: A): F[A]

trait TerminalFCoalg[F[_]: Functor, T] extends FCoalg[F, T]:
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => T

case class TerminalFCoalgCarrier[F[_]: Functor](
  step: () => F[TerminalFCoalgCarrier[F]]
)

given tfcImpl[F[_]: Functor]: TerminalFCoalg[F, TerminalFCoalgCarrier[F]] with
  def apply(a: TerminalFCoalgCarrier[F]): F[TerminalFCoalgCarrier[F]] = a.step()
  def mediate[A](coalg: FCoalg[F, A]): A => TerminalFCoalgCarrier[F] = a =>
    TerminalFCoalgCarrier(() => summon[Functor[F]].map(coalg(a))(mediate(coalg)))

given Functor[Option] with
  def map[A, B](fa: Option[A])(f: A => B): Option[B] = fa.map(f)

type ConaturalNumber = TerminalFCoalgCarrier[Option]

def describe(c: ConaturalNumber): String =
  var counter = 0
  var curr = c
  while true do
    curr.step() match
      case None => return s"${counter}"
      case Some(next) =>
        if counter > 42 then
          return "probably infinite"
        else {
          counter += 1
          curr = next
        }
  throw new Error("We cannot count to infinity :(")

enum WelshCounting:
  case Eeny
  case Meeny
  case Miny
  case Moe

object WelshCountingOptionCoalg extends FCoalg[Option, WelshCounting]:
  def apply(w: WelshCounting): Option[WelshCounting] =
    import WelshCounting._
    w match
      case Eeny => None
      case Meeny => Some(Eeny)
      case Miny => Some(Meeny)
      case Moe => Some(Miny)

val welshMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
    .mediate(WelshCountingOptionCoalg)

object LoopForever extends FCoalg[Option, Unit]:
  def apply(u: Unit) = Some(())

val loopForeverMediatingMorphism =
  summon[TerminalFCoalg[Option, TerminalFCoalgCarrier[Option]]]
    .mediate(LoopForever)

@main def demo(): Unit =
  for w <- WelshCounting.values do
    val conat = welshMediatingMorphism(w)
    println(s"${w} -> ${describe(conat)}")

  println(s"${()} -> ${describe(loopForeverMediatingMorphism(()))}")