Haskell 有没有一种合理的方法来解压状态单子？

我想要一个函数，比如：

unzipState :: (MonadState s m) => m (a, b) -> (m a, m b)

它将进行一个（有状态）计算，返回一个元组，并返回两个（依赖）计算

当然，困难在于从一个或另一个计算中提取值会更新另一个计算中的状态

一个有用的（和激励性的）应用程序是Random monad，表示为

{-# LANGUAGE Rank2types #-}
import qualified System.Random as SR
import Control.Monad.State

type Random a = forall r. (State RandomGen r) => State r a

假设你有：

normal :: Random Double
-- implementation skipped

correlateWith :: Double -> Random (Double, Double) -> Random (Double, Double)
correlateWith rho w = do
                        (u, v) <- w
                        return $ (u, p * u + (1 - p * p) * v)

有没有明智的办法？我挣扎了一下，但什么也没做。胡格尔也帮不了什么忙

编辑

伟大的答案告诉我我的问题是不明确的。尽管如此，有人能解释一下为什么以下python实现（我认为是正确的，但没有经过太多测试）不能用Haskell翻译（有STrefs、闭包和其他我承认不懂的东西的魔力；-）：

我并不是说有状态代码可以用Haskell翻译，但我觉得理解为什么和什么时候（甚至在一个例子中）不能翻译会大大提高我的理解

edit2

现在一切都清楚了。函数f和g显然不是纯函数，因为它们的输出不仅取决于状态的值

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再次感谢

我不完全清楚您希望它如何工作——因为

correlateWith

对元组进行操作，所以相关变量独立地有什么意义？假设你这样做：

let x = normal
    y = normal
    (u, v) = unzipState $ correlateWith 0.5 $ liftM2 (,) x y
in do u1 <- u
      v1 <- v
      u2 <- u
      u3 <- u
      -- etc...

由于从

u

采样的值的数量根据

u1

而变化，这似乎表明绑定到

vs

的非一元值也会以某种方式追溯到

u1

上，这听起来像是哈斯克尔避免的那种距离上的鬼怪行为

我冒昧地猜测，您试图实现的功能不能简单地在一个简单的PRNG状态monad上进行改装，但可能还有其他选择。

不可能构造一个满足您需要的通用函数

unzipState

，如果只是因为您可能无法为其预期效果提供正式的规范。换句话说，假设您已经实现了一些函数

unzipState

。你怎么知道它是正确的？你必须证明它满足某些定律/方程，但这里的麻烦是首先要找到这些定律

虽然我想我理解你想做什么，但是

随机的
单子也清楚地说明了为什么不能做。要看到这一点，你必须放弃具体的实现<代码>类型随机A=…<代码>，并考虑由
给出的抽象解释。
v：：随机a
表示
v
是
a
类型值的概率分布

“绑定”操作
（>>=）：：Random a->（a->Random b）->Random b
只是从旧概率分布构造新概率分布的一种方法

现在，这意味着
unzipState
只返回一对概率分布，可用于构造其他概率分布。关键是，虽然
do
语法看起来很有启发性，但实际上你并没有对随机变量进行采样，你只是计算概率分布。随机变量可以关联，但概率分布不能



请注意，可以创建与随机变量相对应的不同monad
随机变量a
。但是，必须提前修复采样空间Ω。实施过程非常简单

type RandomVariable a = Ω -> a




如果希望同时使用随机变量和自动扩大样本空间的功能，则可能需要两个绑定操作

bind1 :: Random Ω a -> (a -> Random Ω b) -> Random Ω b
bind2 :: Random Ω1 a -> (a -> Random Ω2 b) -> Random (Ω1,Ω2) b

还有一些依赖类型的魔法来处理产品的扩散，比如
（Ω1，（Ω2，Ω3））
Haskell中有很多关于贝叶斯单子的相关内容。这里有一个参考：

另请参见本页提供的“纯功能性惰性非确定性编程”：

编辑：我也不明白为什么不能只给
correlateWith
以下类型签名，并直接在do块中运行它，而不是在let绑定中尝试“推送”随机状态。
correlateWith:：Double->Random Double->Random Double->Random（Double，Double）
我猜语义将与流的语义完全相同：数据流a=a:u=uniform:：Random A
和
v=uniform:：Random A
，那么
u=v=uniform
是非常正确的。请记住，这里有两个不同的概念：从样本空间Ω导出的随机变量，以及以概率加权的
A
类型的值集合（=概率分布）。你的
随机a
单子对应的是后者，而不是前者。同样可以将其实现为
随机a=[（a，概率）]
[如果不对
随机a
单子和你追求的特定效果进行形式化，恐怕讨论这个问题有点棘手。]你是
let x = normal
    y = normal
    (u, v) = unzipState $ correlateWith 0.5 $ liftM2 (,) x y
in do vs <- generateStream v
      u1 <- u
      if someCondition u1 then u else return u1
      -- etc...

type RandomVariable a = Ω -> a

bind1 :: Random Ω a -> (a -> Random Ω b) -> Random Ω b
bind2 :: Random Ω1 a -> (a -> Random Ω2 b) -> Random (Ω1,Ω2) b