让下面的“｛|a|m｝”表示一些一元数据。宣传以下内容的数据类型：

        (I got an a!)
          /        
    {| a |m}

函数f知道如何创建monad，只要它有一个a：

       (Hi f! What should I be?)
                      /
(You?. Oh, you'll be /
 that data there.)  /
 /                 /  (I got a b.)
|    --------------      |
|  /                     |
f a                      |
  |--later->       {| b |m}

在这里，我们看到函数f试图评估monad，但遭到了谴责。

(Hmm, how do I get that a?)
 o       (Get lost buddy.
o         Wrong type.)
o       /
f {| a |m}

函数f通过使用>>=找到提取a的方法。

        (Muaahaha. How you 
         like me now!?)       
    (Better.)      \
        |     (Give me that a.)
(Fine, well ok.)    |
         \          |
   {| a |m}   >>=   f

殊不知，monad和>>=勾结在一起。

            (Yah got an a for me?)       
(Yeah, but hey    | 
 listen. I got    |
 something to     |
 tell you first   |
 ...)   \        /
         |      /
   {| a |m}   >>=   f

但他们实际上在谈论什么？嗯，这取决于单子。仅仅抽象地谈论用处有限；你必须对特定的单子有一些经验，才能充实理解。

例如，数据类型Maybe

 data Maybe a = Nothing | Just a

有一个monad实例，其行为如下。。。

其中，如果情况只是

            (Yah what is it?)       
(... hm? Oh,      |
forget about it.  |
Hey a, yr up.)    | 
            \     |
(Evaluation  \    |
time already? \   |
Hows my hair?) |  |
      |       /   |
      |  (It's    |
      |  fine.)  /
      |   /     /    
   {| a |m}   >>=   f

但对于Nothing的情况

        (Yah what is it?)       
(... There      |
is no a. )      |
  |        (No a?)
(No a.)         |
  |        (Ok, I'll deal
  |         with this.)
   \            |
    \      (Hey f, get lost.) 
     \          |   ( Where's my a? 
      \         |     I evaluate a)
       \    (Not any more  |
        \    you don't.    |
         |   We're returning
         |   Nothing.)   /
         |      |       /
         |      |      /
         |      |     /
   {| a |m}   >>=   f      (I got a b.)
                    |  (This is   \
                    |   such a     \
                    |   sham.) o o  \
                    |               o|
                    |--later-> {| b |m}

因此，如果Maye monad实际上包含它所宣传的a，则它允许计算继续，但如果不包含，则中止计算。然而，结果仍然是一段单元数据，尽管不是f的输出。因此，Maye monad用于表示失败的上下文。

不同的单子叶植物表现不同。列表是具有一元实例的其他类型的数据。它们的行为如下：

(Ok, here's your a. Well, its
 a bunch of them, actually.)
  |
  |    (Thanks, no problem. Ok
  |     f, here you go, an a.)
  |       |
  |       |        (Thank's. See
  |       |         you later.)
  |  (Whoa. Hold up f,      |
  |   I got another         |
  |   a for you.)           |
  |       |      (What? No, sorry.
  |       |       Can't do it. I 
  |       |       have my hands full
  |       |       with all these "b" 
  |       |       I just made.) 
  |  (I'll hold those,      |
  |   you take this, and   /
  |   come back for more  /
  |   when you're done   / 
  |   and we'll do it   / 
  |   again.)          /
   \      |  ( Uhhh. All right.)
    \     |       /    
     \    \      /
{| a |m}   >>=  f  

在这种情况下，该函数知道如何从其输入生成列表，但不知道如何处理额外的输入和额外的列表。bind>>=，通过组合多个输出帮助f。我通过这个例子来说明，当>>=负责提取a时，它也可以访问f的最终绑定输出。事实上，除非它知道最终输出具有相同类型的上下文，否则它永远不会提取任何a。

还有其他monad用于表示不同的上下文。下面是一些其他特征。IO monad实际上没有a，但它认识一个人，会为你拿到a。州立大学圣莫尼德分校有一个秘密的圣莫尼德，它会把圣莫尼德藏在桌子下面给f，尽管f只是来要求一个a。

所有这一切的关键是，任何类型的数据如果声明自己是Monad，都会声明某种上下文来从Monad中提取值。从这一切中获得的巨大收益？好吧，用某种上下文来进行计算是很容易的。然而，当将多个上下文负载的计算串联在一起时，可能会变得混乱。monad操作负责解决上下文的交互，因此程序员不必这样做。

注意，>>=的使用通过从f中移除一些自主权来缓解混乱。也就是说，例如，在上面的Nothing情况下，f不再能够决定在Nothing的情况下要做什么；它被编码为>>=。这就是权衡。如果f有必要决定在Nothing的情况下做什么，那么f应该是从Maybe a到Maybe b的函数。在这种情况下，也许是monad是无关紧要的。

然而，请注意，有时数据类型不会导出它的构造函数（看看你的IO），如果我们想使用广告值，我们别无选择，只能使用它的monadic接口。

monad是一种具有两个操作的数据类型：>>=（又名bind）和return（又名unit）。return接受一个任意值并用它创建monad的实例。>>=接受monad的一个实例并在其上映射一个函数。（您已经可以看到monad是一种奇怪的数据类型，因为在大多数编程语言中，您无法编写一个接受任意值并从中创建类型的函数。monad使用一种参数多态性。）

在Haskell表示法中，monad接口是

class Monad m where
  return :: a -> m a
  (>>=) :: forall a b . m a -> (a -> m b) -> m b

这些操作应该遵守某些“法则”，但这并不是非常重要的：“法则”只是将操作的合理实现行为化（基本上，>>=和return应该就如何将值转换为monad实例达成一致，并且>>=是关联的）。

Monad不仅仅是关于状态和I/O：它们抽象了一种常见的计算模式，包括处理状态、I/O、异常和非确定性。可能最容易理解的单子是列表和选项类型：

instance Monad [ ] where
    []     >>= k = []
    (x:xs) >>= k = k x ++ (xs >>= k)
    return x     = [x]

instance Monad Maybe where
    Just x  >>= k = k x
    Nothing >>= k = Nothing
    return x      = Just x

其中[]和：是列表构造函数，++是串联运算符，Just和Nothing是Maybe构造函数。这两个monad都在各自的数据类型上封装了常见的有用的计算模式（请注意，两者都与副作用或I/O无关）。

你真的需要写一些非平凡的Haskell代码来理解monad的含义以及它们为什么有用。

Monoid似乎可以确保在Monoid和受支持的类型上定义的所有操作始终返回Monoid内部的受支持类型。任何数字+任何数字=一个数字，没有错误。

而除法接受两个分数，并返回一个分数，该分数在haskell somewhy中将除以零定义为无穷大（恰好是分数somewhy）。。。

在任何情况下，Monads似乎只是一种确保您的操作链以可预测的方式运行的方法，而一个声称为Num->Num的函数，由另一个用x调用的Num->Num的函数组成，并不意味着发射导弹。

另一方面，如果我们有一个功能可以发射导弹，我们可以将它与其他功能组合起来，也可以发射导弹。

在Haskell中，main的类型是IO（）或IO[（）]，这种区分很奇怪，我不会讨论它，但我认为会发生以下情况：

如果我有main，我希望它做一系列动作，我运行程序的原因是产生一个效果——通常是通过IO。因此，我可以将IO操作串联在一起，以便——做IO，而不是其他。

如果我尝试做一些不“返回IO”的事情，程序会抱怨链不流动，或者基本上“这与我们正在尝试做的事情有什么关系——IO动作”，这似乎迫使程序员保持思路，不偏离并思考发射导弹，同时创建排序算法——不流动。

基本上，Monads似乎是编译器的一个提示，“嘿，你知道这个函数在这里返回一个数字，它实际上并不总是有效的，它有时会产生一个number，有时什么都没有，请记住这一点”。知道了这一点，如果你试图断言一个单元动作，单元动作可能会作为一个编译时异常，说“嘿，这实际上不是一个数字，这可能是一个数字。但你不能假设这一点。做一些事情以确保流是可接受的。”这在一定程度上防止了不可预测的程序行为。

似乎monad不是关于纯粹性，也不是关于控制，而是关于维护一个类别的身份，在这个类别上，所有行为都是可预测和定义的，或者不编译。当你被要求做某事时，你不能什么都不做，如果你被要求什么都不干（可见），你也不能做。

我能想到的Monads的最大原因是——看看程序/OOP代码，你会发现你不知道程序从哪里开始，也不知道程序的结束，你看到的只是大量的跳跃和大量的数学、魔法和导弹。您将无法维护它，如果可以的话，您将花费大量的时间来思考整个程序，然后才能理解其中的任何部分，因为在这种情况下，模块化是基于代码的相互依赖的“部分”，其中代码被优化为尽可能相关，以保证效率/相互关系。单子是非常具体的，并且通过定义得到了很好的定义，并确保程序流程可以进行分析，并隔离难以分析的部分——因为它们本身就是单子。monad似乎是一个“可理解的单元，它在完全理解时是可预测的”——如果你理解“可能”monad，那么它除了“可能”之外就没有可能做任何事情，这看起来微不足道，但在大多数非monad代码中，一个简单的函数“helloworld”可以发射导弹，什么都不做，或者摧毁宇宙，甚至扭曲时间——我们不知道也不能保证它是什么样子。一个单子保证它就是什么样子。这是非常强大的。

“现实世界”中的所有事物似乎都是单子，因为它受到防止混淆的明确可观察规律的约束。这并不意味着我们必须模仿这个对象的所有操作来创建类，相反，我们可以简单地说“一个正方形就是一个正方形”，只不过是一个正方形，甚至不是矩形或圆形，和“一个正方形的面积是它现有维度的长度乘以它自身的面积。无论你有什么正方形，如果它是2D空间中的正方形，它的面积绝对不能是任何东西，只有它的长度平方，这几乎是微不足道的。这是非常强大的，因为我们不需要断言我们的世界是这样的，我们只需要使用现实的含义来预测它。”防止我们的节目偏离轨道。

我几乎可以肯定是错的，但我认为这可以帮助一些人，所以希望它能帮助一些人。

但是，你本可以发明蒙纳斯！

sigfpe说：但所有这些都将单子介绍为需要解释的深奥的东西。但我想说的是，它们一点都不深奥。事实上，面对函数式编程中的各种问题，你会不可避免地被引向某些解决方案，所有这些都是单子的例子。事实上，如果你还没有发明，我希望你现在就发明它们。这是注意到所有这些解决方案实际上都是变相的相同解决方案的一小步。读完这篇文章后，你可能会更好地理解单子上的其他文档，因为你会发现你所看到的一切都是你已经发明的。monads试图解决的许多问题都与副作用有关。因此，我们将从它们开始。（请注意，monad让您做的不仅仅是处理副作用，特别是许多类型的容器对象都可以被视为monad。monad的一些介绍发现，很难协调monad的这两种不同用法，并且只关注其中一种。）在命令式编程语言（如C++）中，函数的行为与数学函数完全不同。例如，假设我们有一个C++函数，它接受一个浮点参数并返回一个浮点结果。从表面上看，它可能有点像一个将实数映射到实数的数学函数，但C++函数可以做的不仅仅是返回一个依赖于其参数的数字。它可以读取和写入全局变量的值，也可以将输出写入屏幕并接收用户的输入。然而，在纯函数语言中，函数只能读取在其参数中提供给它的内容，而它对世界产生影响的唯一方式是通过它返回的值。

另一种尝试是解释monad，只使用Python列表和map函数。我完全接受这不是一个完整的解释，但我希望它能触及核心概念。

我从Monads上的funfunfunction视频和Learn You A Haskell章节“为了几个Monads更多”中得到了这一点的基础。我强烈推荐观看funfunfunction视频。

最简单的是，Monad是具有map和flatMap函数（在Haskell中绑定）的对象。有一些额外的必需财产，但这些是核心属性。

flatMap“展平”map的输出，对于列表，这只是连接列表的值，例如。

concat([[1], [4], [9]]) = [1, 4, 9]

因此，在Python中，我们基本上可以通过以下两个函数实现Monad：

def flatMap(func, lst):
    return concat(map(func, lst))

def concat(lst):
    return sum(lst, [])

func是任何接受值并返回列表的函数。

lambda x: [x*x]

解释

为了清楚起见，我通过一个简单的函数在Python中创建了concat函数，该函数将列表相加，即[]+[1]+[4]+[9]=[1，4，9]（Haskell有一个原生的concat方法）。

我假设你知道地图功能是什么，例如：

>>> list(map(lambda x: [x*x], [1,2,3]))
[[1], [4], [9]]

展平是Monad的关键概念，对于每个作为Monad的对象，这种展平允许您获得Monad中包裹的值。

现在我们可以呼叫：

>>> flatMap(lambda x: [x*x], [1,2,3])
[1, 4, 9]

这个lambda取一个值x并将其放入一个列表中。monad适用于从值到monad类型的任何函数，所以在本例中是列表。

这是你的monad定义。

我认为为什么它们有用的问题已经在其他问题中得到了回答。

更多说明

其他不是列表的例子有JavaScript Promise，它有then方法，JavaScript Streams有flatMap方法。

因此Promise和Streams使用了一个稍微不同的函数，它将Stream或Promise展平，并从内部返回值。

Haskell列表monad具有以下定义：

instance Monad [] where  
    return x = [x]  
    xs >>= f = concat (map f xs)  
    fail _ = [] 

即有三个函数return（不要与大多数其他语言中的return混淆）、>>=（flatMap）和fail。

希望您能看到以下两者之间的相似之处：

xs >>= f = concat (map f xs)

and:

def flatMap(f, xs):
    return concat(map(f, xs))

这个答案从一个激励性的例子开始，通过这个例子，得出一个单子的例子，并正式定义了“单子”。

考虑伪代码中的这三个函数：

f(<x, messages>) := <x, messages "called f. ">
g(<x, messages>) := <x, messages "called g. ">
wrap(x)          := <x, "">

f采用<x，messages>形式的有序对，并返回一个有序对。它保持第一项不变，并在第二项后面附加“called f.”。与g相同。

您可以组合这些函数并获得原始值，以及显示函数调用顺序的字符串：

  f(g(wrap(x)))
= f(g(<x, "">))
= f(<x, "called g. ">)
= <x, "called g. called f. ">

您不喜欢f和g负责将自己的日志消息附加到先前的日志信息。（为了论证起见，想象一下，f和g必须对这对中的第二项执行复杂的逻辑，而不是附加字符串。在两个或多个不同的函数中重复这种复杂的逻辑会很痛苦。）

您更喜欢编写更简单的函数：

f(x)    := <x, "called f. ">
g(x)    := <x, "called g. ">
wrap(x) := <x, "">

但看看当你编写它们时会发生什么：

  f(g(wrap(x)))
= f(g(<x, "">))
= f(<<x, "">, "called g. ">)
= <<<x, "">, "called g. ">, "called f. ">

问题是，将一对传递到函数中并不能得到所需的结果。但如果你可以将一对输入到函数中呢：

  feed(f, feed(g, wrap(x)))
= feed(f, feed(g, <x, "">))
= feed(f, <x, "called g. ">)
= <x, "called g. called f. ">

将feed（f，m）读为“feed m into f”。要将一对＜x，messages＞输入函数f，需要将x传递给f，从f中获取＜y，messages〕，并返回＜y，message message＞。

feed(f, <x, messages>) := let <y, message> = f(x)
                          in  <y, messages message>

请注意，当您对函数执行三项操作时会发生什么：

首先：如果包装一个值，然后将结果对送入函数：

  feed(f, wrap(x))
= feed(f, <x, "">)
= let <y, message> = f(x)
  in  <y, "" message>
= let <y, message> = <x, "called f. ">
  in  <y, "" message>
= <x, "" "called f. ">
= <x, "called f. ">
= f(x)

这与将值传递给函数相同。

第二：如果你把一对放进包装里：

  feed(wrap, <x, messages>)
= let <y, message> = wrap(x)
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = <x, "">
  in  <y, messages message>
= <x, messages "">
= <x, messages>

这不会改变这对。

第三：如果定义了一个函数，该函数将x和g（x）输入f：

h(x) := feed(f, g(x))

并向其中输入一对：

  feed(h, <x, messages>)
= let <y, message> = h(x)
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = feed(f, g(x))
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = feed(f, <x, "called g. ">)
  in  <y, messages message>
= let <y, message> = let <z, msg> = f(x)
                     in  <z, "called g. " msg>
  in <y, messages message>
= let <y, message> = let <z, msg> = <x, "called f. ">
                     in  <z, "called g. " msg>
  in <y, messages message>
= let <y, message> = <x, "called g. " "called f. ">
  in <y, messages message>
= <x, messages "called g. " "called f. ">
= feed(f, <x, messages "called g. ">)
= feed(f, feed(g, <x, messages>))

这与将对输入g和将所得对输入f相同。

你有大部分的单子。现在您只需要了解程序中的数据类型。

<x，“称为f”>是什么类型的值？这取决于x是什么类型的值。如果x是t类型的，那么你的对就是“t和字符串对”类型的值了。称之为M型。

M是一个类型构造器：M本身并不表示一个类型，但一旦你用一个类型填空，M _就表示一个。M int是一对int和一个字符串。M字符串是一对字符串和一个字符串。等

恭喜你，你已经创建了monad！

形式上，你的monad是元组＜M，feed，wrap＞。

monad是一个元组＜M，feed，wrap＞，其中：

M是类型构造函数。feed接受一个（函数接受一个t并返回一个M u）和一个M t并返回M u。wrap接受一个v并返回一个M v。

t、 u和v是可以相同也可以不同的任意三种类型。单子满足您为特定单子证明的三个财产：

将包裹的t送入函数与将未包裹的t传入函数相同。形式上：饲料（f，包装（x））=f（x）将M t喂入包装物对M t没有任何影响。形式上：进给（包裹，m）=m将一个M t（称为M）输入一个函数将t传递到g从g得到一个M u（称为n）将n输入f与m进g从g得到n将n输入f形式上：饲料（h，m）=饲料（f，饲料（g，m）），其中h（x）：=饲料（f，g（x））

通常，feed称为bind（在Haskell中为AKA>>=），wrap称为return。