纯函数式数据结构（1996）是一份由Chris Okasaki撰写的经典论文，介绍了函数式编程中一种新型的数据结构。不同于传统的数据结构，纯函数式数据结构是基于不可变性的概念设计的。这意味着一旦数据结构被创建完成，它的状态就无法更改。这为多线程和并发编程提供了一种简单的解决方案，避免了通过锁和同步来处理并发问题的复杂性。
为了理解纯函数式数据结构的特点，我们需要首先明确一个概念：副作用。在一般的命令式编程中，我们使用变量来存储状态，并且我们需要改变这个状态来达到我们想要的效果。这种操作会带来副作用，会影响程序的其他部分。而在函数式编程中，我们不修改变量的状态，而是创建一个新的数据结构。这些新数据结构具有不变性质，不会更改已有的数据结构，也不会对其他部分产生影响。这种方式避免了程序的副作用，可以让代码更加简洁明了，更容易进行测试和重构。
在纯函数式数据结构中，查找、插入和删除操作是通过复制和递归来完成的。例如，在二叉查找树中，为了插入一个新节点，我们需要递归地访问树，并创建一棵新的树来包含新的节点。虽然这看起来效率很低，但是经过优化，这些操作可以在对数时间内完成，与传统的数据结构相当。然而，这些函数式的操作具有很高的可组合性，可以被组合成更复杂的结构，使得代码更加抽象和准确。
纯函数式数据结构具有另一个有趣的特点：持久性。它们可以保存它们的早期版本，这意味着我们可以轻松地回滚到之前的状态。因为数据结构是不可变的，所以这种回滚是通过创建新的数据结构而不是更改现有数据结构来完成的。这对于需要进行版本管理和回溯的应用程序非常有用，例如数据库和源代码管理系统。
总之，纯函数式数据结构是函数式编程中一个重要的概念，它们允许我们更加安全、简洁和抽象地编写代码。虽然这些数据结构看起来效率低下，但它们在实践中已经被证明非常有效，并且被广泛应用于函数式编程语言和函数式编程库中。如果你对函数式编程感兴趣，那么我强烈推荐您阅读Chris Okasaki的论文《纯函数式数据结构（1996）》，这是函数式编程的入门指南之一，可以帮助您更好地理解函数式编程中的数据结构和算法。
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