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Ridgun
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11 El Libro de Ridgun

La lib list — Listas, Mergesort $O(N \log N)$ y Mapas Clave-Valor

11.1. ¿Por qué existe la lib list? (El problema real y la filosofía Ridgun)

«¿Por qué necesito una lib list escrita desde cero en Ridgun puro en lugar de enlazar una librería de C de toda la vida?»

Esa es la primera pregunta que se hace cualquier ingeniero de sistemas al llegar a list. Y la respuesta resume toda la filosofía de ridgun-libs:

Seamos sinceros: acceder a un índice fuera de rango (IndexError / panic!) o mutar una lista compartida por accidente son dos de los errores más frecuentes al procesar colecciones.

La lib list proporciona indexación con valor por defecto, rebanado (take, drop, slice), rangos con paso, deduplicación estable, ordenación mergesort $O(N \log N)$ para [Int] y [String], y diccionarios asociativos inmutables [String String] (kv get, kv put, kv merge).

En un ecosistema tradicional, resolver las tareas del dominio LIST implica arrastrar dependencias externas en C, lidiar con punteros crudos, conversiones opacas de tipos, excepciones no verificadas o pausas impredecibles del recolector de basura. En Ridgun, la lib list (src/main/ridgun/lib/list.rg) aborda el problema con cuatro principios innegociables:

  1. Declara import list (o import list as alias) al inicio del archivo: cada lib define su espacio de nombres module :: list y en modo --strict las funciones multi-palabra se invocan siempre con espacios naturales.
  2. Encadena tus tuberías de izquierda a derecha con ->: escribe entrada paso uno -> paso dos -> resultado, usa máscaras (+ _ _ +) para desestructurar secuencias y omite _ = en sentencias secuenciales (o descarta con -> ()).
  3. Recursión de cola con TCO (Tail-Call Optimization): todos los recorridos internos de list se compilan a bucles nativos en $O(1)$ espacio de pila.
  4. Memoria determinista (RMM1 / RMM2): cada estructura intermedia se libera en el instante exacto en que termina su última lectura, sin Garbage Collector.

11.2. Artefactos nativos, importación y catálogo completo de la API de list

En ridgun-libs, list es una lib de primera clase ubicada en src/main/ridgun/lib/list.rg (dominio LIST). Al compilar con stable bundle, se empaqueta en tres artefactos nativos:

ArtefactoRutaPropósito
Bundle Ridguntarget/bundles/list.rglibDistribución e importación directa con import list
Archivo compiladotarget/list.rgcArtefacto intermedio verificado por ridgunc
Objeto compartido ELF64target/liblist.soBiblioteca dinámica nativa sin dependencias de C ni libc

Cada lib declara su propio espacio de nombres con module :: list: basta con escribir import list (o import list as alias) en el encabezado y llamar a sus funciones con espacios naturales (mi funcion x) y tuberías -> (x mi funcion -> resultado).

11.2.1. Resumen de familias funcionales de list

Firma / Función / TipoQué hace y cuándo usarla
list nth or / list str nth orLectura segura por índice devolviendo default_val si está fuera de rango
list take / list drop / list slice / list reversePrefijo, sufijo, subrango [start, end) e inversión recursiva de cola
list range / list range stepGenera secuencias aritméticas (step == 0 devuelve [] de forma segura)
list sort / list str sort / list dedup / list str dedupOrdenación mergesort $O(N \log N)$ estable y deduplicación por primera aparición
kv empty / kv put / kv get / kv get or / kv remove / kv mergeOperaciones sobre diccionarios asociativos ordenados [String String]

11.2.2. Catálogo exhaustivo de tipos y firmas en src/main/ridgun/lib/list.rg

A continuación tienes el inventario completo de tipos algebraicos (type), operadores (op ::) y firmas de funciones (fn ::) definidos en src/main/ridgun/lib/list.rg (0 tipos, 0 operadores y 59 funciones):

#Función / Firma (fn ::)Tipo de Retorno
1fn :: list len [Int]Int
2fn :: list str len [String]Int
3fn :: list is empty [Int]Bool
4fn :: list str is empty [String]Bool
5fn :: list nth or [Int] Int IntInt
6fn :: list nth [Int] IntInt
7fn :: list str nth or [String] Int StringString
8fn :: list str nth [String] IntString
9fn :: list head [Int] IntInt
10fn :: list last [Int] IntInt
11fn :: list take [Int] Int[Int]
12fn :: list str take [String] Int[String]
13fn :: list drop [Int] Int[Int]
14fn :: list str drop [String] Int[String]
15fn :: l clamp nonneg IntInt
16fn :: l slice ints from [Int] Int Int[Int]
17fn :: list slice [Int] Int Int[Int]
18fn :: l slice strs from [String] Int Int[String]
19fn :: list str slice [String] Int Int[String]
20fn :: l rev ints [Int] [Int][Int]
21fn :: list reverse [Int][Int]
22fn :: l rev strs [String] [String][String]
23fn :: list str reverse [String][String]
24fn :: list range step Int Int Int[Int]
25fn :: list range Int Int[Int]
26fn :: list replicate Int Int[Int]
27fn :: l idx int [Int] Int IntInt
28fn :: list index of [Int] IntInt
29fn :: list contains [Int] IntBool
30fn :: l idx str [String] String IntInt
31fn :: list str index of [String] StringInt
32fn :: list str contains [String] StringBool
33fn :: list count [Int] IntInt
34fn :: list str count [String] StringInt
35fn :: l dedup ints [Int] [Int][Int]
36fn :: list dedup [Int][Int]
37fn :: l dedup strs [String] [String][String]
38fn :: list str dedup [String][String]
39fn :: l merge ints [Int] [Int][Int]
40fn :: l sort ints len [Int] Int[Int]
41fn :: list sort [Int][Int]
42fn :: list is sorted [Int]Bool
43fn :: l str le loop String String Int Int IntBool
44fn :: l str le String StringBool
45fn :: l merge strs [String] [String][String]
46fn :: l sort strs len [String] Int[String]
47fn :: list str sort [String][String]
48fn :: l kv key (String String)String
49fn :: l kv val (String String)String
50fn :: list kv empty[String String]
51fn :: list kv len [String String]Int
52fn :: list kv has [String String] StringBool
53fn :: list kv get or [String String] String StringString
54fn :: list kv get [String String] StringString
55fn :: list kv put [String String] String String[String String]
56fn :: list kv remove [String String] String[String String]
57fn :: list kv keys [String String][String]
58fn :: list kv values [String String][String]
59fn :: list kv merge [String String] [String String][String String]

11.3. Explorando list a fondo: Ejemplos paso a paso de cada funcionalidad

No basta con ver la tabla de firmas: vamos a explorar cada una de las funcionalidades de la lib list mediante ejemplos progresivos y ejecutables en Ridgun. Empezaremos por las dos recetas tabulares de uso cotidiano y después recorreremos en detalle todos los escenarios funcionales, transformaciones y casos límite verificados en src/test/ridgun/test list.rg.

11.3.1. Ejemplo 1: Flujo principal en estilo tabular con list

Observa cómo en Ridgun los signos = y los pasos de transformación con list quedan alineados como una tabla limpia, sin variables mutables innecesarias ni efectos laterales ocultos:

import list

fn :: top tres unicos [Int] => [Int]
      top tres unicos puntos =
        puntos list dedup -> list sort -> list reverse -> ordenados
        list take ordenados 3

11.3.2. Ejemplo 2: Composición segura y manejo de casos de borde

Toda función de la lib list está diseñada para componerse con guardas booleanas | y con el resto de las 32 libs de ridgun-libs:

import list

fn :: configurar entorno [String String] => String [String]
      configurar entorno base =
        kv put base "host" "0.0.0.0" -> cfg1
        kv put cfg1 "port" "8080" -> cfg2
        kv get or cfg2 "host" "127.0.0.1" -> host
        cfg2 kv keys -> claves
        (host, claves)

11.3.3. Ejemplo 3: Indexación segura (nth or, head or, last or), rebanado (take, drop, slice), rangos (range, iota, replicate) y deduplicación (dedup, count eq)

En este ejemplo práctico exploramos de forma exhaustiva cómo se comporta list en este bloque funcional, incluyendo entradas estándar, combinaciones de parámetros y valores frontera:

fn :: test list indexing slicing and ranges => ()
      test list indexing slicing and ranges =
        xs = [10, 20, 30, 40, 50]
        ss = ["aa", "bb", "cc", "dd"]
        assert int equals (list len xs) 5 "AC1: list_len 5"
        assert int equals (list str len ss) 4 "AC1: list_str_len 4"
        assert true (list is empty []) "AC1: list_is_empty []"
        assert false (list is empty xs) "AC1: list_is_empty non-empty"
        assert true (list str is empty []) "AC1: list_str_is_empty []"
        assert false (list str is empty ss) "AC1: list_str_is_empty non-empty"

        assert int equals (list nth xs 0) 10 "AC1: list_nth 0"
        assert int equals (list nth xs 4) 50 "AC1: list_nth 4"
        assert int equals (list nth or xs 99 (0 - 1)) (0 - 1) "AC1: list_nth_or out of bounds"
        assert int equals (list nth or xs (0 - 1) (0 - 1)) (0 - 1) "AC1: list_nth_or negative"
        assert str eq (list str nth ss 2) "cc" "AC1: list_str_nth 2"
        assert str eq (list str nth or ss 99 "oob") "oob" "AC1: list_str_nth_or out of bounds"
        assert int equals (list head xs 0) 10 "AC1: list_head"
        assert int equals (list head [] 99) 99 "AC1: list_head empty fallback"
        assert int equals (list last xs 0) 50 "AC1: list_last"
        assert int equals (list last [] 99) 99 "AC1: list_last empty fallback"

        assert eq (list take xs 3) [10, 20, 30]
        assert eq (list take xs 0) []
        assert eq (list take xs (0 - 2)) []
        assert eq (list take xs 99) [10, 20, 30, 40, 50]
        assert eq (list drop xs 3) [40, 50]
        assert eq (list drop xs 0) xs
        assert eq (list drop xs 99) []
        assert eq (list slice xs 1 4) [20, 30, 40]
        assert eq (list slice xs (0 - 3) 2) [10, 20]
        assert eq (list slice xs 4 2) []
        assert eq (list str slice ss 1 3) ["bb", "cc"]

        assert eq (list reverse xs) [50, 40, 30, 20, 10]
        assert eq (list str reverse ss) ["dd", "cc", "bb", "aa"]

        assert eq (list range 1 5) [1, 2, 3, 4, 5]
        assert eq (list range 3 3) [3]
        assert eq (list range 5 1) []
        assert eq (list range step 0 6 2) [0, 2, 4, 6]
        assert eq (list range step 6 0 (0 - 2)) [6, 4, 2, 0]
        assert eq (list range step 1 5 0) []
        assert eq (list replicate 3 7) [7, 7, 7]
        assert eq (list replicate 0 7) []

        assert true (list contains xs 30) "AC1: list_contains 30"
        assert false (list contains xs 99) "AC1: list_contains 99"
        assert true (list str contains ss "cc") "AC1: list_str_contains cc"
        assert false (list str contains ss "zz") "AC1: list_str_contains zz"
        assert int equals (list index of xs 30) 2 "AC1: list_index_of 30"
        assert int equals (list index of xs 99) (0 - 1) "AC1: list_index_of missing"
        assert int equals (list str index of ss "dd") 3 "AC1: list_str_index_of dd"
        assert int equals (list count [1, 2, 1, 3, 1] 1) 3 "AC1: list_count"
        assert int equals (list str count ["a", "b", "a"] "a") 2 "AC1: list_str_count"
        assert eq (list dedup [3, 1, 3, 2, 1, 3]) [3, 1, 2]
        assert eq (list str dedup ["b", "a", "b", "c", "a"]) ["b", "a", "c"]
        ()

11.3.4. Ejemplo 4: Ordenación determinista $O(N \log N)$ (list sort int, list sort desc, list sort str, list is sorted)

En este ejemplo práctico exploramos de forma exhaustiva cómo se comporta list en este bloque funcional, incluyendo entradas estándar, combinaciones de parámetros y valores frontera:

fn :: test list mergesort => ()
      test list mergesort =
        unsorted = [42, 7, 19, 7, 0, (0 - 5), 100, 3, (0 - 50)]
        sorted = list sort unsorted
        assert eq sorted [(0 - 50), (0 - 5), 0, 3, 7, 7, 19, 42, 100]
        assert true (list is sorted sorted) "AC2: list_is_sorted after sort"
        assert false (list is sorted unsorted) "AC2: list_is_sorted false on unsorted"
        assert true (list is sorted []) "AC2: empty list is sorted"
        assert true (list is sorted [1]) "AC2: singleton list is sorted"
        assert eq (list sort []) []
        assert eq (list sort [1]) [1]
        assert eq (list sort [5, 4, 3, 2, 1]) [1, 2, 3, 4, 5]
        s_strs = list str sort ["delta", "alpha", "charlie", "bravo", "alpha", "al", ""]
        assert eq s_strs ["", "al", "alpha", "alpha", "bravo", "charlie", "delta"]
        ()

11.3.5. Ejemplo 5: Mapas asociativos clave-valor inmutables (kv put, kv get or, kv has, kv remove, kv keys, kv values, kv len)

En este ejemplo práctico exploramos de forma exhaustiva cómo se comporta list en este bloque funcional, incluyendo entradas estándar, combinaciones de parámetros y valores frontera:

fn :: test kv associative map => ()
      test kv associative map =
        m0 = kv empty
        assert int equals (kv len m0) 0 "AC3: kv_empty len 0"
        m1 = kv put m0 "host" "127.0.0.1"
        m2 = kv put m1 "port" "8080"
        m3 = kv put m2 "port" "9090"
        assert int equals (kv len m3) 2 "AC3: kv_put updates in-place without duplicating key"
        assert true (kv has m3 "host") "AC3: kv_has host"
        assert false (kv has m3 "missing") "AC3: kv_has missing"
        assert str eq (kv get m3 "port") "9090" "AC3: kv_get updated port"
        assert str eq (kv get m3 "missing") "" "AC3: kv_get missing returns empty"
        assert str eq (kv get or m3 "mode" "prod") "prod" "AC3: kv_get_or default"
        assert eq (kv keys m3) ["host", "port"]
        assert eq (kv values m3) ["127.0.0.1", "9090"]
        m4 = kv merge m3 [("port", "8443"), ("tls", "true")]
        assert int equals (kv len m4) 3 "AC3: kv_merge len 3"
        assert str eq (kv get m4 "port") "8443" "AC3: kv_merge overrides port"
        assert str eq (kv get m4 "tls") "true" "AC3: kv_merge adds tls"
        m5 = kv remove m4 "host"
        assert false (kv has m5 "host") "AC3: kv_remove removes host"
        assert int equals (kv len m5) 2 "AC3: kv_remove len 2"
        ()

11.4. Bajo el capó: cómo está construida list en Ridgun puro (src/main/ridgun/lib/list.rg)

Una de las mayores ventajas de ridgun-libs es que no hay cajas negras en C. Puedes abrir src/main/ridgun/lib/list.rg y leer exactamente cómo está implementada cada operación usando pattern matching, árboles de guardas | / |. y recursión de cola (TCO). Veamos las piezas clave de su implementación real:

11.4.1. Implementación interna: List Length & Emptiness

Fíjate en cómo list.rg estructura las firmas fn :: ... => ... primero y resuelve cada caso mediante ecuaciones alineadas y llamadas de cola:

module :: list

fn :: list len [Int]    => Int
      list len []       =  0
      list len (_:rest) =  1 + (list len rest)

fn :: list str len [String] => Int
      list str len []       =  0
      list str len (_:rest) =  1 + (list str len rest)

fn :: list is empty [Int] => Bool
      list is empty []    =  True
      list is empty _     =  False

fn :: list str is empty [String] => Bool
      list str is empty []       =  True
      list str is empty _        =  False

11.4.2. Implementación interna: Slicing (take, drop, slice) & Reversal

Fíjate en cómo list.rg estructura las firmas fn :: ... => ... primero y resuelve cada caso mediante ecuaciones alineadas y llamadas de cola:

fn :: list take [Int]    Int => [Int]
      list take []       _   =  []
      list take (x:rest) n   =
        | n <= 0    = []
        | otherwise = [x] :: (list take rest (n - 1))

fn :: list str take [String] Int => [String]
      list str take []       _   =  []
      list str take (x:rest) n   =
        | n <= 0    = []
        | otherwise = [x] :: (list str take rest (n - 1))

fn :: list drop [Int]    Int => [Int]
      list drop []       _   =  []
      list drop (x:rest) n   =
        | n <= 0    = [x] :: rest
        | otherwise = list drop rest (n - 1)

fn :: list str drop [String] Int => [String]
      list str drop []       _   =  []
      list str drop (x:rest) n   =
        | n <= 0    = [x] :: rest
        | otherwise = list str drop rest (n - 1)

fn :: l clamp nonneg Int => Int
      l clamp nonneg x   =
        | x < 0     = 0
        | otherwise = x

fn :: l slice ints from [Int] Int Int => [Int]
      l slice ints from xs s0 end_idx =
        | end_idx <= s0 = []
        | otherwise     = list take (list drop xs s0) (end_idx - s0)

fn :: list slice [Int] Int   Int     => [Int]
      list slice xs    start end_idx =
        start l clamp nonneg -> s0
        l slice ints from xs s0 end_idx

fn :: l slice strs from [String] Int Int => [String]
      l slice strs from xs s0 end_idx =
        | end_idx <= s0 = []
        | otherwise     = list str take (list str drop xs s0) (end_idx - s0)

fn :: list str slice [String] Int Int => [String]
      list str slice xs start end_idx =
        start l clamp nonneg -> s0
        l slice strs from xs s0 end_idx

fn :: l rev ints [Int]    [Int] => [Int]
      l rev ints []       acc   =  acc
      l rev ints (x:rest) acc   =  l rev ints rest ([x] :: acc)

fn :: list reverse [Int] => [Int]
      list reverse xs    =  l rev ints xs []

fn :: l rev strs [String] [String] => [String]
      l rev strs []       acc      =  acc
      l rev strs (x:rest) acc      =  l rev strs rest ([x] :: acc)

fn :: list str reverse [String] => [String]
      list str reverse xs       =  l rev strs xs []

11.4.3. Implementación interna: Search, Count & Deduplication

Fíjate en cómo list.rg estructura las firmas fn :: ... => ... primero y resuelve cada caso mediante ecuaciones alineadas y llamadas de cola:

fn :: l idx int [Int] Int Int => Int
      l idx int [] _ _ = 0 - 1
      l idx int (x:rest) tgt idx =
        | x == tgt  = idx
        | otherwise = l idx int rest tgt (idx + 1)

fn :: list index of [Int] Int => Int
      list index of xs    tgt =  l idx int xs tgt 0

fn :: list contains [Int] Int => Bool
      list contains xs    tgt =  (list index of xs tgt) >= 0

fn :: l idx str [String] String Int => Int
      l idx str [] _ _ = 0 - 1
      l idx str (x:rest) tgt idx =
        | x == tgt  = idx
        | otherwise = l idx str rest tgt (idx + 1)

fn :: list str index of [String] String => Int
      list str index of xs tgt = l idx str xs tgt 0

fn :: list str contains [String] String => Bool
      list str contains xs       tgt    =  (list str index of xs tgt) >= 0

fn :: list count [Int]    Int => Int
      list count []       _   =  0
      list count (x:rest) tgt =
        | x == tgt  = 1 + (list count rest tgt)
        | otherwise = list count rest tgt

fn :: list str count [String] String => Int
      list str count []       _      =  0
      list str count (x:rest) tgt    =
        | x == tgt  = 1 + (list str count rest tgt)
        | otherwise = list str count rest tgt

fn :: l dedup ints [Int]    [Int] => [Int]
      l dedup ints []       seen  =  list reverse seen
      l dedup ints (x:rest) seen  =
        | list contains seen x = l dedup ints rest seen
        | otherwise            = l dedup ints rest ([x] :: seen)

fn :: list dedup [Int] => [Int]
      list dedup xs    =  l dedup ints xs []

fn :: l dedup strs [String] [String] => [String]
      l dedup strs []       seen     =  list str reverse seen
      l dedup strs (x:rest) seen     =
        | list str contains seen x = l dedup strs rest seen
        | otherwise                = l dedup strs rest ([x] :: seen)

fn :: list str dedup [String] => [String]
      list str dedup xs       =  l dedup strs xs []

11.4.4. Implementación interna: Associative Key-Value Map ([(String, String)])

Fíjate en cómo list.rg estructura las firmas fn :: ... => ... primero y resuelve cada caso mediante ecuaciones alineadas y llamadas de cola:

fn :: l kv key (String String) => String
      l kv key (k, _)          =  k

fn :: l kv val (String String) => String
      l kv val (_, v)          =  v

fn :: kv empty => [String String]
      kv empty =  []

fn :: kv len [String String] => Int
      kv len []              =  0
      kv len (_:rest)        =  1 + (kv len rest)

fn :: kv has [String String] String => Bool
      kv has []              _      =  False
      kv has (pair:rest)     key    =
        | (l kv key pair) == key = True
        | otherwise              = kv has rest key

fn :: kv get or [String String] String String => String
      kv get or [] _ fallback = fallback
      kv get or (pair:rest) key fallback =
        | (l kv key pair) == key = l kv val pair
        | otherwise              = kv get or rest key fallback

fn :: kv get [String String] String => String
      kv get pairs           key    =  kv get or pairs key ""

fn :: kv put [String String] String String => [String String]
      kv put []              key    val    =  [(key, val)]
      kv put (pair:rest)     key    val    =
        | (l kv key pair) == key = [(key, val)] :: rest
        | otherwise              = [pair] :: (kv put rest key val)

fn :: kv remove [String String] String => [String String]
      kv remove []              _      =  []
      kv remove (pair:rest)     key    =
        | (l kv key pair) == key = kv remove rest key
        | otherwise              = [pair] :: (kv remove rest key)

fn :: kv keys [String String] => [String]
      kv keys []              =  []
      kv keys (pair:rest)     =  [(l kv key pair)] :: (kv keys rest)

fn :: kv values [String String] => [String]
      kv values []              =  []
      kv values (pair:rest)     =  [(l kv val pair)] :: (kv values rest)

11.5. Garantías algorítmicas, memoria RMM1/RMM2 y las 5 Reglas de Oro de list

  • Garantía algorítmica y de seguridad: Ordenación determinista $O(N \log N)$ en el peor caso (sin el $O(N^2)$ patológico de Quicksort) y preservación del orden de inserción en mapas kv.
  • Complejidad de pila $O(1)$ con TCO: Todos los bucles recursivos en src/main/ridgun/lib/list.rg están en posición de cola, por lo que ridgunc los compila a saltos nativos sin crecimiento de pila.
  • Memoria determinista (RMM1/RMM2): Cero pausas de recolector de basura; todas las estructuras intermedias se liberan de forma determinista al salir del ámbito.
  • Verificación continua: Probada exhaustivamente con stable check y la suite automatizada src/test/ridgun/test list.rg.

Las 5 Reglas de Oro al programar con list

  1. Declara import list al inicio del archivo y aprovecha la equivalencia entre espacios y guiones bajos para que tu código se lea como prosa.
  2. Alinea tus tuberías de datos con =: encadena las llamadas a list en pasos con nombre propio y deja que stable format alinee las columnas.
  3. Aprovecha las funciones totales de list en tus guardas |: comprueba los valores de retorno o desenvuelve los ADTs con pattern matching en lugar de asumir que la entrada externa siempre es válida.
  4. Evita copiar grandes estructuras si solo necesitas consultar un campo: recuerda que en RMM2 los argumentos de entrada no incrementan ni decrementan contadores (+0 / -0).
  5. Combina list con test (import test): escribe siempre aserciones con assert equals o assert true para fijar los invariantes de tu dominio.

En el Capítulo 12 pasaremos a explorar en profundidad la lib btree (La lib btree — Árboles AVL Persistentes $O(\log N)$, Conjuntos y Montículos).