Haskell 的 QuickCheck 是一個強大的函式庫，用於隨機測試。它允許您定義屬性（properties），然後自動生成測試數據來檢查這些屬性是否為真。在某些情況下，您可能需要生成特定的有效（valid）或無效（invalid）數據來測試您的代碼。

以下是如何在 QuickCheck 中生成這兩種類型數據的快速指南。

生成有效數據

要生成有效數據，您需要定義一個滿足特定條件的生成器（generator）。例如，如果您有一個函數接受正整數，您可以定義一個只生成正整數的生成器。

import Test.QuickCheck

-- 生成正整數的生成器
positiveIntGen :: Gen Int
positiveIntGen = getPositive <$> arbitrary

-- 測試屬性，確保所有生成的數都是正數
prop_positiveInts :: Property
prop_positiveInts = forAll positiveIntGen (\n -> n > 0)

生成無效數據

生成無效數據類似於生成有效數據，但您需要確保生成器產生的數據不符合您的函數預期的有效輸入。

-- 生成負整數的生成器
negativeIntGen :: Gen Int
negativeIntGen = getNegative <$> arbitrary

-- 測試屬性，確保所有生成的數都是負數
prop_negativeInts :: Property
prop_negativeInts = forAll negativeIntGen (\n -> n < 0)

組合生成器

有時您可能需要生成更複雜的數據結構。在這種情況下，您可以組合多個生成器。

-- 生成一個由正整數和負整數組成的元組
posNegIntGen :: Gen (Int, Int)
posNegIntGen = (,) <$> positiveIntGen <*> negativeIntGen

-- 測試屬性，確保第一個元素是正數，第二個是負數
prop_posNegInts :: Property
prop_posNegInts = forAll posNegIntGen (\(pos, neg) -> pos > 0 && neg < 0)

自定義生成器

對於更複雜的數據類型，您可能需要編寫自定義生成器。

-- 生成 MyType 的生成器
data MyType = MyType Int String Bool
myTypeGen :: Gen MyType
myTypeGen = do
  n <- arbitrary :: Gen Int
  s <- arbitrary :: Gen String
  b <- arbitrary :: Gen Bool
  return $ MyType n s b

結論

使用 QuickCheck 的生成器，您可以靈活地創建各種測試數據，無論是有效的還是無效的。這使得您能夠全面地測試您的 Haskell 函數和程序，確保它們在各種情況下都能正確運行。這種方式亦能在其他程式語言上套用。