歡迎來到Lisp的世界

范式(form)

你可以通過使用Lisp而學(xué)習(xí)它,這是千真萬確的,因?yàn)長isp是交互式語言. 任何 Lisp系統(tǒng)都包含一個(gè)叫做頂層(toplevel)的交互式前端. 你在頂層中輸入Lisp表達(dá)式,系統(tǒng)打印它們的值. Lisp通常打印一個(gè)提示符表示它正在等待你的輸入. 許多Common Lisp的實(shí)現(xiàn)用 作為頂層提示符. 我們?cè)谶@兒也用此符號(hào). 最簡(jiǎn)單的Lisp表達(dá)式之一是一個(gè)整數(shù). 如果我們?cè)谔崾痉竺孑斎?,

> 1
1
>

> (+ 2 3)
5

2 + 3 + 4

> (+ 2 3 4)

> (+)
0
> (+ 2)
2
> (+ 2 3)
5
> (+ 2 3 4)
9
> (+ 2 3 4 5)
14

> (/ (- 7 1) (- 4 2))
3

        2   (+ 2 3)   (+ 2 3 4)   (/ (- 7 1) (- 4 2))

求值

1. 首先變?cè)獜淖笾劣冶磺笾? 在此例中,每個(gè)變?cè)笾档阶陨?所以變?cè)闹捣謩e是2和3.
2. 變?cè)闹祩鹘o以操作符命名的函數(shù). 在此例中,即+函數(shù),它返回5.

1. Lisp計(jì)算(- 7 1): 7求值為7,1求值為1. 它們被傳給函數(shù)-,它返回6.
2. Lisp計(jì)算(- 4 2): 4求值為4,2求值為2. 它們被傳給函數(shù)-,它返回2.
3. 6和2的值傳給函數(shù)/,它返回3.

> (quote (+ 3 5))
(+ 3 5)

> '(+ 3 5)
(+ 3 5)

> (/ 1 0)
Error: Division by zero.
Options: :abort, :backtrace
>> :abort
>

數(shù)據(jù)

> 'Artichoke
ARTICHOKE

> '(my 3 "Sons")
(MY 3 "Sons")
> '(the list (a b c) has 3 elements)
(THE LIST (A B C) HAS 3 ELEMENTS)

> (list 'my (+ 2 1) "Sons")
(MY 3 "Sons")

> (list '(+ 2 1) (+ 2 1))
((+ 2 1) 3)

> ()
NIL
> nil
NIL

表的操作

> (cons 'a '(b c d))
(A B C D)

> (cons 'a (cons 'b nil))
(A B)
> (list 'a 'b)
(A B)

> (car '(a b c))
A
> (cdr '(a b c))
(B C)

> (car (cdr (cdr '(a b c d))))
C

> (third '(a b c d))
C

真值

> (listp '(a b c))
T

> (listp 27)
NIL

> (null nil)
T

> (not nil)
T

> (if (listp '(a b c))
(+ 1 2)
(+ 5 6))
3
> (if (listp 27)
(+ 1 2)
(+ 5 6))
11

> (if (listp 27)
(+ 2 3))
NIL

> (if 27 1 2)
1

> (and t (+ 1 2))
3

函數(shù)

> (defun our-third (x)
(car (cdr (cdr x))))
OUR-THIRD

> (our-third '(a b c d))
C

> (> (+ 1 4) 3)
T

> (defun sum-greater (x y z)
(> (+ x y) z))
SUM-GREATER
> (sum-greater 1 4 3)
T

遞歸

(defun our-member (obj lst)
(if (null lst)
nil
(if (eql (car lst) obj)
lst
(our-member obj (cdr lst)))))

> (our-member 'b '(a b c))
(B C)
> (our-member 'z '(a b c))
NIL

1. 首先檢查lst是否為空. 如果是空的,顯然obj不是它的成員,我們做完了.
2. 否則如果obj是lst的第一個(gè)元素,它就是成員
3. 否則只有當(dāng)obj是lst其余部分的成員時(shí),它才是lst的成員.

1. 取得一份文獻(xiàn)
2. 查找有關(guān)人口變化的信息
3. 如果該文獻(xiàn)提到其它可能有用的文獻(xiàn),檢查它們

閱讀Lisp

(defun our-member (obj lst) (if (null lst) nil (if
(eql (car lst) obj) lst (our-member obj (cdr lst)))))

defun our-member (obj lst)
if null lst
nil
if eql (car lst) obj
lst
our-member obj (cdr lst)

輸入和輸出

> (format t "~A plus ~A equals ~A.~%" 2 3 (+ 2 3))
2 plus 3 equals 5.
NIL

(defun askem (string)
(format t "~A" string)
(read))

> (askem "How old are you? ")
How old are you? 29
29

變量

> (let ((x 1) (y 2))
(+ x y))
3

(defun ask-number ()
(format t "Please enter a number. ")
(let ((val (read)))
(if (numberp val)
val
(ask-number))))

> (ask-number)
Please enter a number. a
Please enter a number. (ho hum)
Please enter a number. 52
52

> (defparameter *glob* 99)
*GLOB*

(defconstant limit (+ *glob* 1))

> (boundp '*glob*)
T

賦值

> (setf *glob* 98)
98
> (let ((n 10))
(setf n 2)
n)
2

> (setf x (list 'a 'b 'c))
(A B C)

> (setf (car x) 'n)
N
> x
(N B C)

(setf a b
c d
e f)

(setf a b)
(setf c d)
(setf e f)

函數(shù)化編程法

> (setf lst '(c a r a t))
(C A R A T)
> (remove 'a lst)
(C R T)

> lst
(C A R A T)

(setf x (remove 'a x))

迭代

(defun show-squares (start end)
(do ((i start (+ i 1)))
((> i end) 'done)
(format t "~A ~A~%" i (* i i))))

> (show-squares 2 5)
2 4
3 9
4 16
5 25
DONE

        (variable initial update)

(defun show-squares (i end)
(if (> i end)
'done
(progn
(format t "~A ~A~%" i (* i i))
(show-squares (+ i 1) end))))

(defun our-length (lst)
(let ((len 0))
(dolist (obj lst)
(setf len (+ len 1)))
len))

(defun our-length (lst)
(if (null lst)
0
(+ (our-length (cdr lst)) 1)))

函數(shù)作為對(duì)象

> (function +)
#<Compiled-Function + 17BA4E>

> #'+
#<Compiled-Function + 17BA4E>

> (apply #'+ '(1 2 3))
6
> (+ 1 2 3)
6

> (apply #'+ 1 2 '(3 4 5))
15

> (funcall #'+ 1 2 3)
6

(lambda (x y)
(+ x y))

> ((lambda (x) (+ x 100)) 1)
101

> (funcall #'(lambda (x) (+ x 100))
1)
101

(lambda (x) (+ x 100))

((x) (+ x 100))

類型

> (typep 27 'integer)
T

展望

1. Lisp是交互式語言. 如果你在頂層輸入表達(dá)式,Lisp會(huì)打印它的值.
2. Lisp程序由表達(dá)式組成. 表達(dá)式可以是一個(gè)原子,或是一個(gè)表, 表的第一個(gè)元素是操作符,后面跟著零個(gè)或多個(gè)自變量. 前綴表達(dá)式意味著操作符可接受任意多個(gè)自變量.
3. Common Lisp函數(shù)調(diào)用的求值規(guī)則:從左至右對(duì)自變量求值,然后把這些值傳給由操作符表示的函數(shù). quote有它自己的求值規(guī)則:它原封不動(dòng)地返回自變量.
4. 除了通常的數(shù)據(jù)類型,Lisp還有符號(hào)和表. 由于Lisp程序由表組成,很容易編寫能寫程序的程序.
5. 三個(gè)基本的表處理函數(shù)是cons:它創(chuàng)造一個(gè)表;car:它返回表的頭一個(gè)元素; cdr:它返回第一個(gè)元素之后的所有東西.
6. 在Common Lisp里, t表示真,nil表示偽. 在邏輯上下文中,除了nil之外的任何東西都算作真. 基本的條件語句是if. and和or操作符就象條件語句.
7. Lisp主要是由函數(shù)構(gòu)成的. 你可用defun來定義新的函數(shù).
8. 調(diào)用自己的函數(shù)是遞歸的. 遞歸函數(shù)應(yīng)該被認(rèn)為是一個(gè)過程而不是機(jī)器.
9. 括號(hào)不是個(gè)問題,因?yàn)槌绦騿T利用縮進(jìn)來讀寫Lisp.
10. 基本的i/o函數(shù)是read:它包含了完整的Lisp語法分析器,和format:它基于模板產(chǎn)生輸出.
11. 你可以用let創(chuàng)造新的局部變量,用defparameter創(chuàng)造新的全局變量.
12. 賦值操作符是setf. 它的第一個(gè)自變量可以是表達(dá)式.
13. 函數(shù)化編程法--它意味著避免副作用--是Lisp中占支配地位的范例.
14. 基本的循環(huán)操作符是do.
15. 函數(shù)是常規(guī)的Lisp對(duì)象. 它們可以作為自變量被傳遞,可以表示成lambda 表達(dá)式.
16. 值有類型,而變量沒有類型

1. 解釋以下表達(dá)式求值后的結(jié)果:
   • a. (+ (- 5 1) (+ 3 7))
   • b. (list 1 (+ 2 3))
2. 給出3種不同的能返回(a b c)的cons表達(dá)式
3. 用car和cdr定義一個(gè)函數(shù),它返回表的第四個(gè)元素.
4. 定義一個(gè)函數(shù),它接受兩個(gè)自變量,返回兩個(gè)中較大的一個(gè).
5. 這些函數(shù)做了什么?

       a. (defun enigma (x)
       (and (not (null x))
       (or (null (car x))
       (enigma (cdr x)))))
       b. (defun mystery (x y)
       (if (null y)
       nil
       (if (eql (car y) x)
       0
       (let ((z (mystery x (cdr y))))
       (and z (+ z 1))))))
       

6. 在下面的表達(dá)式中,x處應(yīng)該是什么可得出結(jié)果?

       a. > (car (x (cdr '(a (b c) d))))
       B
       b. > (x 13 (/ 1 0))
       13
       c. > (x #'list 1 nil)
       (1)
       

7. 只用本章介紹的操作符,定義一個(gè)函數(shù),它接受一個(gè)表作為自變量,并返回t 如果表的元素中至少有一個(gè)類型是表.
8. 給出函數(shù)的迭代和遞歸版本:它

       a. 接受一個(gè)正整數(shù),并打印這么多數(shù)目的點(diǎn).
       b. 接受一個(gè)表,返回符號(hào)a在表中出現(xiàn)的次數(shù).
       

9. 一位朋友想寫一個(gè)函數(shù),它返回表中所有非nil元素之和. 他寫了此函數(shù)的兩個(gè)版本, 但沒有一個(gè)能正確工作. 請(qǐng)指出錯(cuò)誤在哪里,并給出正確的版本:

       a. (defun summit (lst)
       (remove nil lst)
       (apply #'+ lst))
       b. (defun summit (lst)
       (let ((x (car lst)))
       (if (null x)
       (summit (cdr lst))
       (+ x (summit (cdr lst))))))
       

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Copyright © 1993, 1994, 1995, 1996, Nikos Drakos, Computer Based Learning Unit, University of Leeds.
Copyright © 1997, 1998, 1999, Ross Moore, Mathematics Department, Macquarie University, Sydney.

The command line arguments were:
latex2html -split=0 acl2.tex

The translation was initiated by Dai Yuwen on 2003-07-29

Footnotes

... 基本的提取表中元素的函數(shù)是car和cdr.¹

car和cdr的名字來源于表在第一個(gè)Lisp實(shí)現(xiàn)中的內(nèi)部表示. car表示``contents of the address part of the registe''而cdr表示``contents of the decrement part of the register.''

... 不存在了.²

理解遞歸有困難的讀者可以參考以下文獻(xiàn)中的任何一種: Touretzky, David S. Common Lisp: A Gentle Introduction to Symbolic Computation. Benjamin/Cummings, Redwood City (CA), 1990, Chapter 8. Friedman, Daniel P., and Matthias Felleisen. The Little Lisper. MIT Press, Cambridge, 1987.

... 有一類叫做全局變量的變量,它們?cè)谌魏蔚胤蕉际强梢姷?³

真正的區(qū)別在于詞法變量和特殊變量的不同,不過我們得到第六章才會(huì)考慮它.

... 它僅是個(gè)符號(hào).⁴

在Ansi Common Lisp中還有一個(gè)lambda宏,它能讓你把#'(lambda (x) x)寫成(lambda (x) x). 由于使用這個(gè)宏模糊了lambda表達(dá)式和符號(hào)化的函數(shù)名(其中你得作用#') 的對(duì)稱性,它最多不過具有美觀的外表.

... Gabriel曾半開玩笑地說C是適合寫Unix的語言.⁵

Gabriel, Richard P. Lisp: Good News, Bad News, How to Win Big. AI Expert, June 1991, p. 34.