欢迎来到Lisp

作者: Saru様 | 来源:发表于2016-12-13 21:52 被阅读0次

0. Lisp系统的交互式前端（REPL）

刚接触Lisp，会发现每种Lisp的实现都会带有REPL（read - eval - print -loop）。
这里记录一下REPL相关的说明及问题。

顶层（toplevel）
在任何lisp系统中的交互式前端（repl），叫做顶层。
中断循环（break loop）
如果输入了一些Lisp无法理解的东西，它会打印出一个错误信息，然后进入一个叫做
中断循环的顶层。
中断循环给予有经验的程序员一个找出错误原因的大集会，不过对于初学者可能只能
跳出这个循环了。
每个Lisp实现的REPL的中断循环跳出的方式不通，请根据提示使用。

1. 形式（Form）

Lisp中使用S表达式进行程序的书写。通过左括号（表示表达式开始，右括号）表示表达式结束。
正式因为使用了这种表达式，所以Lisp的语法十分简单，因为除了像1这种原子外，都是括号中的表达式。

2. 求值（Evaluation）

Lisp使用前缀表达式，类似（+ 1 2）这种形式。括号内的第一个元素是函数，后面的就是函数的参数。

Lisp中使用quote作为一种保护表达式不被求值的方式，quote也可以缩写为'。

3. 数据（Data）

Lisp提供了在其他预言中找的到的及找不到的数据类型。如，整数（integer）、字符串（string）等其他语言中可以找到的数据类型。还有如，符号（symbol）与列表（lists）等，在其他语言中找不到的数据类型。

符号（通常）不对自己身求值，所以需要使用quote引用它。
列表是由被括号包裹住的零个或多个元素来表示的。括号内的元素可以是任何类型。
使用列表不许要引用（quote或者其缩写'），不然Lisp会以为是一个函数调用。
list函数可以用来创建列表。但不同的是，由于list是函数，所以它的实参自然会被求值。

4. 列表操作（List Operations）

cons函数用来构造列表
car函数获取列表的第一个元素
cdr函数获取列表除第一个元素外的所有元素
third函数可以获取列表的第三个函数，通过的还有first、second等等。

5. 真与假（Truth）

在Common Lisp中，t表示逻辑真，nil表示逻辑假。
将返回值逻辑真或逻辑假的函数称为谓词（predicate）。所以谓词的名字通常以p结尾。

listp函数判断是否为列表。
null函数判断是否为空（假）。
not函数对参数进行逻辑非判断。
if条件，通常接受三个表达式，一个test表达式，一个then表达式和一个else表达式。若test为逻辑真则对then表达式求值，并返回表达式的值。
否则，对else表达式求值，并返回表达式的值。
if的else实参是选择性的，如果不写，默认是nil。
and宏对任意参数进行逻辑与判断。
or宏对任意实参进行逻辑或判断

6. 函数（Functions）

使用defun定义新函数，Lisp不对程序（program）、过程（procedure）及函数（function）做区别。

7. 递归（Recursion）

函数自己调用自己称为递归。

eql函数（谓词）测试两个实参是否相等
member测试第一个实参（元素）是否为第二个实参（列表）中的成员。

8.阅读Lisp（Reading Lisp）

使用缩进来阅读及编写程序，不要只盯着括号看。任何好的编辑器都会又括号匹配的功能。

9. 输入输出（Input and Output）

format格式化输出
read标准输入函数

10. 变量（Variables）

let可以创建新的局部变量，在特定的上下文中使用。
let表达式有两个部分
第一部分为一组创建新变量的指令，形式为（variable expression）。
第二部分为一个有表达式的函数体，在函数体内最后一个表达式的求值结果为let的返回值。
numberp（谓词）用来测试实参是否为一个数字
defparameter用来创建一个全局变量，全局变量的命名通常以开始，并以结束。
defconstant用来创建全局常量。不需要给全局常量一个独一无二的名字，因为如果相同名字存在，会产生重复定义的错误。
boundp函数用来检查实参是否为全局变量或全局常量

11. 赋值（Assignment）

setf是赋值操作符，可以给全局或局部变量赋值。
setf的第一个实参可以是表达式或变量名。
如果setf的第一个实参是符号（symbol），并且不是某个局部变量的名字，则setf会把这个符号设为全局变量。也就是隐式的创建全局变量。
但是还是推荐使用defparamter明确地创建全局变量。

12.函数式编程（Functional Programming）

函数式编程意味着撰写利用返回值工作的程序，而不是修改程序中的某些东西。换言之，只使用函数的返回值，而不使用函数的副作用。

函数式编程允许使用交互式测试（interactive testing）。

13.迭代（Iteration）

当想要重复做一些事情的时候，迭代比递归来的更自然。

do宏是Common Lisp中最基本的迭代操作符。
- 第一个实参是一组变量说明列表，（variable initial update）。
  其中variable是符号，initial与update是表达式。变量会被赋予initial表达式的值作为初始值。每一次迭代，都会被赋予update表达式的值。
- 第二个实参包含一个货多个表达式。其中，第一个表达式用来测试迭代是否结束。
  而之后的表达式则被依次求值，直到迭代结束。其中最后一个值会被当作do的返回值返回。
- 其余的实参则组成了循环的函数体。每次迭代，都会被依序求值。
progn接受任意数量的表达式，依序求值，并返回最后一个表达式的值。
dolist接受该形式的实参（variable expression），并在后边跟着一个具有表达式的函数主体。函数主体会被求值，而变量相继与表达式所返回的列表元素绑定。

14. 函数作为对象（Functions as Objects）

Lisp中，函数与符号、字符串一样是第一类对象。

function特殊操作符返回接受实参关联的对象，缩写为#'，称为升引号（sharp-quote）。
升引号后接函数名便可以将函数当作实参传给函数，function + 或 #'+。
apply接受一个函数和一个实参列表，并返回把传入函数应用到实参列表的结果。
apply接受任意数量的实参，最后一个是列表即可。
funcall与apply的效果相同，只是不需要把实参包装成列表。
lambda创建匿名函数使用 (funcall #'(lambda (x) (+ x 100)) 1)

15. 类型（Types）

在Common Lisp中，数值才是又类型的，而变量没有。
类型又fixnum、integer、rational、real、number、atom和t。
其中t是所有类型的基类（supertype）。

typep函数接收一个对象和一个类型，然后判断对象是否为该类型

习题（Exercises）

（a） 14
（b） '(1 5)
（c）7
（d）'(nil 3)

(cons 'a '(b c))
(cons 'a (cons 'b '(c)))
(cons 'a (cons 'b (cons 'c ())))

(defun our-get-fourth (lst)
        (car (cdr (cdr (cdr lst)))))

(defun our-max (first-num second-num)
      (if (> first-num second-num)
        first-num second-num))

（a）遍历x，遍历完毕后，返回一个nil
（b）在y中查找x，如果找到，则返回元素在列表中的位置，如果没有找到则返回nil。

（a）x为car就可以得到相同的结果
（b）x为or可以得到相同的结果
（c）x为apply可以得到相同的结果

  (defun our-list-element (lst)
    (if (null (car lst))
      nil
      (if (listp (car lst))
        t
        (our-list-element (cdr lst)))))

（a）

递归版本

(defun print-point-rec (num)
  (if (zerop num)
    'done
    (progn
      (format t "~A" ".")
      (print-point-rec (- num 1)))))

迭代版本

(defun print-point-ite (num)
  (do ((i num (- i 1)))
    ((zerop i) 'done)
    (format t "~A" ".")))

（b）