14730

Ознакомительная работа в среде MuLisp. Базовые функции Лиспа. Символы, свойства символов. Средства языка для работы с числами

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа № 1. Тема: Ознакомительная работа в среде MuLisp. Базовые функции Лиспа. Символы свойства символов. Средства языка для работы с числами. Цель: Ознакомиться со средой MuLisp. Изучить базовые функции Лиспа символы и их свойства а также средства для работы с...

Русский

2013-06-13

76 KB

11 чел.

Лабораторная работа № 1.

Тема: Ознакомительная работа в среде MuLisp. Базовые функции Лиспа. Символы, свойства символов. Средст-ва языка для работы с числами.

Цель: Ознакомиться со средой MuLisp. Изучить базовые функции Лиспа, символы и их свойства, а также средства для работы с числами.

  1.  Основные положения программирования на Лиспе.
  2.  Загрузка системы, системный редактор.
  3.  Базовые функции языка. Символы, свойства символов.
  4.  Средства языка для работы с числами.
  5.  Задание к лабораторной работе.
  6.  Вопросы.

1. Основные положения программирования на Лиспе.

Лисп ориентирован на обработку нечисловых задач. Он основан на алгебре  списочных структур, лямбда-исчислении и теории рекурсий.

Язык имеет функциональную направленность, т. е. любое предложение заключенное в скобки, введенное вне редактора считается функцией и выполняется сразу после нажатия  «ENTER».

Чтобы предотвратить вычисление значения выражения, нужно перед этим выражением поставить апостроф «’». Апостроф перед выражением - это на самом деле сокращение лисповской функции QUOTE.

В Лиспе формы представления программы и обрабатываемых ею данных одинаковы. И то и другое представляется списочной структурой имеющей одинаковую форму.

Типы данных не связаны с именами объектов данных, а сопровождают сами объекты. Переменные могут в различные моменты времени представлять различные объекты.

Основные типы данных языка - атомы и списки.

Атомы - это символы и числа.

Список - упорядоченная последовательность, элементами которой являются атомы либо списки. Списки заключаются в круглые скобки, элементы списка разделяются пробелами. Несколько пробелов между символами эквивалентны одному пробелу. Первый элемент списка называется «головой», а остаток , т. е. список без первого элемента, называется «хвостом. Список в котором нет ни одного элемента, называется пустым и обозначается «()» либо NIL.

Символ - это имя, состоящее из букв, цифр и специальных знаков, которое обозначает какой-нибудь предмет, объект, действие. В Лиспе символы обозначают числа, другие символы или более сложные структуры, программы (функции) и другие лисповские объекты. Символы могут состоять как из прописных, так и из строчных букв, хотя в большинстве Лисп-систем, как и в описываемой здесь версии MuLisp, прописные и строчные буквы отождествляются и представляются прописными буквами.

Символы T и NIL имеют в Лиспе специальное назначение: T - обозначает логическое значение истина, а NIL - логическое значение ложь.

При генерации или считывании MuLispом нового символа, за его величину принимается он сам. Такая ссылка символа на себя называется автоссылкой.

Создание программы на Лиспе - написание некоторой функции, возможно сложной, при вычислении использующей другие функции либо рекурсивно саму себя. На практике, написание программ осуществляется записью в файл определений функций, данных и других объектов с помощью имеющегося в программном окружении редактора. Файлу присваивается расширение LSP.

Необязательно делать отступы в строках выражений, входящих в ваши функции. На самом деле, по желанию, вы можете написать  всю  программу  в одну строку. Однако отступы в строках и пустые строки делают структуру программы понятней и более читабельней. Так же выравнивание начальных и конечных скобок основных выражений помогают  убедиться  в балансе ваших скобок.

Определения функций могут храниться в файлах и  загружаться  используя  функцию  LOAD:

(load <имя файла>)

Эта функция загружает файл выражений и  выполняет  эти выражения. <Имя файла> - это строковая константа, которая представляет собой  имя  файла  без  расширения  (подразумевается  расширение ".lsp"). Если  операция  успешно завершена, LOAD возвращает имя последней функции, определенной в файле. Если операция не выполнена, LOAD возвращает имя файла в виде строкового выражения.

Функция LOAD не может вызываться  из  другой  функции  LISP.  Она должна  вызываться  непосредственно с клавиатуры, в то время как  ни  одна  другая  функция  LISP не находится в процессе выполнения.                

Интерпретатор считает файлами, содержащими исходные тексты программ на Лиспе, все файлы, имеющие расширение LSP.

В связи с тем, что диалект MuLisp включает в себя сравнительно небольшой набор базовых функций, указанная Лисп-система обеспечивается библиотеками Лисп-функций, дополняющими базовый набор функциями, имеющимися в Common Lispи других диалектах(Common.lsp,  Array.lsp и т. д. ...).

2. Базовые функции языка.

Функции разбора.

Функция CAR возвращает в качестве значения первый элемент списка.

(CAR  список)  S - выражение (атом либо список).

_(CAR ‘(a b c d)) a

_(CAR ‘((a b) c d))  

_(CAR ‘(a))  

_(CAR NIL)               «Голова пустого списка - пустой список.»

Вызов функции CAR с аргументом (a b c d) без апострофа был бы проинтерпретирован как вызов функции «a» с аргументом «b c d», и было бы получено сообщение об ошибке.

Функция CAR имеет смысл только для аргументов, являющихся списками.

(CARa)  Error

Функция CDR - возвращает в качестве значения хвостовую часть списка, т. е. список, получаемый из исходного списка после удаления из него головного элемента:

(CDR список) список 

Функция CDR определена только для списков.

_(CDR ‘(a b c d)) (b c d)

_(CDR ‘((a b) c d))  

_(CDR ‘(a (b c d)))  

_(CDR ‘(a))  

_(CDR NIL)  

_(CDR ‘a)  

Функция создания CONS.

Функция CONS строит новый список из переданных ей в качестве аргументов головы и хвоста.

(CONS голова хвост)

Для того чтобы можно было включить первый элемент функции CONS в качестве первого элемента значения второго аргумента этой функции, второй аргумент должен быть списком. Значением функции CONS всегда будет список:

(CONS s-выражение список)  список

_(CONS ‘a ‘(b c)) (a b c)

_(CONS ‘(a b) ‘(c d))  

_(CONS (+ 1 2) ‘(+ 3))  

_(CONS ‘(a b c) NIL)  

_(CONS NIL ‘(a b c))  

 

Предикаты ATOM, EQ, EQL, EQUAL.

Предикат - функция, которая определяет, обладает ли аргумент определенным свойством, и возвращает в качестве значения NIL или T.

Предикат ATOM - проверяет, является ли аргумент атомом:

(ATOM s - выражение)

Значением вызова ATOM будет T, если аргументом является атом, и NIL - в противном случае.

_(ATOM ‘a) T

_(ATOM ‘(a b c))  

_(ATOM NIL)  

_(ATOM ‘(NIL))  

Предикат EQ сравнивает два символа и возвращает значение T, если они идентичны, в противном случае - NIL. С помощью EQ сравнивают только символы или константы T и NIL.

_(EQ ‘a ‘b) NIL

_(EQ ‘a (CAR ‘(a b c)))  

_(EQ NIL ())  

Предикат EQL  работает так же как и EQ, но дополнительно позволяет сравнивать однотипные числа.

_(EQL 2 2) T

_(EQL 2.0 2.0)  

_(EQL 2 2.0)  

Для сравнения чисел различных типов используют предикат «=». Значением предиката «=» является T в случае равенства чисел независимо от их типов и внешнего вида записи.

(= 2 2.0)  

Предикат EQUAL проверяет идентичность записей. Он работает как  EQL , но дополнительно проверяет одинаковость двух списков. Если внешняя структура двух лисповских объектов одинакова, то результатом  EQUAL будет T.

_(EQUAL ‘a ‘a) T

_(EQUAL ‘(a b c) ‘(a b c))  

_(EQUAL ‘(a b c) ‘(CONS ‘a ‘(b c)))  

_(EQUAL 1.0 1)  

Функция NULL проверяет на пустой список.

_(NULL ‘())  

Вложенные вызовы CAR и CDR.

Комбинации вызовов CAR и CDR образуют уходящие в глубину списка обращения, в Лиспе для этого используется более короткая запись. Желаемую комбинацию вызовов CAR и CDR можно записать в виде одного вызова функции:

(C...R список )

Вместо многоточия записывается нужная комбинация из букв A и D (для  CAR  и CDR соответственно). В один вызов можно объединять не более четырех функций CAR и CDR.

(CADAR x) (CAR (CDR (CAR x)))

_(CDDAR ‘((a b c d) e))  

_(CDDR ‘(k l m))  

Функция LIST - создает список из элементов. Она возвращает в качестве своего значения список из значений аргументов. Количество аргументов произвольно.

_(LIST ‘a ‘b ‘c)  

_(LISTab (+ 1 2))  

4. Символы, свойства символов.

Функции присваивания: SET, SETQ, SETF.

Функция SET - присваивает символу или связывает с ним некоторое значение. Причем она вычисляет оба своих аргумента. Установленная связь действительна до конца работы, если этому имени не будет присвоено новое значение функцией SET.

_(SET ‘a ‘(b c d))  

_a

_(SET (CAR a) (CDR (o f g))  

_a  

_(CAR a)  

_b  

Значение символа вычисляется с помощью специальной функции Symbol-value, которая возвращает в качестве значения значение своего аргумента.

_(Symbol-value (CAR a)) (f g)

Функция SETQ - связывает имя, не вычисляя его. Эта функция отличается от SET тем, что вычисляет только второй аргумент.  

_(SETQ d ‘(l m n))  

Функция SETF - обобщенная функция присваивания. SETF используется для занесения значения в ячейку памяти.

( SETF ячейка-памяти значение)

_(SETF ячейка ‘(a b c))  

_ ячейка  

Переменная «ячейка» без апострофа указывает на ячейку памяти, куда помещается в качестве значения список (a b c).

 

Свойства символа.

В Лиспе с символом можно связать именованные свойства. Свойства символа записываются в хранимый вместе с символом список свойств. Свойство имеет имя и значение. Список свойств может быть пуст. Его можно изменять или удалять без ограничений.

(имя1 знач1 имя2 знач2 ... имяN значN )

Пусть имя студент имеет следующий список свойств:

(имя Иван отчество Иванович фамилия Иванов)

Функция GET - возвращает значение свойства, связанного с символом.     

(GET символ свойство )

При отсутствии свойства функция GET возвращает NIL в качестве ответа.

_(GET ‘студент ‘имя) Иван

_(GET ‘студент ‘группа)  NIL 

Присваивание и удаление свойств.

Для присваивания символу свойств в MuLisp (как и в Common Lisp) отдельной функции нет. Для этого используются уже известные нам функции:

(SETF (GET символ свойство) значение)

_(SETF (GET ‘студент ’группа) ’РВ-90-1) РВ-90-1

_(GET ‘студент ’группа) РВ-90-1

Удаление свойства и его значения осуществляется псевдофункцией REMPROP:

Эта функция возвращает в качестве значения имя удаляемого свойства. Если удаляемого свойства нет, то возвращается NIL.

(REMPROP символ свойство)

_(REMPROP ‘студент ’группа) группа

_(GET ‘студент ’группа)  NIL

_(REMPROP ‘студент ’ср_бал)  NIL

Для просмотра всего списка свойств используют функцию SYMBOL-PLIST. Значением функции является весь список свойств.

(SYMBOL-PLIST ‘СИМВОЛ)

(SYMBOL-PLIST ‘студент) (имя Иван отчество Иванович фамилия Иванов)

Свойства символов независимо от их значений доступны из всех контекстов пока не будут явно изменены или удалены. Изменение значения символа не влияет на другие свойства. Свойства символа передаются другому символу с помощью функции SETQ.

5. Средства языка для работы с числами. (Математические и логические функции).

В языке Лисп как для вызова функций, так и для записи выражения принята единообразная префиксная форма записи, при которой как имя функции или действия, так и сами аргументы записываются внутри скобок:

(f x), (g x y), (h x (g y z)) и т. д.

Арифметические действия:

(+ числа) - сложение чисел

(- число числа) - вычитание чисел из числа

(* числа) - умножение чисел

и т. д.

_(+ 5 7 4) 16

_(- 10 3 4 1) 2

_(/ 15 3) 5

Сравнение чисел:

(= число числа) равны (все)

(<  число числа) меньше (для всех)

(> число числа) больше (для всех)

и т. д.

Числовые предикаты:

(ZEROP число) проверка на ноль

(MINUSP число) проверка на отрицательность

и т. д.

Логические действия:

(NOT объект) логическое отрицание

(AND (формы)) логическое И

(OR (формы))  логическое ИЛИ

_(AND (ATOM NIL) (NULL NIL) (EQ NIL NIL)) T

_( NOT (NULL NIL))  NIL

Кроме приведенных, существует множество других, но не менее полезных функций.

6. Задание к лабораторной работе.

1. Записать и вычислить s-выражения для следующих формул:

  1.  
    1.  (3 * 17) + (4 * 19)

  1.  Построить диаграммы списочных ячеек для выражений:
    1.  (+ 3 5)
    2.  (x (a b (c)))
    3.  (/(* (+ 3 7) (- 10 7)) (3))

3. Запишите последовательности вызовов CAR и CDR, выделяющие из приведенных ниже списков символ «а». Упростите эти вызовы с помощью функций C...R.

а) (1 2 3 а 4)

б) (1 2 3 4 а)

в) ((1) (2 3) (а 4))

г) ((1) ((2 3 а) (4)))

д) ((1) (2 X) (3 (4)))

е) (1 (2 (3 4 X)))

ж) ((1) ((2 3 а 4)))

з) (1 (2 ((3 4 (5 (6 а))))))

4. Вычислить выражения:

  1.  ’( + 2 (* 3 4))
    1.  (+ 2 ’(* 3 4))
    2.  (+ 2 (’* 3 4))
    3.  (+ 2 (* 3 ’4))
    4.  (caar ‘(A))
    5.  (caar ‘((A)))  
    6.   (car ‘(A B C))
    7.   (caadr (cadr ’(a ’(b (c)))))
    8.   (list  (+ 2 3) (- 5 1) (caar ’ ((3 4 5))) (cddr ‘ (+ 2 3)))
    9.  (cons nil ’(1 2 3))
    10.  (car ’(car ( a b c)))
    11.  (cdr (car (cdr ’(a b c))))
    12.  (list (cons nil nil))
    13.  (cons ’(nil) ’(nil))
    14.  (cons (car ’(a b)) (cdr ’(a b)))
    15.   (list ’a ’b) ’(car (c d))

5. Каково значение каждого из следующих выражений:

  1.  (ATOM (CAR (QUOTE ((1 2) 3 4))));
  2.  (NULL (CDDR (QUOTE ((5 6) (7 8)))));
  3.  (EQUAL (CAR (QUOTE ((7 )))) (CDR (QUOTE (5 7))));
  4.  (ZEROP (CADDDR (QUOTE (3 2 1 0))));

6. Проделайте следующие вычисления с помощью интерпретатора Лиспа:

а) 3.234*(45.6+2.43)

б) 55+21.3+1.54*2.5432-32

в) (34-21.5676-43)/(342+32*4.1)

7. Определите значения следующих выражений:

а) ‘(+ 2 (* 3 5))

б) (+ 2 ‘(* 3 5))

в) (+ 2 (’ * 3 5))

г) (+ 2 (* 3 ’5))

д) (quotequote)

е) (quote 6)

5.1 Составьте список студентов своей группы

(ФИО ФИО ... ФИО)

5.2 Для каждого студента

а) с помощью функции LIST составьте следующие списки:

Для самого студента - (дата рождения), (адрес), (средний бал по лекционным занятиям), (средний бал по практическим занятиям), (средний бал по лабораторным работам). Для отца и матери - (ФИО), (дата рождения), (адрес), (место работы).

б) с помощью функций CONS и SETQ объедините полученные списки и присвойте их в виде значений символам, означающим ФИО каждого студента:

ФИО ст. - (((дата рождения ст.) (адрес ст.)((ср. бал(до десятых) по лекционным занятиям) (ср. бал по практическим занятиям) (ср. бал по лабораторным работам))) (((ФИО отца) (дата рождения отца) (адрес) (место работы отца)) ((ФИО матери) (дата рождения матери) (адрес) (место работы матери)))).

5.3 Для произвольно выбранных студентов с помощью базовых функций сравните:

а) год рождения;

б) успеваемость (с учетом того, что число, характеризующее средний бал, может быть как целым, так и дробным );

в) выясните, не являются ли они родственниками;

г) выясните, живут ли они с родителями.

6.1 Для каждого студента составьте списки свойств

а) оценки по лекциям;

б) оценки по практикам;

в) оценки по лабораторным работам.

6.2 Для произвольно выбранных студентов сравнить свойства.

    

7. Вопросы.

1 Перечислите базовые функции.

2 Каковы типы аргументов базовых функций?

3 Какие значения они возвращают?

4 Что такое предикат?

5 Назовите основные отличия предикатов EQ, EQL, EQUAL и =.

6 Назовите отличия функций CONS и LIST.

7 Что такое символ?

8 Различия функций SET, SETQ, SETF?

9 Особенности свойств символов?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13690. Человеческий ребенок в момент рождения не человек, а только кандидат в человека 18.39 KB
  Человеческий ребенок в момент рождения не человек а только кандидат в человека. А. Пъерон Человек это высшая ступень живых организмов на Земле субъект общественноисторической деятельности и культуры в котором биологическое и социальное начало тесно взаимосвязан
13691. Закон не может быть законом, если за ним нет силы, могущей принудить 15.82 KB
  Закон не может быть законом если за ним нет силы могущей принудить Д.Гарфилд Высказывание Джеймса Абрахама Гарфилда американского политика и президента США жившего в 19 веке продолжает сохранять актуальность и сегодня. Закон как нормативноправововй акт не мож...
13692. Законы должны для всех иметь одинаковый смысл 14.91 KB
  Законы должны для всех иметь одинаковый смысл Ш. Монтескье Ш. Монтескье этим высказыванием хотел сказать что в не зависимости от пола возраста национального признака и других критериев закон должен быть общим для всех одинаковым. Не должно быть таких людей которые ...
13693. Эссе. Кто, имея возможность предупредить преступление, не делает этого, тот ему способствует 13.88 KB
  Кто имея возможность предупредить преступление не делает этого тот ему способствует.СенекаЯ полностью согласна с утверждением римского философа. Действительно человек который может предупредить избежать преступления и не делает этого становится его соучастник
13694. Подчинившись закону толпы, мы возвращаемся в каменный век 14.57 KB
  Подчинившись закону толпы мы возвращаемся в каменный векС. Паркинсон Данная мудрость высказанная английским публицистом Сирилом Паркинсоном является актуальной на протяжении всей человеческой жизни. Толпизм является пороком современного человека потому что сл
13695. Подчинившись закону толпы, мы возрващаемся в каменный век 13.43 KB
  Подчинившись закону толпы мы возрващаемся в каменный векЯ согласна с автором что толпа неорганизованная общность которая в целом опасна для общества потому что в толпе люди становятся неуправляемым стадом поэтому автор говорит что возвращаемся в каменный век. Толп...
13696. Пусть погибнет мир, но закон должен быть соблюден 14.1 KB
  Пусть погибнет мир но закон должен быть соблюден.Изречение римского праваДанное высказывание настолько парадоксально что трудно и согласиться и не согласиться с ним полностью. С одной стороны я согласна с тем что закон обязательно должен соблюдаться. Ведь законы
13697. Правонарушение. Что есть право и в чем состоит правонарушение, это должен определить закон 13.59 KB
  Что есть право и в чем состоит правонарушение это должен определить закон Латинское юридическое изречение.Эссе № 1На протяжении многих столетий государство принимает законы которым должен следовать каждый. Любое непослушание несоблюдение этих законов ведет к нак...
13698. Есть 2 мирные формы насилия: закон и приличия 14.97 KB
  Есть 2 мирные формы насилия: закон и приличия И.Гете.Что такое насилие Обычно говоря о насилии мы имеем в виду жестокость. Но в высказывании Гете слово насилие имеет иное значение: запрет ограничение свободы. Значит смысл этого высказывания заключается в том что обществ...