14731

Определение функций. Функции ввода-вывода. Вычисления, изменяющие структуру

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа №2. Тема: Определение функций. Функции вводавывода. Вычисления изменяющие структуру. Цель: Получить навыки в написании функций. Изучить функции вводавывода. Функции определяемые пользователем. Функция ввода. Функции вывода. Вы...

Русский

2013-06-09

53 KB

6 чел.

Лабораторная работа №2.

Тема: Определение функций. Функции ввода-вывода. Вычисления, изменяющие структуру.

Цель: Получить навыки в написании функций. Изучить функции ввода-вывода.

  1.  Функции, определяемые пользователем.
  2.  Функция ввода.
  3.  Функции вывода.
  4.  Вычисления, изменяющие структуру.
  5.  Задание к лабораторной работе.
  6.  Вопросы.

  1.  Функции, определяемые пользователем.

Определение функций и их вычисление в Лиспе основано на лямбда-исчислении Черча.

В Лиспе лямбда-выражение имеет вид

(LAMBDA (x1 x2 ... xn) fn)

Символ LAMBDA означает, что мы имеем дело с определением функции. Символы xi являются формальными параметрами определения, которые имеют аргументы в описывающем вычисления теле функции fn. Входящий в состав формы список, образованный из параметров, называют лямбда-списком.

Телом функции является произвольная форма, значение которой может вычислить интерпретатор Лиспа.

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

Формальность параметров означает, что их можно заменить на любые другие символы, и это не отразится на вычислениях, определяемых функцией.

Лямбда-выражение - это определение вычислений и параметров функции в чистом виде без фактических параметров, или аргументов. Для того, чтобы  применить такую функцию к некоторым аргументам, нужно в вызове функции поставить лямбда-определение на место имени функции:

(лямбда-выражение а1 а2 ... аn)

Здесь ai - формы, задающие фактические параметры, которые вычисляются как обычно.

_((lambda (x y) (+ x y)) 1 2) 3

Лямбда-вызовы можно свободно объединять между собой и другими формами. Вложенные лямбда-вызовы можно ставить как на место тела лямбда-выражения, так и на место фактических параметров.

_((lambda (x)                                                    ;Тело лямбда-вызова -

               ((lambda (y) (list x y)) ‘b)) ‘a) (a b)          лямбда-вызов.

Записывать вызовы функций полностью с помощью лямбда-вызовов не разумно, поскольку очень скоро выражения в вызове пришлось бы повторять, хотя разные вызовы одной функции отличаются лишь в части фактических параметров. Проблема разрешима путем именования лямбда-выражений и использования в вызове лишь имени.

Дать имя и определить новую функцию можно с помощью функции DEFUN:

(DEFUN имя лямбда-список тело)

DEFUN соединяет символ с лямбда-выражением, и символ начинает представлять определенные этим лямбда-выражением вычисления. Значением этой формы является имя новой функции.

После именования функции  ее вызов осуществляется по имени и параметрам.

_(defun list1 (x  y)

            (cons x (cons y nil))) list1

_(list1 ‘cn) (c n)

(eval <выражение>)

Функция возвращает результат выражения <выражение>, где <выражение> - любое выражение языка LISP. Например, дано:

(setq a 123)

(setq b 'a)

(eval 4.0) 4.000000

(eval (abs -10)) 10

(eval a) 123

(eval b) 123

2. Функция ввода.

Лисповская функция чтения READ обрабатывает выражение целиком. Вызов функции осуществляется в виде

_(READ)

(Вводимое выражение)              ;выражение пользователя

(ВВОДИМОЕ ВЫРАЖЕНИЕ)      ;значение функции READ

...

Функция не показывает, что она ждет ввода выражения. Она лишь читает выражение и возвращает в качестве значения само это выражение, после чего вычисления продолжаются.

Если прочитанное выражение необходимо сохранить для дальнейшего использования, то вызов READ должен быть аргументом какой-нибудь формы, например присваивания (SETQ), которая свяжет полученное выражение:

_(SETQ input (READ))

(+ 1 2)                                                ;введенное выражение

(+ 1 2)                                                ;значение

_input  (+1 2)

3. Функции вывода.

Для вывода выражений используют несколько функций: PRINT, PRIN1, PRINC.

Функция PRINT.

Это функция с одним аргументом, которая сначала вычисляет значение аргумента, а затем выводит это значение. Функция PRINT перед выводом аргумента переходит на новую строку, а после него выводит пробел. Таким образом, значение выводится всегда на новую строку.

_(PRINT (+ 1 2))

3                                                         ;вывод

3                                                         ;значение

PRINT является псевдофункцией, у которой есть как побочный эффект, так и значение. Значением функции является значение ее аргумента, а побочным эффектом - печать этого значения.

Функции PRIN1 и PRINC.

Эти функции работают так же, как PRINT, но не переходят на новую строку и не выводят пробел:

(PRIN1 5) 55

(PRINC 4) 44

Обеими функциями можно выводить кроме атомов и списков и другие типы данных которые мы рассмотрим позже:

_(PRIN1 «CHG») «CHG»«CHG»

_(PRINC «tfd»)  tfd«tfd»              ;вывод без кавычек,

                                                       ;результат - значение аргумента                                       

                                                        

С помощью функция PRINC можно получить более приятный вид. Она выводит лисповские объекты в том же виде, как и PRIN1, но преобразует некоторые типы данных в более простую форму.

Функция TERPRI.

Эта функция переводит строку. У функции TERPRI нет аргументов и в качестве значения она возвращает NIL:

_(DEFUN out (x y)

               (PRIN1 x) (PRINC y)

               (TERPRI) (PRINC (LIST ‘x ‘y)) out

_(out 1 2) 12

                    (1 2)

4. Вычисления, изменяющие структуру.

Основными функциями, изменяющими физическую структуру списков, являются RPLACA и RPLACD, которые уничтожают прежние и записывают новые значения в поля CAR и CDR списочной ячейки:

(RPLACA ячейка значение-поля)                 ;поле CAR 

(RPLACD ячейка значение-поля)                 ;поле CDR

Первым аргументом является указатель на списочную ячейку, вторым - записываемое в нее новое значение поля CAR или CDR. Обе функции возвращают в качестве результата указатель на измененную списочную ячейку:

_(SETQ a ‘(b c d)) (b c d)

_(RPLACA a ‘d) (d c d)

_(RPLACD a ‘(o n m)) (d o n m)

_a  (d o n m)

5. Задания к лабораторной работе.

1. Определите с помощью лямбда-выражения функцию, вычисляющую:

  1.  +y-x*y;
  2.  x*x+y*y;
  3.  x*y/(x+y)-5*y;

2. Определите функции (NULL x), (CADDR x) и (LIST x1 x2 x3) с помощью базовых функций. (Используйте имена NULL1, CADDR1 и LIST1, чтобы не переопределять одноименные встроенные функции системы.

3. Используя композицию, напишите функции, которые осуществляют обращение списка из 2, 3, ... , n элементов.

4. Используя композицию описанных выше предикатов и логических связок, постройте функцию, которая проверяет, является ли ее аргумент:

a) списком из 2, 3, ... элементов;

b)списком из 2, 3, ... атомов;

5. Напишите функцию:

  1.  такую, что P(n) для произвольного целого n есть список из трех элементов, а именно: квадрата, куба и четвертой степени числа n;

для двух аргументов значением которой является список из двух элементов (разности и остатка от деления);

  1.  такую, что A(n) есть список (The answer is n). Так, значением (A 12) будет (The answer is 12);
  2.  семи аргументов, значением которой служит сумма всех семи аргументов.

6. Для каждого из следующих условий определить функцию одного аргумента L , которая имеет значение T, если условие удовлетворяется, и NIL в противном случае:

  1.  n-ый элемент L  есть 12;
  2.  n-ый элемент L есть атом;
  3.  L имеет не более n элементов (атомов или подсписков).

7. Напишите функцию, которая вводит фразу на естественном языке и преобразует ее в список.

8. Напишите функцию, которая спрашивает у пользователя ФИО студента из группы (список группы составлен раньше) и выдает следующие данные о нем:

  1.  год рождения;
  2.  средний бал;
  3.  родителей;
  4.  списки свойств, присвоенные ему раньше.    

9. Напишите функцию:

  1.  от одного аргумента (ФИО любого студента), замещающую в списке с данными о нем (написанном раньше) подсписки со средними балами на списки свойств;
  2.  вычисляющую средние балы, беря данные из списков свойств.

10. Каковы будут значения выражений (RPLACA x x) и (RPLACD x x), если:

  1.  x = ’(a b);
  2.  x = ’(a);

11. Вычислите значение следующих выражений:

  1.  (RPLACD ‘(a) ‘b);
  2.  (RPLACA ‘(a) ‘b);
  3.  (RPLACD (CDDR ‘(a b x)) ‘c);
  4.  (RPLACD ‘(nil) nil)

6. Вопросы.

1. Что такое лямбда-выражение?

2. Для чего используется функция DEFUN?

3. Чем различаются основные функции вывода?

4. Что возвращает в качестве значения функция READ?

5. Особенности функций, изменяющих структуру?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60100. МАСЛЕНИЦА. СЦЕНАРИЙ 47.5 KB
  Ведущая: А еще для славян масленица долгое время была встречей нового года так как до 16 века он начинался с марта. Дети вместе: У нас горы снежные готовы и блины напечены просим жаловать Мальчик: Масленица объедуха...
60101. Устный журнал: Что в имени тебе моём? 47 KB
  У каждого человека есть имя Нет меж живущих людей да не может и быть безыменных: В первый же миг по рождении каждый убогий и знатный Имя как сладостный дар от родимых своих получает Гомер Прошли тысячелетия а сказанное им и сейчас остается истиной.
60103. Сценарій 9 травня «День памяті та надії» 55 KB
  ХХІ століття. Усе далі й далі відходять грізні роки Великої Вітчизняної війни. Але кожного року 9 травня ми відзначаємо День перемоги, і ніколи не згасне память про всіх тих, хто поліг у боях, хто віддав своє життя для нашого щастя.
60104. Позакласний захід «Що потрібно знати про грип» 60.5 KB
  Тож Що потрібно знати про грип будуть розповідати діти. Сьогодні ми поговоримо про одну з найпоширеніших інфекційних хвороб грип. На грип хворіють і діти і дорослі.
60105. Відкритий виховний захід: «Психологічне здоровя дитини» 49.5 KB
  Мета: розширювати і узагальнювати поняття про поведінку між людьми; про вихованість і чемність людську доброту і милосердя та вплив цих чинників на здоровя людини; прищеплювати бажання свідомо дотримуватися усталених норм поведінки...
60107. Сценарій маленького ювілею «50 днів у школі» 69 KB
  Він нас зібрав усіх сюди У вересневу рань Щоб вчитися змогли всі ми І набиратись знань. Сьогодні всі ми урочисто Переступили цей поріг Яскраве сонечко надворі Кидає промінці у клас Такого свята ще ніколи...
60108. Усний журнал «Здоров’я» 70 KB
  Мета: формувати розуміння необхідності здорового способу життя відповідальність за власне здоровя і здоровя рідних; усвідомлення наслідків вживання алкоголю нікотину наркотиків...