ANSI Common Lisp Chapter 2

Posted 2020-09-17

Chapter 2 总结 (Summary)

1. Lisp 是一种交互式语言。如果你在顶层输入一个表达式， Lisp 会显示它的值。
2. Lisp 程序由表达式组成。表达式可以是原子，或一个由操作符跟着零个或多个实参的列表。前序表示法代表操作符可以有任意数量的实参。
3. Common Lisp 函数调用的求值规则： 依序对实参从左至右求值，接着把它们的值传入由操作符表示的函数。 quote 操作符有自己的求值规则，它完封不动地返回实参。
4. 除了一般的数据类型， Lisp 还有符号跟列表。由于 Lisp 程序是用列表来表示的，很轻松就能写出能编程的程序。
5. 三个基本的列表函数是 cons ，它创建一个列表； car ，它返回列表的第一个元素；以及 cdr ，它返回第一个元素之后的所有东西。
6. 在 Common Lisp 里， t 表示逻辑 真 ，而 nil 表示逻辑 假 。在逻辑的上下文里，任何非 nil 的东西都视为 真 。基本的条件式是 if 。 and 与 or 是相似的条件式。
7. Lisp 主要由函数所组成。可以用 defun 来定义新的函数。
8. 自己调用自己的函数是递归的。一个递归函数应该要被想成是过程，而不是机器。
9. 括号不是问题，因为程序员通过缩排来阅读与编写 Lisp 程序。
10. 基本的 I/O 函数是 read ，它包含了一个完整的 Lisp 语法分析器，以及 format ，它通过字符串模板来产生输出。
11. 你可以用 let 来创造新的局部变量，用 defparameter 来创造全局变量。
12. 赋值操作符是 setf 。它的第一个实参可以是一个表达式。
13. 函数式编程代表避免产生副作用，也是 Lisp 的主导思维。
14. 基本的迭代操作符是 do 。
15. 函数是 Lisp 的对象。可以被当成实参传入，并且可以用 lambda 表达式来表示。
16. 在 Lisp 里，是数值才有类型，而不是变量。

Chapter 2 习题 (Exercises)

1. 描述下列表达式求值之后的结果：

(a) (+ (- 5 1) (+ 3 7))

答案：14

(b) (list 1 (+ 2 3))

答案：(1 5)

(c) (if (listp 1) (+ 1 2) (+ 3 4))

答案：7

(d) (list (and (listp 3) t) (+ 1 2))

答案：(NIL 3)

2. 给出 3 种不同表示 (a b c) 的 cons 表达式 。

答案：

(cons ‘a ‘(b c))
(cons ‘a (cons ‘b ‘(c)))
(cons ‘a (cons ‘b (cons ‘c nil)))

3. 使用 car 与 cdr 来定义一个函数，返回一个列表的第四个元素。

答案：

(defun get-forth(lst)
  (car (cdr (cdr (cdr lst)))))

4. 定义一个函数，接受两个实参，返回两者当中较大的那个。

答案：

(defun get-max(x y)
  (if (< x y)
    y
    x))

5. 这些函数做了什么？

(a)

(defun enigma (x)
  (and (not (null x))
       (or (null (car x))
           (enigma (cdr x)))))

答案：判断 x 列表中是否有 nil 元素

(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))))))

答案：查找 x 在列表 y 中的下标，如果没有则为 nil

6. 下列表达式， x 该是什么，才会得到相同的结果？

(a) > (car (x (cdr ‘(a (b c) d))))

B

答案：car

(b) > (x 13 (/ 1 0))

13

答案：or

(c) > (x #’list 1 nil)

(1)

答案：or ‘(1) 或 apply

7. 只使用本章所介绍的操作符，定义一个函数，它接受一个列表作为实参，如果有一个元素是列表时，就返回真。

答案：

非递归版本

(defun has-child-list (lst)
  (let ((x nil))
    (dolist (obj lst)
      (setf x (or x (listp obj))))
    x))

递归版本

(defun has-child-list-re (lst)
  (if (null lst)
    nil
    (if (listp (car lst))
      t
      (has-child-list-re (cdr lst)))))

8. 给出函数的迭代与递归版本：

a. 接受一个正整数，并打印出数字数量的点。

答案：

非递归版本

(defun print-dots (n)
  (do ((i 0 (+ i 1)))
    ((= i n ) ‘done)
    (format t ".")))

递归版本

(defun print-dots-re (n)
  (if (= n 0)
    ‘done
    (progn
      (format t ".")
      (print-dots-re (- n 1)))))

b. 接受一个列表，并返回 a 在列表里所出现的次数。

答案：

非递归版本：

(defun print-a-times (lst)
   (let ((flag ‘a)(x 0))
     (dolist (obj lst)
       (setf x (+ x (if (eql obj flag) 1 0))))
     x))

递归版本：

(defun print-a-times-re (lst)
  (if (null lst)
    0
    (let ((flag ‘a))
      (+ (if (eql flag (car lst)) 1 0)
         (print-a-times-re (cdr lst))))))

9. 一位朋友想写一个函数，返回列表里所有非 nil 元素的和。他写了此函数的两个版本，但两个都不能工作。请解释每一个的错误在哪里，并给出正确的版本。

(a)

(defun summit (lst)
  (remove nil lst)
  (apply #‘+ lst))

答案：因为 remove 并不会改变 lst 本身。正确的程序：

(defun summit (lst)
  (let ((newlst (remove nil lst)))
    (apply #‘+ newlst)))

(b)

(defun summit (lst)
  (let ((x (car lst)))
    (if (null x)
      (summit (cdr lst))
      (+ x (summit (cdr lst))))))

答案：因为递归没有边界退出分支。正确的程序：

(defun summit (lst)
  (if (null lst)
    0
    (let ((x (car lst)))
      (if (null x)
        (summit (cdr lst))
        (+ x (summit (cdr lst)))))))