第十一章 LISP 程式語言

第十一章 LISP 程式語言 陳維魁博士 wkchen@pchome.com.tw 儒林圖書公司

大綱 • 簡介 • 劍橋波蘭式 • 常見的函數 • 自定函式 • 控制結構 • 精選習題

簡介 • LISP(LISt Processing language)發展於1950年代末期 • 主要是應用在人工智慧(artificial intelligence)的領域，又稱為人工智慧的低階語言 • LISP語言是以解譯器(interpreter)來處理其程式 • 基本的資料結構是S-運算式(S-expression)，其中S-運算式又可區分為串列(list)與原子(atom)二種 • 採垃圾收集法(garbage collection)管理記憶體 • 垃圾收集法指的是系統會主動地收集程式中不再使用的記憶體空間 • 優點是減輕了程式設計師的負擔 • 缺點則是每次系統收集不再使用的記憶體往往費時過長，而且不知何時會開始進行收集的動作 • 函數式程式語言

劍橋波蘭式 • LISP運算式的表示法採劍橋波蘭式(Cambridge-polish form)，即前置式加上括號

常見的函數 • quote • 對引數不作任何的處理，直接傳回引數的內容 • setq • 指定變數的值 • set • 指定變數的值 • 算術函數： • 加法：plus (＋) • 減法：difference (-) • 除法：quotient (/) • 乘法：times (*)

常見的函數 • car • (1)作用：傳回引數的第一個元素 • (2)限制：引數必須是串列(list)且引數僅有一個 • (3)實例 • (car ′(Pascal Prolog PL/1))＝Pascal • 【注意：傳回的結果可能是原子或串列】 • cdr • (1)作用：除去引數的第一個元素後，傳回剩下的串列 • (2)限制：引數必須是串列且引數僅有一個。 • (3)實例 • (cdr ′(Pascal Prolog PL/1))＝(Prolog PL/1) • 【注意：傳回的結果是一串列】

常見的函數 • rplaca • 將第一個引數的car以第二個引數的car替代 • rplacd • 將第一個引數的cdr以第二個引數的cdr替代 • append • 用法為(append a1 a2 ... an)＝(b1 b2 ... bn)其中ai, 1  i  n，為串列(list)，而bi, 1  i  n，則為ai去掉括號後之結果 • cons • 對二個參數作求值的動作，結果是把第一個引數加入第二個引數中以形成新串列

常見的函數 • length • 計算參數的長度 • (length '(A B C))=3 • reverse • 將參數反轉

LISP語言提供了使用者以“defun”來自行定義函式。LISP語言提供了使用者以“defun”來自行定義函式。自行定義的函式，結構包含三個部分： (1) 函式名稱 (2) 型式參數串列 (3) 程式段 (defun 函式名稱(型式參數串列) (程式段)) defun提供的功能是將上述(1)，(2)，(3)連接在一起提供給使用者使用，並不會對(1)，(2)，(3)中之任何一者作求值的動作自定函式

述句 • LISP語言測試條件的結構稱為述句(predicate) • LISP語言常見的述句 • atom：判斷參數是否為原子(atom) • listp：判斷參數是否為串列(list) • equal (e1 e2)：比較e1與e2 • member (e1 e2)： • 限制：e2必須是串列(list)。 • 作用：檢查e1是否為e2的一部分。member函數具有二個引數。其中第二個引數被限定為必須是個串列(list)。member函數的功能是檢查第二個引數中是否出現第一個引數。若結果為真，則傳回在第二個引數中第一個引數出現的位置以後的部份，若結果為假，則傳回nil

述句 • LISP語言常見的述句 • plusp：判斷參數的值是否大於0 • minusp：判斷參數的值是否小於0 • zerop：判斷參數的值是否為0 • numberp：判斷參數是否為數值 • null：判斷參數是否為nil • greaterp e1 e2 • 若e1>e2，則t • 若e1<=e2，則nil

述句 • LISP語言常見的述句 • lessp e1 e2： • 若e1<e2，則t • 若e1>=e2，則nil • and e1 e2 ... en：若e1、e2、...、en全為true，則t，否則nil • or e1 e2 ... en：e1、e2、...、en中若有一者為true，則t，否則nil • not：若參數值為nil則結果為t，否則為nil

LISP 語言的條件式 • LISP語言的條件式即為cond結構 • cond結構可以處理任意數目的參數，這些參數即稱為cond子句 • 每個cond子句由一連串的S運算式所組成 • cond子句由二個部份所組成 • 第一個部份是要測試的條件 • 第二個部份則是測試的條件成立時必須執行之部份

LISP 語言的條件式 • 語法 ( cond (條件 1 Exp1) (條件 2 Exp2) (條件 3 Exp3) ....... (條件 n Expn))

精選習題 • LISP程式如下，其作用為何？ (defun xxx(S)) (cond ((null S) 0) ((atom S) 1) (t (plus (xxx (car S)) (xxx (cdr S))))))

精選習題 • 試簡述下列LISP函數f的功能，並舉例說明之 (defun f(lst) (cond ((null lst) nil) ((atom lst)(list lst)) (t(append(f(car lst))(f(cdr lst)))))

精選習題 • 試簡述下列LISP函數g的功能，並舉例說明之 (defun g(list) (cond ((null list)nil) (t (append (g(cdr list)) ((cons(car list)nil))))))

精選習題 • 試簡述下列LISP函數STRANGE的功能，並舉例說明之 (defun STRANGE(L) (cond ((null L) nil) ((atom L) L) (t (cons (STRANGE (car L)) (STRANGE (CDR L))))))

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