Lisp8
- 1. Внутреннее представление списков. Применяющие функционалы . Лекция 8
- 2. Внутреннее представление списков Обработка списков без разрушения. Append Разрушающие функции Применяющие функционалы
- 4. Структура памяти Списочная ячейка ( cons-ячейка ) - специальный элемент памяти, состоит из двух полей: CAR и CDR . Список – совокупность атомов, которые связываются списочными ячейками.
- 5. Представление списков через списочную ячейку
- 6. Представление списков через точечные пары (a) <=> (a.nil) (a b c) <=> (a.(b.(c.nil))) (a.(b c)) <=> (a b c) Выражение точечной нотации можно привести к списочной, если cdr -поле – список.
- 7. Списочная ячейка и базовые функции Результат функции Сar – значение левого поля первой списочной ячейки * (сar '(a (b c) d) a Результат функции Сdr – значение правого поля первой списочной ячейки. * (сdr '(a (b c) d) ((b c) d)
- 8. Списочная ячейка и базовые функции CONS создает новую списочную ячейку, car -поле которой указывает на первый элемент, а cdr на второй (cons 'x '(a b c)) .
- 9. Списочная ячейка и базовые функции LIST Создается списочная ячейка для каждого аргумента . В car - поле ставится указатель на соответствующий элемент . В cdr - поле ставится указатель на следующую списочную ячейку . * (list 'a '(b c)) (a (b c))
- 10. Переменные и списки Использование переменной в функции обеспечивает доступ к структуре . (setq y '(a b c)) CONS, не изменяя структуры, увеличивает список. (setq x (cons 'd y))
- 11. Переменные и списки Если в функции присвоения список задается явно, под него отводятся новые списочные ячейки (setq z '(a b c)) Переменная z будет иметь значение '(a b c) .
- 12. Равенство списков EQ – физическое равенство – одинаковая структура EQUAL – логическое равенство – одинаковые элементы EQL – эквивалентность символов и чисел Структура списка определяется списочными ячейками.
- 13. Пример * (setq lis1 '(a b)) * (setq lis2 '(a b)) * (setq lis3 lis1) * (equal lis1 lis2) t * (equal lis1 lis3) t * (eql lis1 lis2) nil * (eql lis1 lis3) t * (eq lis1 lis2) nil * (eq lis1 lis3) t * (setq m 'abc) * (setq n 'abc) * (eq m n) t Для отдельного атома принцип не выполняется, т.е. новые ячейки не отводятся.
- 14. Cборка мусора «Мусор» - структуры, на которые нельзя ссылаться. * (setq l1 '((a) b c)) * (setq l1 (cdr l1)) Сборщик мусора (garbage collector) GC – собирает ставшие мусором ячейки в область свободной памяти для использования.
- 15. Обработка списков без разрушения. Append
- 16. Обработка списков без разрушения. Append. Операции над списками не вносят изменений в указатели списочных ячеек: создается копия списочной ячейки с новым содержанием полей. Функция APPEND * (setq first '(a b)) (a b) * (setq second '(c d)) (c d) * (setq both (append first second)) (a b c d)
- 17. Структура при APPEND Append создает копии всех списочных ячеек для каждого элемента во всех аргументах, исключая последний. C ons создает только одну списочную ячейку.
- 19. Разрушающие функции Функции, которые изменяют содержимое указателей вместо создания новых списочных ячеек, называют разрушающими . (т.к. указатель заменяется и исходная структура разрушается)
- 20. NCONC позволяет соединить два списка изменением указателя. (setq new (nconc first second)) Список не копируется. N il в последней списочной ячейке меняется на указатель к первой списочной ячейке второго списка.
- 21. RPLACA, RPLACD Функции от двух аргументов (первый – список) изменяют структуру своих аргументов. rplaca – "replace the car" – заменяет car первого аргумента на второй. (Т.е. указатель car первой списочной ячейки меняется на указатель ко второму аргументу.) rplacd – "replace the cdr" – заменяется cdr- указатель.
- 22. Механизм действия * (setq lis1 '(a b c)) * (setq lis2 '(a b c))
- 23. * (rplaca lis1 'd) (d b c) * (rplacd lis2 '(e f)) (a e f) Механизм действия Через setf (rplaca x y) <=> (setf (car x) y) (rplacd x y) <=> (setf (cdr x) y)
- 24. Пример Функция replace-item имеет три аргумента: первый элемент должен быть списком, разрушающе замещает первое местоположение второго аргумента в списке на третий аргумент. (defun replace-item (lis old new) (rplaca (member old lis) new)) * ( replace-item ‘(d a s d a f) ‘a ‘n) (n s d a f)
- 25. Использование разрушающих функций При работе с большими списками, чтобы не увеличивать расход памяти. (Например, использовать nconc вместо append .) Использование требует осторожности: побочный эффект – можно получить бесконечные списки. * (setq v1 '(a b c)) (a b c) * (setq v2 v1) (a b c) * (setq v2 (nconc v1 v2)) (a b c a b c....)
- 27. Применяющие функционалы применяют функциональный аргумент к своим параметрам. APPLY FUNCALL Применяющие функционалы вычисляют значение функции. (В этом смысле они аналогичны функции EVAL , вычисляющей значение выражения. )
- 28. APPLY Предположим, мы хотим объединить в один список несколько вложенных списков. APPLY применяет функцию к элементам списка, как к аргументам функции.
- 29. Пример 1 Часто apply используют вместе c марсаr . Задача: найти общее число элементов в списках. * (countall '((a b c) (d e f) (k l))) 8 (defun countall (lis) (apply '+ (mapcar 'length lis)) )
- 30. Пример 2 Функция countatom считает элементы в любом списке. * (countatom '(a (a (b) c) (d) e (f g))) 8 (defun countatom (lis) (cond ((null lis) 0) ((atom lis) 1) (t (apply '+ (mapcar 'countatom lis))) ) )
- 31. Cочетание apply, nconc, mapcar – mapcan Задача: Построить функцию, образующую список из хвостов списков. * (list-last '((a b) (b c) (c d))) (b c d) (defun list-last (lis) (apply 'append (mapcar 'last lis))) APPEND работает медленно и оставляет много мусора. Можно это сделать через nconc : (defun list-last (lis) (apply 'nconc (mapcar 'last lis)))
- 32. Cочетание apply, nconc, mapcar – mapcan Отображающий функционал mapcan объединяет результаты в один список, используя функцию nconc . Механизм действия: (mapcan fn x1 x2 ... xN) (apply 'nconc (mapcar fn x1 x2 ... xN))
- 33. Cочетание apply, nconc, mapcar – mapcan Задача: Построить функцию, образующую список из хвостов списков. * (list-last '((a b) (b c) (c d))) (b c d) (defun list-last (lis) (mapcan 'last lis))
- 34. Функционал FUNCALL Применяющий функционал FUNCALL аналогичен APPLY , но аргументы принимает не в списке, а по отдельности: (funcall fn x1 x2 ... xN) (fn x1 x2 ... xN) здесь fn – функция с n аргументами. * (funcall '+ 1 2) <=> * (+ 1 2) 3 * (funcall (car '(+ - / *)) 1 2) 3
- 35. Пример Рассмотрим использование funcall для построения функции map2 , которая действует аналогично mapcar , но берет в качестве аргументов два элемента из списка, а не один. * (map2 'list '(A Christie V Nabokov K Vonnegut)) ((A Christie) (V Nabokov) (K Vonnegut)) (defun map2 (f2 lst) (if (null lst) nil (cons (funcall f2 (car lst) (cadr lst)) (map2 f2 (cddr lst))) ) )
- 36. Блокировка функции ‘ х (QUOTE х) # ‘f (FUNCTION f ) (+ 2 3) (funcall ‘+ 2 3) (funcall #‘+ 2 3)
- 37. Замыкание (defun f1 (x) (cons (function (lambda (y) (+ x y))) (function (lambda (y) (setq x y))))) * (setq para (f1 10)) * (funcall (car para) 2) ;; 1-е замыкание (для MCL не работает) 12 * (funcall (cdr para) 100) ;; 2-е замыкание 100 * (funcall (car para) 102) ;; 2-е 202
- 38. Блокировки вычисления FUNCTION или #‘ используется тогда, когда в замыкаемой функции есть свободные переменные Если в замыкаемой функции нет свободных (глобальных функции) переменных, то форма FUNCTION ни чем не отличается от формы QUOTE
- 39. Спасибо за внимание! Вопросы?