Шпора (Шпоры к первому коллоквиуму), страница 6

- S-списки (сегментные обращения к процедурам).

В языке Плэнер, как и в Лиспе, программа и обрабатываемые ею данные строятся из выражений, к которым относятся: атомы, обращения к переменным, состоящие из префикса и имени переменной (например, .X) и списки всех трех видов. Некоторые выражения (формы) можно вычислять, получая в результате значения (ими являются выражения). Программа на Плэнере представляет собой последовательность форм, ее выполнение заключается в вычислении этих форм.

В языке имеется много встроенных (стандартных) функций.

Определение новых функций

Для определения новой функции следует обратиться к встроенной функции define:

[define f dexp]

Вычисление функции define в качестве побочного эффекта приводит к появлению в программе новой функции с именем f и т.н. определяющим выражением dexp, которое должно иметь вид

(lambda (v₁ v₂ … v_n) e) (n≥0)

где v_i - формальные параметры новой функции, а e - форма, зависящая от v_i.

При последующем обращении к этой новой функции

[f a₁ a₂ … a_n]

сначала вычисляются аргументы (фактические параметры) a_i, затем вводятся локальные переменные v_i, которым присваиваются значения соответствующих аргументов a_i, и далее вычисляется форма e при этих значениях переменных v_i, после чего эти переменные уничтожаются. Значение данной формы становится значением функции f при аргументах a_i.

Операции над списками

[elem n l]

Значением аргумента n должно быть ненулевое целое число (обозначим его N), а значением второго аргумента - список (L) с любыми скобками. Значением функции является N-й от начала элемент списка L, если N>0, или |N|-й от конца элемент этого списка, если N<0. В случае, когда в качестве n явно указано число, имя функции в обращении можно опустить; например, [1 .X] - это сокращение от [elem 1 .X], т.е. выделяется первый от начала элемент списка, являющего значением переменной X.

[rest n l]

Значением аргумента n должно быть ненулевое целое число (N), а значением второго аргумента - список (L) с любыми скобками. Значением функции является результат отбрасывания N первых элементов списка L, если N>0, или |N|-й последних его элементов, если N<0.

[head n l]

В такой же ситуации значением функции является список из N первых элементов списка L, если N>0, или |N|-й последних его элементов, если N<0.

Пример: [rest 2 [head 5 (1 2 3 4 5 6) ] ]  (3 4 5)

Если требуется вычислить список в круглых скобках

(e₁ e₂ … e_n) (n≥0)

т.е. если он рассматривается как форма, то все его элементы должны быть формами. Значением такого списка является список (с круглыми скобками) из значений его элементов. Например, если переменная X имеет значение (a b), то значением списка (.X c [-1 .X]) является список ((a b) c b).

В таких списках можно использовать сегментные формы (сегментные обращения к переменным и сегментные обращения к процедурам, <elem 5 .X>). Сегментная форма вычисляется как обычная (простая) форма, но затем у ее значения, если это список, отбрасываются внешние скобки, и полученная таким образом последовательность элементов поставляется вместо сегментной формы. Например, если переменная X имеет значение (a (b c)), то:

(5 .X ( ))  (5 (a (b c)) ( )), (5 !.X ( ))  (5 a (b c) ( )), (!.X !.X)  (a (b c) a (b c)).

Если переменная X имеет значение (1 2), а переменная Y – значение (3 4):

(.X !.Y)  ((1 2) 3 4) – на Лиспе эти действия задаются так: (cons X Y)

(!.X !.Y)  (1 2 3 4) – на Лиспе эти действия задаются так: (append X Y)

Арифметические функции

[+ n₁ n₂ … n_k] (k≥2)

Значениями аргументов должны быть числа. Результат вычисления функции – их сумма.

[- n₁ n₂]

Значениями обоих аргументов должны быть числа. Значение функции – их разность.

[max n₁ n₂ … n_k] (k≥2)

Значениями аргументов должны быть числа. Результат вычисления функции – их максимум.

[min n₁ n₂ … n_k] (k≥2)

Значениями аргументов должны быть числа. Результат вычисления функции – их минимум.

Предикаты

Предикатом называется форма, значение которой рассматривается как логическое значение «истина» или «ложь». При этом в Плэнере «ложью» считается пустой список ( ), а «истиной» – любое другое выражение (чаще всего в роли «истины» выступает атом T).

[num e]

Эта функция-предикат проверяет, является ли числом значение ее аргумента. Если да, то значение функции равно T («истина»), иначе – ( ) («ложь»).

[empty e]

Функция проверяет, является ли значение ее аргумента пустым списком (с любыми скобками). Если да, то значение функции равно T, иначе – ( ).

[eq e₁ e₂]

Функция сравнивает значения своих аргументов. Если они равны, то значение функции – T , иначе – ( ).

[neq e₁ e₂]

Аналог, но значения аргументов сравниваются на «не равно».

[memb e l]

Значением функции является номер первого вхождения формы E в список L.

[gt n₁ n₂], [ge n₁ n₂], [lt n₁ n₂] – сравнение, соответственно, на «больше», «больше или равно» и «меньше».

Предикаты, проверяющие состояние переменных

В Плэнере переменные (формальные параметры процедур или локальные переменные блоков) могут находиться в одном из трех состояний:

1) переменная не описана (в некоторой функции встретилась нелокальная переменная, которая не описана в динамически объемлющих процедурах/блоках),

2) переменная описана, но не имеет значения,

3) переменная описана и имеет некоторое значение.

Для анализа таких ситуаций используются предикаты: [bound v] и [hasval v].

Первый из этих предикатов проверяет, является ли значение его параметра описанной (в динамически объемлющих процедурах/блоках) переменной. Если да, возвращается значение T, иначе – ( ).

Значением аргумента предиката hasval должно быть имя переменной, существующей в данный момент. Функция проверяет, имеет ли сейчас эта переменная какое-либо значение или нет. Если имеет, то функция возвращает результат T, а иначе - результат ( ).

Функции для работы со списками свойств идентификаторов

Идентификаторы (и некоторые другие объекты) Плэнера могут иметь т.н. списки свойств – списки пар: свойство-значение. Если идентификатор является именем некоторого объекта проблемной среды (например, ящика, который может перемещаться роботом), в списке свойств могут быть указаны цвет этого ящика, его вес, линейные размеры и т.п.

Для задания списка свойств используется функция [plist i pl]. При выполнении обращения к ней идентификатор I получает список свойств PL = (ind₁ val₁ … ind_n val_n). Отметим, что отсутствие некоторого свойства эквивалентно тому, что это свойство присутствует в списке со значением ( ).

Функция [put i ind val] позволяет изменить значение указанного свойства IND идентификатора I, а функция [get i ind?] – получить весь список свойств I (если параметр ind не задан), или же узнать значение указанного свойства.

Логические функции

Функции «отрицание», «конъюнкция», «дизъюнкция» и «условное выражение» аналогичны соответствующим лисп-функциям:

[not e]

[and e₁ e₂ … e_k] (k≥1)

[or e₁ e₂ … e_k] (k≥1)

[cond (p₁ e_1,1 e_1,2 … e_1,k1) … (p_n e_n,1 e_n,2 … e_n,kn)] (n≥1, k_i≥1)

Блочная и связанные с ней функции

[prog (v₁ v₂ … v_n) e₁ e₂ … e_k] (n≥0, k≥1)

Эту функцию называют «блочной», поскольку ее вычисление напоминает выполнение блоков в других языках программирования. Вычисление функции начинается с того, что вводятся локальные переменные, перечисленные в ее первом аргументе. Если v_i – идентификатор (имя), вводится локальная переменная с этим именем и без начального значения. Если же v_i – пара (id val), то вводится локальная переменная с именем id и начальным значением val (выражение val при этом не вычисляется). После этого функция последовательно вычисляет остальные свои аргументы – формы e_i, которые принято называть операторами. Вычислив последний из них, функция с его значением заканчивает работу, уничтожив при этом свои локальные переменные.

Вычисленные значения всех операторов (кроме последнего) нигде не запоминаются, поэтому имеет смысл в качестве таких операторов использовать только функции/операторы с побочным эффектом. Некоторые из этих функций перечислены ниже.

[set v e]

Это аналог оператора присваивания. Сначала вычисляются оба аргумента, причем значением аргумента v должно быть имя переменной, существующей в данный момент. Функция присваивает этой переменной новое значение – значение аргумента e. Это же значение является значением функции set, но оно, как правило, не используется.

[return e]

Это оператор выхода из блока. Функция return может использоваться только внутри функции prog, поскольку она завершает вычисление ближайшей объемлющей блочной функции, объявляя ее значением значение своего аргумента e.

[go e]

Это оператор перехода. Отметим, что если в качестве оператора функции prog указан идентификатор, то он трактуется как метка. Значением аргумента функции go должен быть идентификатор – одна из меток ближайшей объемлющей блочной функции. Функция go полностью завершает выполнение того оператора этой блочной функции, в который она входит (на любом уровне), и передает управление на оператор, следующий за этой меткой.

В качестве операторов можно использовать составной оператор: [do e₁ e₂ … e_k] ( k≥1),

а также операторы цикла (loop, while, until, for). Мы рассмотрим только первый вид оператора цикла: [loop x l e₁ e₂ … e_k]

При выполнении этого оператора вводится параметр цикла x, локализованный внутри loop, затем x поочередно получает в качестве значения очередной элемент списка L (слева направо), к которому применяются операторы e₁ e₂ … e_k.

Пример: [set L (1 2 3))]

[prog ((R ( ))) [loop E .L [set R (.E !.R)] .R]] - описанный блок переворачивает входной список (значение переменной L), помещая в конец списка R (в начальный момент пустого) элементы L: сначала первый, затем второй, затем третий. Результатом работы prog будет значение переменной R на момент завершения цикла – список (3 2 1).

Константы

Как и в Лиспе, константами в Плэнере называются глобальные перемеенные. Они вводятся так: [cset c v] – константе с именем C присваивается V.

Функции ввода-вывода

В Плэнере имеется достаточно богатый набор функций ввода-вывода, включающий: функции для работы с файловой системой; функции ввода и вывода символов, текста, строк; функции установки цвета фона и символов, управления курсором и др.

Ниже приводится фрагмент программы, использующей некоторые средства ввода-вывода:

[open screen get] файл screen открывается на ввод

[active screen get] файл screen переводится в состояние "активный файл ввода"

[cset a [read]] считывается очередное выражение (в данном случае, набираемое на клавиатуре)

и его значение присваивается константе a; пусть это выражение – (N O T).

[cset b [rev :a]] константе b присваивается (T O N).

[open ff put] файл с именем ff открывается на вывод

[active ff put] файл ff переводится в состояние "активный файл вывода"

[print :b] в файл ff "печатается" (записывается) выражение (T O N).

Специальные функции

В Плэнере имеется более десятка т.н. специальных функций, реализующих взаимодействие с операционной средой, интерпретатором (перехват синтаксических ошибок с целью их анализа в программе пользователя), а также преобразование типов. Несколько примеров: