Е.И. Большакова, Н.В. Груздева - Основы программирования на языке Лисп, страница 15

Список свойствпоявился уже в ранних диалектах Лиспа как удобное средство храненияинформации, доступной в любой момент вычислений, и назывался такжеассоциативным списком.Свойство понимается как пара имя_свойства – значение_свойства.Именем свойства может быть произвольный символьный атом, азначением – произвольное лисповское выражение. Например, атом APPLEможет иметь свойство COLOUR со значением (RED YELLOW GREEN) исвойство TASTE со значением ACID.Список свойств атома может быть пустым или содержатьпроизвольное количество свойств, при этом свойства никак не влияют другна друга.

Главная особенность списка свойств в том, что он не зависит отвычислительного контекста, содержащиеся в нём свойства доступны впроизвольный момент вычислений.Для работы со списком свойств обычно используются следующиевстроенные функции (все они есть в диалекте MuLisp).Функция get с обращением(get a name) вычисляет значениясвоих аргументов и возвращает значение свойства с именем name у атомаa, либо NIL, если у этого атома нет свойства с таким именем.

Например:(get ' APPLE 'COLOUR) => (RED YELLOW GREEN)(get ' APPLE 'TASTE) => ACID(get ' APPLE 'SIZE) => NILЗаметим, что нецелесообразно в качестве значения некоторогосвойства использовать пустой список, поскольку тогда неразличимы двапринципиально разных случая – отсутствие свойства и наличие этогосвойства со значением NIL.80Функция put с вычисляемыми аргументами и обращением(put a name p) выдаёт в качестве результата значение p, но основноееё действие – добавление к списку свойств атома а нового свойства сименем name и значением p. Если свойство с заданным именем уже есть,то старое значение заменяется на новое, к примеру:(put 'APPLE 'TASTE 'SWEET) => SWEET(get 'APPLE 'TASTE) => SWEETФункция remprop с обращением (remprop a name) служит дляудаления свойства name у атома а, оба аргумента функции вычисляются.В диалекте MuLisp эта функция возвращает в качестве результата значениесвойства name у атома а. Если свойства с заданным именем у этого атоманет, то значение функции равно NIL.

Например:(remprop 'APPLE 'TASTE) => SWEET(get 'APPLE 'TASTE) => NILВ Common LISP в случае успешного удаления свойства атомафункция remprop выдает T. В этом диалекте не реализована функцияput, поскольку её действие легко осуществить при помощи встроеннойфункции присваивания setf. Вместо обращения к put используетсяконструкция вида (setf (get a name) p). Но для удобства можноопределить и функцию put:(defun put (a name p)(setf (get a name) p))Отметим, что функции put и remprop имеют побочный эффект –они изменяют внутреннее представление списка свойств.

Это отступлениеот принципов чисто функционального программирования тем не менееполезно при решении практических задач.В качестве примера использования списка свойств рассмотримзадачу проверки правильности выражения языка Паскаль, котороепредставляет собой суперпозицию стандартных функций от одногоаргумента, например: SIN(PRED(TRUNC(LN(4.5))))).В суперпозиции могут использоваться следующие функции [7] : ABS(абсолютное значение числа), SQR (квадрат), SIN (синус), COS(косинус), EXP (экспонента), LN (логарифм), SQRT (квадратный корень),TRUNC (целая часть числа), ROUND (округление до целого), SUCC(следующее целое) и PRED (предыдущее целое).

Аргументами ABS и SQRмогут быть как целые, так и вещественные числа, а тип возвращаемогорезультата совпадает с типом аргумента. Функции синуса, косинуса,экспоненты, логарифма и квадратного корня также в качестве аргументамогут иметь как целое, так и вещественное число, в то время как ихрезультат – вещественное число. Функции TRUNC и ROUND преобразуют81вещественное число в целое, но если в качестве аргумента получают целое,то просто возвращают его в качестве результата.

Функции SUCC и PREDпредназначены для работы с целыми числами, поэтому и аргумент, ирезультат этих функций являются целыми числами.Необходимо проверить правильность типов аргументов функций,входящих в заданное выражение, и в случае правильного выраженияопределить тип его значения. Аргументом самой внутренней функциисуперпозиции является целое или вещественное число.Информацию о допустимых типах аргумента каждой стандартнойфункции Паскаля и типе ее результата (INT, REAL) будем хранить в видесписка свойств атома, служащего именем функции. Свойство ArgTypeхранит список возможных типов аргумента функции, а свойство FunType– тип результата функции.

В случаях, когда тип значения функциисовпадает с типом её аргумента (для ABS и SQR), будем обозначать егоатомом =TypeArg.В приведённой ниже программе для языка MuLisp сначала в спискисвойств атомов-имён паскалевских функций заносится необходимаяинформация о типах их аргументов и значений. Затем определяетсяфункция EvalType, проверяющая правильность заданного выражениясуперпозиции паскалевских функций и в случае правильностивычисляющая тип этого выражения.

Для упрощения программы считаем,что на вход функции EvalType подаётся выражение, заключённое вкруглые скобки, к примеру: (ABS(SUCC(-2))). В случае ошибки в типеаргумента функции, входящей в суперпозицию, EvalType возвращаетатом ERROR. Например:(EvalType '(ABS(SUCC(-2)))) => INT(EvalType '(SIN(PRED(TRUNC(LN(4.5)))))) => REAL(EvalType '(SUCC(SIN(ABS(-5))))) => ERROR;MuLisp-программа проверки типов аргументов выражения; ввод типов аргументов и типов результатов; функций в соответствующие списки свойств(put 'ABS 'ArgType '(INT REAL))(put 'ABS 'FunType '=TypeArg)(put 'SQR 'ArgType '(INT REAL))(put 'SQR 'FunType '=TypeArg)(put 'SIN 'ArgType '(INT REAL))(put 'SIN 'FunType 'REAL)(put 'COS 'ArgType '(INT REAL))(put 'COS 'FunType 'REAL)(put 'EXP 'ArgType '(INT REAL))82(put 'EXP 'FunType 'REAL)(put 'LN 'ArgType '(INT REAL))(put 'LN 'FunType 'REAL)(put 'SQRT 'ArgType '(INT REAL))(put 'SQRT 'FunType 'REAL)(put 'TRUNC 'ArgType '(INT REAL))(put 'TRUNC 'FunType 'INT)(put 'ROUND 'ArgType '(INT REAL))(put 'ROUND 'FunType 'INT)(put 'SUCC 'ArgType '(INT))(put 'SUCC 'FunType 'INT)(put 'PRED 'ArgType '(INT))(put 'PRED 'FunType 'INT); вычисление типа выражения-суперпозиции функций(defun EvalType (L)(cond ((null(cdr L))(MyType(car L))) ;тип числа((eq (get (car L) 'FunType) '=TypeArg)(EvalType (cadr L)) )((member (EvalType (cadr L))(get (car L) 'ArgType) )(get (car L) 'FunType))(T ERROR) ));вычисление типа числа(самого внутреннего аргумента)(defun MyType(A)(cond ((member '\.

(unpack A)) REAL)(T INT) ))Функция MyType возвращает тип числа, служащего аргументомсамой вложенной функции суперпозиции: если в запись числа входитточка, то его тип – REAL, иначе тип числа – INT. При этом используетсявстроенная функция MuLisp unpack (описывается в следующем разделе).При вычислении типа всего выражения-суперпозиции поочерёднорассматриваются следующие случаи. Если аргумент функции EvalType –список из одного элемента (первая ветвь EvalType), то этот элементявляется аргументом самого вложенного функционального обращения, т.е.числом, и его тип вычисляет функция MyType.

В противном случаеаргумент EvalType представляет собой обращение к паскалевскойфункции, и с помощью get из списка свойств атома-имени этой функцииизвлекается тип её значения (вторая ветвь EvalType). Если этот тип –=TypeArg, рекурсивно вычисляется и возвращается тип аргумента даннойфункции. В ином случае (третья ветвь EvalType) вычисляется тип83аргумента анализируемой функции и проверяется, входит ли он в списокзначение свойства ArgType этой функции: если входит, то EvalTypeвозвращает тип результата данной функции (значение свойства FunType),иначе (четвертая ветвь) возвращает атом ERROR.Заметим, что использование списка свойств позволило организоватьпрограмму так, что расширение набора функций, входящих в проверяемоевыражение-суперпозицию, как и расширение возможных типов ихзначений (например, добавление логического типа) возможно безизменения функции EvalType, рекурсивно проверяющей паскалевскоевыражение и вычисляющей его тип.4.2.Функции ввода, вывода и работы с символамиДля ввода данных в ходе вычислений используется встроеннаялисповская функция read без аргументов, её вызов имеет вид (read).Когда лисп-интерпретатор начинает обрабатывать вызов этой функции,вычисления приостанавливаются до тех пор, пока не будет полностьювведено лисповское выражение, т.е.

атом или списочное выражение,сбалансированное по круглым скобкам. Введённое выражение переводитсяво внутреннее представление и возвращается в качестве результата вызоваread, например:при вводе атома asd:(read) => ASDпри вводе списка (G(56)dее):(read) => (G (56) DЕЕ)при вводе точечной пары (ci . В): (read) => (CI . B)Перевод строчных (малых) букв в соответствующие им заглавные(большие) происходит в ходе преобразования введенного выражения вовнутреннее представление, когда выполняется построение внутреннихимён символьных атомов.Внутреннимименематомаможетбытьпроизвольнаяпоследовательность символов (литер), включая буквы обоих регистров,цифры, спецзнаки, а также пробел, точка, круглые скобки и другиесимволы, играющие в Лиспе особую роль.