# Lisp

:一种古老的编译型语言。

  • 虽然古老,但是诞生之后有不断改进,扩展了许多现代语言的功能。
  • 存在多种方言:
    • Scheme :于 1975 年发布。
    • Common Lisp (opens new window) :于 1984 年发布,本文介绍其语法。
    • Racket :于 1995 年发布。
    • Clojure :于 2007 年发布。源代码编译成 Java 字节码之后由 JVM 运行。

# 相关历史

  • 1936 年,剑桥大学的图灵设想出一种能自动计算的机器:在一条纸带上的每一格记下一个简单符号,一台机器像人脑一样依次读取每格的符号,根据符号执行某种操作。
    • 这种机器被称为图灵机,特点:
      • 一台图灵机可以执行任何算法。
      • 如果一个问题可以表示成算法形式,即可计算,则可以被图灵机解决。
    • 这设计了计算机的基本运行逻辑。
    • 如果一个编程语言能实现图灵机的基本功能,比如算术运算、逻辑运算、条件判断、循环,则称为图灵完备(Turing Completeness)。
  • 1945 年 3 月,参与美国原子弹研制的冯·诺依曼起草了一份论述 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)的报告,将计算机设计成五个基本部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
    • 这设计了计算机的基本架构,沿用至今。
  • 1950 年,图灵发表论文《计算机器与智能》,提出了图灵测试:如果一台机器让人不能分辨出它是机器,则可以判断该机器具备人工智能。
  • 1954 年,IBM 公司的 John Backus 发明了 Fortran 语言。
    • 它是世界上第一种高级编程语言,主要用于公式计算。
  • 1956 年 8 月,John McCarthy 在 Dartmouth 学院发起一场会议,与香农、Nathaniel Rochester、Marvin Minsky 等人在讨论中首次提出了人工智能的概念。
  • 1958 年,John McCarthy 因为 Fortran 的功能不满足需求,发明了 Lisp 语言。
    • 它是第一种支持递归函数的高级编程语言。

# 语法特点

  • 源文件的扩展名为 .lisp 或 .lsp 。
  • 代码可以编译后执行,也可以通过解释器直接执行。
  • 用分号 ; 声明单行注释,用 #||# 声明多行注释。
  • 标识符不区分大小写。
  • 支持定义函数,支持面向对象编程。

# 括号表达式

  • Lisp 程序的主要组成单位:

    • atom :一个数字或标识符。
      • 如果代码中的一个字符串没有用双引号作为定界符,则被当做 atom 。如果它全由数字字符或小数点组成,则视作数字,否则视作变量名、函数名等标识符。如下:
        3.14        ; 数字
        var1        ; 标识符
        Hello       ; 标识符
        "Hello"     ; 字符串
        
      • 特别地,字母 t 表示逻辑真,nil 表示逻辑假或空列表。
    • string :字符串,用双引号作为定界符,支持用反斜杠 \ 转义字符。
    • list :列表,是一个包含任意个 atom 或 list 的括号表达式。
      • 如下:
        (0 1 2 3)
        (0 ( 1 2 ) 3 Hello)
        ( )
        
  • Lisp 的每个语句都放在括号表达式中:

    (write 6)                     ; 调用函数 write 打印一个值,前后要加上括号
    (write-line "Hello World")    ; 打印一个值并换行
    
    • 函数本身不需要括号就可以传入参数,即不需要 ( write(6) )
    • 缺点是括号嵌套多层之后的可读性较差。
  • Lisp 的括号表达式采用前缀表示法:将运算符写在操作数之前。

    (write (+ 1 2 3))             ; 相当于 write(1 + 2 + 3)
    (write (* 3 (+ 1 2) ))        ; 相当于 write((1 + 2) * 3)
    

# 变量

  • 定义全局变量:

    (defvar x 3.14)
    (write x)
    
    • 变量的值只能是数字类型。
  • 定义局部变量:

    (setq x 3.14)
    (setq y x)
    (write y)
    

# 流程控制

  • if 语句:
    (setq x 3.14)
    (if (> x 3)
      (format t "~% x is large enough")       ; if 条件为真时,执行第一个代码块
      (format t "~% x is not big enough")     ; if 条件为假时,执行第二个代码块
    )
    

# 函数

  • 定义函数:

    (defun average (x y)
      (/ ( + x y) 2)
    )
    
    • 函数内最后一个执行的表达式的取值会作为函数的返回值。
  • 调用函数:

    (write(average 10 20))