Scheme教程——基础篇
函数式编程(Functional Programming)
在了解Scheme的语法之前，我们首先应该明白函数式编程(Functional Programming)这种范式(Paradigm)。简单引用一下我们老师的描述：
Functional Programming is a paradigm that is defined by building software out of pure functions and avoiding shared states, mutable data and side-effects.
函数式编程时一种通过使用纯函数来避免共享状态、可变数据以及副作用的编程范式。
用自己的话翻译一下，函数式编程强调输入和输出，而不是其实现的步骤和过程。在函数式编程中，相同的输入必然会有相同的输出，不会受到外在因素的影响。因此，函数式编程通常具有以下特性：
- 无状态(stateless)
- 无状态也意味着函数式编程中没有变量这个概念。本质上来说，变量就是在描述程序的某种状态。
- 输入
- 经过函数处理
- 输出
- 无状态也意味着函数式编程中没有变量这个概念。本质上来说，变量就是在描述程序的某种状态。
- 无副作用(Side-effect free)
- 由于函数式编程不存在变量，更不存在全局变量。它只使用输入值进行函数式加工，然后输出。因此它几乎没有副作用。
- 强模块化设计(Enforced modular design)
- 一个函数只干一件事情，每件事情都可以打包为一个模块
- 不原生支持for、while等循环语句
- 虽然不支持，但是所有的循环均可通过递归实现
常见的函数式编程语言：
- Scheme
- LIPS
Tips：除了除函数式编程外的其他范式
- 面向对象(Object-Oriented Programming, OOP)
- 抽象类(Abstract data types)
- 封装(Encapsulation )
- 继承(Inheritance)
- 动态绑定(Dynamic binding)
- 逻辑编程(Logic Programming)
- 数据库(Database)
- 关联(Relations)
- 查询与匹配(Query and matching)
- 推理(Reasoning)
- 面向服务编程(Service-Oriented Programming)
- 面向服务编程是面向对象、函数式编程、逻辑编程的结合体。
Scheme入门
IDE
- DrRacket
- http://racket-lang.org/download/
- 从 “Other Languages -> Legacy Languages” 选择R5RS
“Hello World”
1
(write “Hello World!”)
语法
- 语句构成
1 2
(<operator> <operand>, <operand>*) (<操作符> <操作数>, <操作数>*)
关键字(keywords)
- https://www.gnu.org/software/guile/docs/docs-1.6/guile-ref/R5RS-Index.html
标识符(Identifiers)
- 与OOP中的变量含义不同，标识符只是常量的昵称
结构形式(structured forms)
- lists, vectors
常量(constant data)
- numbers, characters, strings, quoted vectors, quoted lists, quoted symbols, etc.
空白(whitespace)
- Scheme忽略空白
注释(comments)
;等同于//或#1 2 3 4
#| 多行注释 多行注释 #|
数据类型
Numbers
整数(Integer)，实数(reals)，有理数(rationals)，复数(complex)
Booleans
#t- true#f- falseCharacters - make up strings
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#\space, #\sp #\newline, #\nl #\tab, #\ht #\backspace, #\bs #\return, #\cr #\page, #\np #\null, #\nul
Symbols
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(quote E) 'x 'y (symbol? 'xyz) => #t (symbol? 42) => #f
Strings
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"This is a string" "This is a string \"with quotes\"" "" – empty string There are a series of (string-<operator> commands (string-append “Hello ” “World!”)
Symbols vs Strings
1 2 3 4 5
(string-length "James") => 5 (string-length 'James) => error, string type expected. (symbol-length 'James) => error, function does not exist (symbol? 'James) => true (string? 'James) => false (symbol? 'Ja mes) => error (string? "Ja mes") => true
identifiers/variables - sequences of characters without the double quotes that serve as identifiers
1 2 3 4
i not + this-is-a-test
Lists
1 2 3
(1 2 3) (1 2.5 33/2) (“hi” (1 2 3) 27/2)
基本操作
定义函数
在Scheme中，我们使用
lambda定义函数- 语法：
1
(lambda (parameter list) function definition)
1 2
((lambda (x y) (+ x y)) 1 2) => 3
- 语法：
define关键字1
(define <function name> (lambda (<params>) <function>))
1 2
(define addTwo (lambda (x y) (+ x y)) ) (addTwo 1 2) => 3
Example；
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; Scheme (define absolute (lambda (x) (if (negative? x) (- x) x ) ;end if ) ; end lambda ) ; end define
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# Same as in Python def absolute(x): if (x < 0): return -x else: return x
数学运算符
- 加减乘除
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(+ a b) -> a + b (- a b) -> a - b (\ a b) -> a \ b (* a b) -> a * b
- 其它常用运算函数
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(abs x) ; returns absolute value (max …) ; returns the maximum value in the parameters (min …) ; returns minimum (round x) ; rounds toward zero (floor x) - (ceiling x) ; round value down or up
逻辑运算符
- 基本逻辑运算符
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(and (or ; And 和 or可以传递多个参数，不仅限于2个 (not
- 关系运算符
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(= a b) ; 注意：没有==
- Sameness in Scheme
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(eq? ; 类似于eqv，但是可以辨别的更精细一些 (equal? ; 如果两个项目递归等价，则返回 true — paris、vectors、字符串等.. (sqv? ; 返回 true 通常应被视为相同 - 适用于integer, characters 和实数(real)