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LISP語(yǔ)言教程作者：牛魔王 上次修改時(shí)間: 2007-03-22 13:13 Scheme 語(yǔ)言是LISP語(yǔ)言的一個(gè)方言(或說(shuō)成變種)，它誕生于1975年的MIT，對(duì)于這個(gè)有近三十年歷史的編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，它并沒(méi)有象C+，java，C#那樣受到商業(yè)領(lǐng)域的青睞，在國(guó)內(nèi)更是顯為人知。但它在國(guó)外的計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域內(nèi)卻是有著廣泛應(yīng)用的，有很多人學(xué)的第一門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言就是Scheme語(yǔ)言。Scheme 語(yǔ)言概要Author:宋國(guó)偉 吉林省德惠市信息中心Date:2003 年 12 月 01 日Scheme 語(yǔ)言是LISP語(yǔ)言的一個(gè)方言(或說(shuō)成變種)，它誕生于1975年的MIT，對(duì)于這個(gè)有近三十年歷史的編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，它并沒(méi)有象C+，java，C#那樣受到商業(yè)領(lǐng)域的青睞，在國(guó)內(nèi)更是顯為人知。但它在國(guó)外的計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域內(nèi)卻是有著廣泛應(yīng)用的，有很多人學(xué)的第一門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言就是Scheme語(yǔ)言。作為L(zhǎng)isp 變體，Scheme 是一門非常簡(jiǎn)潔的計(jì)算語(yǔ)言，使用它的編程人員可以擺脫語(yǔ)言本身的復(fù)雜性，把注意力集中到更重要的問(wèn)題上，從而使語(yǔ)言真正成為解決問(wèn)題的工具。本文分為上、 下兩部分來(lái)介紹 scheme 語(yǔ)言。一Scheme語(yǔ)言的特點(diǎn)Scheme 語(yǔ)言是LISP語(yǔ)言的一個(gè)方言(或說(shuō)成變種)，它誕生于1975年的MIT，對(duì)于這個(gè)有近三十年歷史的編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，它并沒(méi)有象C+，java，C#那樣受到商業(yè)領(lǐng)域的青睞，在國(guó)內(nèi)更是顯為人知。但它在國(guó)外的計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域內(nèi)卻是有著廣泛應(yīng)用的，有很多人學(xué)的第一門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言就是Scheme語(yǔ)言。它是一個(gè)小巧而又強(qiáng)大的語(yǔ)言，作為一個(gè)多用途的編程語(yǔ)言，它可以作為腳本語(yǔ)言使用，也可以作為應(yīng)用軟件的擴(kuò)展語(yǔ)言來(lái)使用，它具有元語(yǔ)言特性，還有很多獨(dú)到的特色,以致于它被稱為編程語(yǔ)言中的皇后。下面是洪峰對(duì)Scheme語(yǔ)言的編程特色的歸納： 詞法定界（Lexical Scoping） 動(dòng)態(tài)類型（Dynamic Typing） 良好的可擴(kuò)展性 尾遞歸（Tail Recursive） 函數(shù)可以作為值返回 支持一流的計(jì)算連續(xù) 傳值調(diào)用（passing-by-value） 算術(shù)運(yùn)算相對(duì)獨(dú)立 本文的目的是讓有編程基礎(chǔ)（那怕是一點(diǎn)點(diǎn)）的朋友能盡快的掌握Scheme語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，如果您在讀完本文后，發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)會(huì)用Scheme語(yǔ)言了，那么我的目的就達(dá)到了。二Scheme語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)現(xiàn)R5RS (Revised(5) Report on the Algorithmic Language Scheme)Scheme語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則的第5次修正稿，1998年制定，即Scheme語(yǔ)言的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，目前大多數(shù)Scheme語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)都將達(dá)到或遵循此標(biāo)準(zhǔn)，并且?guī)缀醵技尤肓艘恍儆谧约旱臄U(kuò)展特色。Guile (GNUs extension language)Guile是GNU工程的一個(gè)項(xiàng)目，它是GNU擴(kuò)展語(yǔ)言庫(kù)，它也是Scheme語(yǔ)言的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)；如果你將它作為一個(gè)庫(kù)打包，可以把它鏈接到你的應(yīng)用程序中去，使你的應(yīng)用程序具有自己的腳本語(yǔ)言，這個(gè)腳本語(yǔ)言目前就是Scheme語(yǔ)言。Guile可以在LINUX和一些UNIX系統(tǒng)上運(yùn)行，下面是簡(jiǎn)單的安裝過(guò)程：下載guile-1.6.4版，文件名為guile-1.6.4.tar.gz，執(zhí)行下面的命令：tar xvfz guile-1.6.4.tar.gzcd guile-1.6.4./configuremakemake install如此，即可以執(zhí)行命令guile，進(jìn)入guile提示符狀態(tài)，輸入調(diào)試Scheme程序代碼了，本文的所有代碼都是在guile下調(diào)試通過(guò)。其它實(shí)現(xiàn)除了Guile外，Scheme語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)還有很多，如：GNU/MIT-Scheme， SCI，Scheme48，DrScheme等，它們大多是開源的，可以自由下載安裝使用，并且跨平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)也很多。你會(huì)發(fā)現(xiàn)既有象basic的 Scheme語(yǔ)言解釋器，也有將Scheme語(yǔ)言編譯成C語(yǔ)言的編譯器，也有象JAVA那樣將Scheme語(yǔ)言代碼編譯成虛擬機(jī)代碼的編譯器。三基本概念注釋Scheme語(yǔ)言中的注釋是單行注釋，以分號(hào);開始一直到行尾結(jié)束，其中間的內(nèi)容為注釋，在程序運(yùn)行時(shí)不做處理，如：; this is a scheme comment line.標(biāo)準(zhǔn)的Scheme語(yǔ)言定義中沒(méi)有多行注釋，不過(guò)在它的實(shí)現(xiàn)中幾乎都有。在Guile中就有多行注釋，以符號(hào)組合#!開始，以相反的另一符號(hào)組合!#結(jié)束，其中內(nèi)容為注釋，如：#!there are scheme comment area.you can write mulity lines here . !#注意的是，符號(hào)組合#!和!#一定分做兩行來(lái)寫。Scheme用做腳本語(yǔ)言Scheme語(yǔ)言可以象sh，perl，python等語(yǔ)言那樣作為一種腳本語(yǔ)言來(lái)使用，用它來(lái)編寫可執(zhí)行腳本，在Linux中如果通過(guò)Guile用Scheme語(yǔ)言寫可執(zhí)行腳本，它的第一行和第二行一般是類似下面的內(nèi)容：#! /usr/local/bin/guile -s!#這樣的話代碼在運(yùn)行時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用Guile來(lái)解釋執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)的文件尾綴是.scm。塊(form)塊(form)是Scheme語(yǔ)言中的最小程序單元，一個(gè)Scheme語(yǔ)言程序是由一個(gè)或多個(gè)form構(gòu)成。沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下 form 都由小括號(hào)括起來(lái)，形如：(define x 123)(+ 1 2)(* 4 5 6)(display hello world)一個(gè) form 也可以是一個(gè)表達(dá)式，一個(gè)變量定義，也可以是一個(gè)過(guò)程。form嵌套Scheme語(yǔ)言中允許form的嵌套，這使它可以輕松的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的表達(dá)式，同時(shí)也是一種非常有自己特色的表達(dá)式。下圖示意了嵌套的稍復(fù)雜一點(diǎn)的表達(dá)式的運(yùn)算過(guò)程：變量定義可以用define來(lái)定義一個(gè)變量，形式如下：(define 變量名 值)如： (define x 123) ，定義一個(gè)變量x，其值為123。更改變量的值可以用set!來(lái)改變變量的值，格式如下：(set! 變量名 值)如： (set! x hello) ，將變量x的值改為hello 。Scheme語(yǔ)言是一種高級(jí)語(yǔ)言，和很多高級(jí)語(yǔ)言(如python，perl)一樣，它的變量類型不是固定的，可以隨時(shí)改變。四數(shù)據(jù)類型1. 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型邏輯型(boolean)最基本的數(shù)據(jù)類型，也是很多計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中都支持的最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)類型，只能取兩個(gè)值：#t，相當(dāng)于其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的 TRUE；#f，相當(dāng)于其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的 FALSE。Scheme語(yǔ)言中的boolean類型只有一種操作：not。其意為取相反的值，即：(not #f) = #t(not #t) = #fnot的引用，與邏輯非運(yùn)算操作類似guile (not 1)#fguile (not (list 1 2 3)#fguile (not a)#f從上面的操作中可以看出來(lái)，只要not后面的參數(shù)不是邏輯型，其返回值均為#f。數(shù)字型(number)它又分為四種子類型：整型(integer)，有理數(shù)型(rational)，實(shí)型(real)，復(fù)數(shù)型(complex)；它們又被統(tǒng)一稱為數(shù)字類型(number)。如：復(fù)數(shù)型(complex) 可以定義為 (define c 3+2i) 實(shí)數(shù)型（real）可以定義為 (define f 22/7) 有理數(shù)型（rational）可以定義為 (define p 3.1415) 整數(shù)型(integer) 可以定義為 (define i 123)Scheme 語(yǔ)言中，數(shù)字類型的數(shù)據(jù)還可以按照進(jìn)制分類，即二進(jìn)制，八進(jìn)制，十進(jìn)制和十六進(jìn)制，在外觀形式上它們分別以符號(hào)組合 #b、 #o、 #d、 #x 來(lái)作為表示數(shù)字進(jìn)制類型的前綴，其中表示十進(jìn)制的#d可以省略不寫，如：二進(jìn)制的 #b1010 ，八進(jìn)制的 #o567，十進(jìn)制的123或 #d123，十六進(jìn)制的 #x1afc 。Scheme語(yǔ)言的這種嚴(yán)格按照數(shù)學(xué)定理來(lái)為數(shù)字類型進(jìn)行分類的方法可以看出Scheme語(yǔ)言里面滲透著很深的數(shù)學(xué)思想，Scheme語(yǔ)言是由數(shù)學(xué)家們創(chuàng)造出來(lái)的，在這方面表現(xiàn)得也比較鮮明。字符型(char)Scheme語(yǔ)言中的字符型數(shù)據(jù)均以符號(hào)組合 # 開始，表示單個(gè)字符，可以是字母、數(shù)字或 ! $ % & * + - . / : ? _ 等等其它字符，如： #A 表示大寫字母A，#0表示字符0，其中特殊字符有：#space 表示空格符和 #newline 表示換行符。符號(hào)型(symbol)符號(hào)類型是Scheme語(yǔ)言中有多種用途的符號(hào)名稱，它可以是單詞，用括號(hào)括起來(lái)的多個(gè)單詞，也可以是無(wú)意義的字母組合或符號(hào)組合，它在某種意義上可以理解為C中的枚舉類型?？聪旅娴牟僮鳎篻uile (define a (quote xyz) ; 定義變量a為符號(hào)類型，值為xyzguile axyzguile (define xyz a) ; 定義變量xyz為符號(hào)類型，值為aguile xyza此處也說(shuō)明單引號(hào) 與quote是等價(jià)的，并且更簡(jiǎn)單一些。符號(hào)類型與字符串不同的是符號(hào)類型不能象字符串那樣可以取得長(zhǎng)度或改變其中某一成員字符的值，但二者之間可以互相轉(zhuǎn)換。2. 復(fù)合數(shù)據(jù)類型可以說(shuō)復(fù)合數(shù)據(jù)類型是由基本的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型通過(guò)某種方式加以組合形成的數(shù)據(jù)類型，特點(diǎn)是可以容納多種或多個(gè)單一的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，多數(shù)是基于某一種數(shù)學(xué)模型創(chuàng)建的。字符串(string) 由多個(gè)字符組成的數(shù)據(jù)類型，可以直接寫成由雙引號(hào)括起的內(nèi)容，如：hello 。下面是Guile中的字符串定義和相關(guān)操作：guile (define name tomson)guile nametomsonguile (string-length name) ; 取字符串的長(zhǎng)度6guile (string-set! name 0 #g) ; 更改字符串首字母(第0個(gè)字符)為小寫字母g (#g)guile namegomsonguile (string-ref name 3) ; 取得字符串左側(cè)第3個(gè)字符（從0開始）#s字符串還可以用下面的形式定義：guile (define other (string #h #e #l #l #o )guile otherhello字符串中出現(xiàn)引號(hào)時(shí)用反斜線加引號(hào)代替，如：abcdef 。點(diǎn)對(duì)(pair)我把它譯成點(diǎn)對(duì)，它是一種非常有趣的類型，也是一些其它類型的基礎(chǔ)類型，它是由一個(gè)點(diǎn)和被它分隔開的兩個(gè)所值組成的。形如： (1 . 2) 或 (a . b) ，注意的是點(diǎn)的兩邊有空格。這是最簡(jiǎn)單的復(fù)合數(shù)據(jù)類型，同是它也是其它復(fù)合數(shù)據(jù)類型的基礎(chǔ)類型，如列表類型（list）就是由它來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按照Scheme語(yǔ)言說(shuō)明中的慣例，以下我們用符號(hào)組合 = 來(lái)表示表達(dá)式的值。它用cons來(lái)定義，如： (cons 8 9) =(8 . 9)其中在點(diǎn)前面的值被稱為 car ，在點(diǎn)后面的值被稱為 cdr ，car和cdr同時(shí)又成為取pair的這兩個(gè)值的過(guò)程，如：(define p (cons 4 5) = (4 . 5)(car p) = 4(cdr p) = 5還可以用set-car! 和 set-cdr! 來(lái)分別設(shè)定這兩個(gè)值：(set-car! p hello)(set-cdr! p good)如此，以前定義的 p 又變成了 (hello . good) 這個(gè)樣子了。列表(list)列表是由多個(gè)相同或不同的數(shù)據(jù)連續(xù)組成的數(shù)據(jù)類型，它是編程中最常用的復(fù)合數(shù)據(jù)類型之一，很多過(guò)程操作都與它相關(guān)。下面是在Guile中列表的定義和相關(guān)操作：guile (define la (list 1 2 3 4 )guile la(1 2 3 4)guile (length la) ; 取得列表的長(zhǎng)度4guile (list-ref la 3) ; 取得列表第3項(xiàng)的值（從0開始）4guile (list-set! la 2 99) ; 設(shè)定列表第2項(xiàng)的值為9999guile la(1 2 99 4)guile (define y (make-list 5 6) ;創(chuàng)建列表guile y(6 6 6 6 6)make-list用來(lái)創(chuàng)建列表，第一個(gè)參數(shù)是列表的長(zhǎng)度，第二個(gè)參數(shù)是列表中添充的內(nèi)容；還可以實(shí)現(xiàn)多重列表，即列表的元素也是列表，如：(list (list 1 2 3) (list 4 5 6)。列表與pair的關(guān)系回過(guò)頭來(lái)，我們?cè)倏纯聪旅娴亩x：guile (define a (cons 1 (cons 2 (cons 3 ()guile a(1 2 3)由上可見(jiàn)，a本來(lái)是我們上面定義的點(diǎn)對(duì)，最后形成的卻是列表。事實(shí)上列表是在點(diǎn)對(duì)的基礎(chǔ)上形成的一種特殊格式。再看下面的代碼：guile (define ls (list 1 2 3 4)guile ls(1 2 3 4)guile (list? ls)#tguile (pair? ls)#t由此可見(jiàn)，list是pair的子類型，list一定是一個(gè)pair，而pair不是list。guile (car ls)1guile (cdr ls)(2 3 4)其cdr又是一個(gè)列表，可見(jiàn)用于pair的操作過(guò)程大多可以用于list。guile (cadr ls) ; 此點(diǎn)對(duì)對(duì)象的cdr的car2guile (cddr ls) ; 此點(diǎn)對(duì)對(duì)象的cdr的cdr(3 4)guile (caddr ls) ; 此點(diǎn)對(duì)對(duì)象的cdr的cdr的car3guile (cdddr ls) ; 此點(diǎn)對(duì)對(duì)象的cdr的cdr的cdr(4)上在的操作中用到的cadr，cdddr等過(guò)程是專門對(duì)PAIR型數(shù)據(jù)再?gòu)?fù)合形成的數(shù)據(jù)操作的過(guò)程，最多可以支持在中間加四位a或d，如cdddr，caaddr等。下圖表示了由pairs定義形成的列表：這個(gè)列表可以由pair定義為如下形式：(define x (cons a (cons b (cons c (cons d ()而列表的實(shí)際內(nèi)容則為：(a b c d)由pair類型還可以看出它可以輕松的表示樹型結(jié)構(gòu)，尤其是標(biāo)準(zhǔn)的二叉樹。向量（vector）可以說(shuō)是一個(gè)非常好用的類型 ，是一種元素按整數(shù)來(lái)索引的對(duì)象，異源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在占用空間上比同樣元素的列表要少，在外觀上：列表示為： (1 2 3 4) VECTOR表示為： #(1 2 3 4) 可以正常定義：(define v (vector 3 4 5) 也可以直接定義：(define v #(3 4 5)vector是一種比較常用的復(fù)合類型，它的元素索引從0開始，至第 n-1 結(jié)束，這一點(diǎn)有點(diǎn)類似C語(yǔ)言中的數(shù)組。關(guān)于向量表（vector）的常用操作過(guò)程：guile (define v (vector 1 2 3 4 5)guile v#(1 2 3 4 5)guile (vector-ref v 0) ; 求第n個(gè)變量的值1guile (vector-length v) ; 求vector的長(zhǎng)度5guile (vector-set! v 2 abc) ; 設(shè)定vector第n個(gè)元素的值guile v#(1 2 abc 4 5)guile (define x (make-vector 5 6) ; 創(chuàng)建向量表guile x#(6 6 6 6 6)make-vector用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)向量表，第一個(gè)參數(shù)是數(shù)量，后一個(gè)參數(shù)是添充的值，這和列表中的make-list非常相似。我們可以看出，在Scheme語(yǔ)言中，每種數(shù)據(jù)類型都有一些基本的和它相關(guān)的操作過(guò)程，如字符串，列表等相關(guān)的操作，這些操作過(guò)程都很有規(guī)律，過(guò)程名的單詞之間都用-號(hào)隔開，很容易理解。對(duì)于學(xué)過(guò)C+的朋友來(lái)說(shuō)，更類似于某個(gè)對(duì)象的方法，只不過(guò)表現(xiàn)的形式不同了。3. 類型的判斷、比較、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換與方法類型判斷Scheme語(yǔ)言中所有判斷都是用類型名加問(wèn)號(hào)再加相應(yīng)的常量或變量構(gòu)成，形如：(類型? 變量)Scheme語(yǔ)言在類型定義中有比較嚴(yán)格的界定，如在C語(yǔ)言等一些語(yǔ)言中數(shù)字0來(lái)代替邏輯類型數(shù)據(jù)False，在Scheme語(yǔ)言中是不允許的。以下為常見(jiàn)的類型判斷和附加說(shuō)明：邏輯型：(boolean? #t) = #t(boolean? #f) = #t 因?yàn)?t和#f都是boolean類型，所以其值為#t(boolean? 2) = #f 因?yàn)?是數(shù)字類型，所以其值為 #f字符型：(char? #space) = #t(char? #newline) = #t 以上兩個(gè)特殊字符：空格和換行(char? #f) = #t 小寫字母 f(char? #;) = #t 分號(hào) ;(char? #5) = #t 字符 5 ，以上這些都是正確的，所以返回值都是 #t(char? 5) = #f 這是數(shù)字 5 ，不是字符類型，所以返回 #f數(shù)字型：(integer? 1) = #t(integer? 2345) = #t(integer? -90) = #t 以上三個(gè)數(shù)均為整數(shù)(integer? 8.9) = #f 8.9不整數(shù)(rational? 22/7) = #t(rational? 2.3) = #t(real? 1.2) = #t(real? 3.14159) = #t(real? -198.34) = #t 以上三個(gè)數(shù)均為實(shí)數(shù)型(real? 23) = #t 因?yàn)檎蛯儆趯?shí)型(number? 5) = #t(number? 2.345) = #t(number? 22/7) = #t其它型：(null? () = #t ; null意為空類型，它表示為 () ，即括號(hào)里什么都沒(méi)有的符號(hào)(null? 5) = #f(define x 123) 定義變量x其值為123(symbol? x) = #f(symbol? x) = #t ; 此時(shí) x 為符號(hào)x，并不表示變量x的值在Scheme語(yǔ)言中如此眾多的類型判斷功能，使得Scheme語(yǔ)言有著非常好的自省功能。即在判斷過(guò)程的參數(shù)是否附合過(guò)程的要求。比較運(yùn)算Scheme語(yǔ)言中可以用，=，= 來(lái)判斷數(shù)字類型值或表達(dá)式的關(guān)系，如判斷變量x是否等于零，它的形式是這樣的：(= x 0) ，如x的值為0則表達(dá)式的值為#t，否則為#f。還有下面的操作：(eqv? 34 34) = #t(= 34 34) = #t以上兩個(gè)form功能相同，說(shuō)明 eqv? 也可以用于數(shù)字的判斷。在Scheme語(yǔ)言中有三種相等的定義，兩個(gè)變量正好是同一個(gè)對(duì)象；兩個(gè)對(duì)象具有相同的值；兩個(gè)對(duì)象具有相同的結(jié)構(gòu)并且結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容相同。除了上面提到的符號(hào)判斷過(guò)程和eqv?外，還有eq?和equal?也是判斷是否相等的過(guò)程。eq?，eqv?，equal?eq?，eqv?和equal?是三個(gè)判斷兩個(gè)參數(shù)是否相等的過(guò)程，其中eq?和eqv?的功能基本是相同的，只在不同的Scheme語(yǔ)言中表現(xiàn)不一樣。eq?是判斷兩個(gè)參數(shù)是否指向同一個(gè)對(duì)象，如果是才返回#t；equal?則是判斷兩個(gè)對(duì)象是否具有相同的結(jié)構(gòu)并且結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容是否相同，它用eq?來(lái)比較結(jié)構(gòu)中成員的數(shù)量；equal?多用來(lái)判斷點(diǎn)對(duì)，列表，向量表，字符串等復(fù)合結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型。guile (define v (vector 3 4 5)guile (define w #(3 4 5) ; w和v都是vector類型，具有相同的值#(3 4 5)guile (eq? v w)#f ; 此時(shí)w和v是兩個(gè)對(duì)象guile (equal? v w)#t ; 符合equal?的判斷要求以上操作說(shuō)明了eq? 和equal? 的不同之處，下面的操作更是證明了這一點(diǎn)：guile (define x (make-vector 5 6)guile x#(6 6 6 6 6)guile (eq? x x) ; 是同一個(gè)對(duì)象，所以返回#t#tguile (define z (make-vector 5 6)guile z#(6 6 6 6 6)guile (eq? x z) ; 不是同一個(gè)對(duì)象#fguile (equal? x z) ; 結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)容相同，所以返回#t#t算術(shù)運(yùn)算Scheme語(yǔ)言中的運(yùn)算符有： + , - , * , / 和 expt (指數(shù)運(yùn)算) 其中 - 和 / 還可以用于單目運(yùn)算，如：(- 4) = -4(/ 4) = 1/4此外還有許多擴(kuò)展的庫(kù)提供了很多有用的過(guò)程，max 求最大 (max 8 89 90 213) = 213min 求最小 (min 3 4 5 6 7) = 3abs 求絕對(duì)值 (abs -7) = 7除了max，min，abs外，還有很多數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程，這要根據(jù)你用的Scheme語(yǔ)言的運(yùn)行環(huán)境有關(guān)，不過(guò)它們大多是相同的。在R5RS中規(guī)定了很多運(yùn)算過(guò)程，在R5RS的參考資料中可以很容易找到。轉(zhuǎn)換Scheme語(yǔ)言中用符號(hào)組合-來(lái)標(biāo)明類型間的轉(zhuǎn)換（很象C語(yǔ)言中的指針）的過(guò)程，就象用問(wèn)號(hào)來(lái)標(biāo)明類型判斷過(guò)程一樣。下面是一些常見(jiàn)的類型轉(zhuǎn)換過(guò)程：guile (number-string 123) ; 數(shù)字轉(zhuǎn)換為字符串123guile (string-number 456) ; 字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字456guile (char-integer #a) ;字符轉(zhuǎn)換為整型數(shù)，小寫字母a的ASCII碼值為9697guile (char-integer #A) ;大寫字母A的值為6565guile (integer-char 97) ;整型數(shù)轉(zhuǎn)換為字符#aguile (string-list hello) ;字符串轉(zhuǎn)換為列表(#h #e #l #l #o) guile (list-string (make-list 4 #a) ; 列表轉(zhuǎn)換為字符串a(chǎn)aaaguile (string-symbol good) ;字符串轉(zhuǎn)換為符號(hào)類型goodguile (symbol-string better) ;符號(hào)類型轉(zhuǎn)換為字符串better五過(guò)程定義過(guò)程（Procedure）在Scheme語(yǔ)言中，過(guò)程相當(dāng)于C語(yǔ)言中的函數(shù)，不同的是Scheme語(yǔ)言過(guò)程是一種數(shù)據(jù)類型，這也是為什么Scheme語(yǔ)言將程序和數(shù)據(jù)作為同一對(duì)象處理的原因。如果我們?cè)贕uile提示符下輸入加號(hào)然后回車，會(huì)出現(xiàn)下面的情況：guile +#這告訴我們+是一個(gè)過(guò)程，而且是一個(gè)原始的過(guò)程，即Scheme語(yǔ)言中最基礎(chǔ)的過(guò)程，在GUILE中內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，這和類型判斷一樣，如 boolean?等，它們都是Scheme語(yǔ)言中最基本的定義。注意：不同的Scheme語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)環(huán)境，出現(xiàn)的提示信息可能不盡相同，但意義是一樣的。define不僅可以定義變量，還可以定義過(guò)程，因在Scheme語(yǔ)言中過(guò)程（或函數(shù)）都是一種數(shù)據(jù)類型，所以都可以通過(guò)define來(lái)定義。不同的是標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程定義要使用lambda這一關(guān)鍵字來(lái)標(biāo)識(shí)。Lambda關(guān)鍵字Scheme語(yǔ)言中可以用lambda來(lái)定義過(guò)程，其格式如下： (define 過(guò)程名 ( lambda (參數(shù) .) (操作過(guò)程 .)我們可以自定義一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，如下：: (define add5 (lambda (x) (+ x 5) 此過(guò)程需要一個(gè)參數(shù)，其功能為返回此參數(shù)加5 的值，如：(add5 11) = 16下面是簡(jiǎn)單的求平方過(guò)程square的定義：(define square (lambda (x) (* x x)與lambda相同的另一種方式在Scheme語(yǔ)言中，也可以不用lambda，而直接用define來(lái)定義過(guò)程，它的格式為： (define (過(guò)程名 參數(shù)) (過(guò)程內(nèi)容 )如下面操作：(define (add6 x) (+ x 6)add6# 說(shuō)明add6是一個(gè)過(guò)程，它有一個(gè)參數(shù)x(add6 23) = 29再看下面的操作：guile (define fun (lambda(proc x y) (proc x y)guile fun#guile (fun * 5 6)30guile (fun / 30 3)10更多的過(guò)程定義上面定義的過(guò)程fun有三個(gè)參數(shù)，其中第一個(gè)參數(shù)proc也是一個(gè)操作過(guò)程（因?yàn)樵赟cheme語(yǔ)言中過(guò)程也是一種數(shù)據(jù)，可以作為過(guò)程的參數(shù)），另外兩個(gè)參數(shù)是數(shù)值，所以會(huì)出現(xiàn)上面的調(diào)用結(jié)果。guile (define add (lambda (x y) (+ x y)guile add#guile (fun add 100 200)300繼續(xù)上面操作，我們定義一個(gè)過(guò)程add，將add作為參數(shù)傳遞給fun過(guò)程，得出和(fun + 100 200)相同的結(jié)果。guile (lambda (x) (+ x x) 5)10上面的 (lambda(x) (+ x x) 事實(shí)上是簡(jiǎn)單的過(guò)程定義，在后面直接加上操作參數(shù)5，得出結(jié)果10，這樣實(shí)現(xiàn)了匿名過(guò)程，直接用過(guò)程定義來(lái)操作參數(shù)，得出運(yùn)算結(jié)果。通過(guò)上面的操作，相信你已初步了解了過(guò)程的用法。既然過(guò)程是一種數(shù)據(jù)類型，所以將過(guò)程作為過(guò)程的參數(shù)是完全可以的。以下過(guò)程為判斷參數(shù)是否為過(guò)程，給出一個(gè)參數(shù)，用 procedure? 來(lái)判斷參數(shù)是否為過(guò)程，采用if結(jié)構(gòu)（關(guān)于if結(jié)構(gòu)見(jiàn)下面的介紹）：guile (define isp (lambda (x) (if (procedure? x) isaprocedure notaprocedure)guile isp#guile (isp 0)notaprocedureguile (isp +)isaprocedure上面的過(guò)程就體現(xiàn)了Scheme語(yǔ)言的參數(shù)自?。ū鎰e）能力，0是數(shù)字型，所以返回notaprocedure；而+是一個(gè)最基礎(chǔ)的操作過(guò)程，所以返回isaprocedure。過(guò)程的嵌套定義在Scheme語(yǔ)言中，過(guò)程定義也可以嵌套，一般情況下，過(guò)程的內(nèi)部過(guò)程定義只有在過(guò)程內(nèi)部才有效，相當(dāng)C語(yǔ)言中的局部變量。如下面的代碼的最終結(jié)果是50：(define fix (lambda (x y z) (define add (lambda (a b) (+ a b) (- x (add y z)(display (fix 100 20 30)此時(shí)過(guò)程add只在fix過(guò)程內(nèi)部起做用，這事實(shí)上涉及了過(guò)程和變量的綁定，可以參考下面的關(guān)于過(guò)程綁定（let，let* 和letrec）的介紹。過(guò)程是初學(xué)者難理解的一個(gè)關(guān)鍵，隨著過(guò)程參數(shù)的增加和功能的增強(qiáng)，過(guò)程的內(nèi)容變得越來(lái)越復(fù)雜，小括號(hào)也會(huì)更多，如果不寫出清晰的代碼的話，讀代碼也會(huì)成為一個(gè)難題。熟悉了 scheme 基本概念、數(shù)據(jù)類型和過(guò)程（函數(shù)）后， 下一部分我們來(lái)學(xué)習(xí) scheme 的結(jié)構(gòu)、遞歸調(diào)用和其他擴(kuò)展功能。六常用結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)也可以說(shuō)成由多個(gè)form組成的form，用begin來(lái)將多個(gè)form放在一對(duì)小括號(hào)內(nèi)，最終形成一個(gè)form。格式為：(begin form1 form2 )如用Scheme語(yǔ)言寫成的經(jīng)典的helloworld程序是如下樣子的：(begin (display Hello world!) ; 輸出Hello world! (newline) ; 換行if結(jié)構(gòu)Scheme語(yǔ)言的if結(jié)構(gòu)有兩種格式，一種格式為：(if 測(cè)試 過(guò)程1 過(guò)程2)，即測(cè)試條件成立則執(zhí)行過(guò)程1，否則執(zhí)行過(guò)程2。例如下面代碼：(if (= x 0) (display is zero)(display not zero)還有另一種格式：(if 測(cè)試 過(guò)程) ，即測(cè)試條件成立則執(zhí)行過(guò)程。例如下面代碼：(if ( (define w (lambda (x) (cond ( x 0) upper) (else equal)guile w#guile (w 9)upperguile (w -8)lowerguile (w 0)equal上面程序代碼中，我們定義了過(guò)程w，它有一個(gè)參數(shù)x，如果x的值大于0，則返回符號(hào)upper，如x的值小于0則返回符號(hào)lower，如x 的值為0則返回符號(hào)equal。下載已做成可執(zhí)行腳本的 例程。cond可以用if形式來(lái)寫，上面的過(guò)程可以如下定義：guile (define ff (lambda (x) (if ( x 0) upper zero)guile ff#guile (ff 9)upperguile (ff -9)lowerguile (ff 0)zero這在功能上是和cond一樣的，可以看出cond實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)了if的一種多重嵌套。case結(jié)構(gòu)case結(jié)構(gòu)和cond結(jié)構(gòu)有點(diǎn)類似，它的格式為：(case (表達(dá)式) (值) 操作) . (else 操作)case結(jié)構(gòu)中的值可以是復(fù)合類型數(shù)據(jù)，如列表，向量表等，只要列表中含有表達(dá)式的這個(gè)結(jié)果，則進(jìn)行相應(yīng)的操作，如下面的代碼：(case (* 2 3) (2 3 5 7) prime) (1 4 6 8 9) composite)上面的例子返回結(jié)果是composite，因?yàn)榱斜?1 4 6 8 9)中含有表達(dá)式(* 2 3)的結(jié)果6；下面是在Guile中定義的func過(guò)程，用到了case結(jié)構(gòu)：guile (define func (lambda (x y) (case (* x y) (0) zero) (else nozero)guile func#guile (func 2 3)nozeroguile (func 2 0)zeroguile (func 0 9)zeroguile (func 2 9)nozero可以下載另一個(gè)腳本文件 te.scm，參考一下。and結(jié)構(gòu)and結(jié)構(gòu)與邏輯與運(yùn)算操作類似，and后可以有多個(gè)參數(shù)，只有它后面的參數(shù)的表達(dá)式的值都為#t時(shí)，它的返回值才為#t，否則為#f?？聪旅娴牟僮鳎篻uile (and (boolean? #f) ( (and (boolean? 2) ( (and (boolean? 2) ( 8 12)#f如果表達(dá)式的值都不是boolean型的話，返回最后一個(gè)表達(dá)式的值，如下面的操作：guile (and (list 1 2 3) (vector a b c)#(a b c)guile (and 1 2 3 4 )4guile (and e d c b a)aor結(jié)構(gòu)or結(jié)構(gòu)與邏輯或運(yùn)算操作類似，or后可以有多個(gè)參數(shù)，只要其中有一個(gè)參數(shù)的表達(dá)式值為#t，其結(jié)果就為#t，只有全為#f時(shí)其結(jié)果才為#f。如下面的操作：guile (or #f #t)#tguile (or #f #f)#fguile (or (rational? 22/7) ( (rational? 22/7)#tguile (real? 22/7)#tguile (or (real? 4+5i) (integer? 3.22)#f我們還可以用and和or結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的判斷表達(dá)式，如在C語(yǔ)言中的表達(dá)式：(x 100) & (y 100) | (y 100)在Scheme中可以表示為：guile (define x 123)guile (define y 80)guile (and ( x 100) ( (or ( x 100) ( y 100)#tScheme語(yǔ)言中只有if結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)原始提供的，其它的cond，case，and，or，另外還有do，when，unless等都是可以用宏定義的方式來(lái)定義的，這一點(diǎn)充分體現(xiàn)了Scheme的元語(yǔ)言特性，關(guān)于do，when等結(jié)構(gòu)的使用可以參考R5RS。七遞歸調(diào)用用遞歸實(shí)現(xiàn)階乘在Scheme語(yǔ)言中，遞歸是一個(gè)非常重要的概念，可以編寫簡(jiǎn)單的代碼很輕松的實(shí)現(xiàn)遞歸調(diào)用，如下面的階乘過(guò)程定義：(define factoral (lambda (x) (if ( (define factoral (lambda (x) (if ( factoral#guile (factoral 4)24另一種遞歸方式下面是一另一種遞歸方式的定義：(define (factoral n) (define (iter product counter) (if ( counter n) product (iter (* counter product) (+ counter 1) System Message: WARNING/2 (, line 954)Definition list ends without a blank line; unexpected unindent.(iter 1 1)System Message: WARNING/2 (, line 955)Definition list ends without a blank line; unexpected unindent.(display (factoral 4)這個(gè)定義的功能和上面的完全相同，只是實(shí)現(xiàn)的方法不一樣了，我們?cè)谶^(guò)程內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一個(gè)過(guò)程iter，它用counter參數(shù)來(lái)計(jì)數(shù)，調(diào)用時(shí)從1開始累計(jì)，這樣它的展開過(guò)程正好和我們上面的遞歸過(guò)程的從4到1相反，而是從1到4。循環(huán)的實(shí)現(xiàn)在Scheme語(yǔ)言中沒(méi)有循環(huán)結(jié)構(gòu)，不過(guò)循環(huán)結(jié)構(gòu)可以用遞歸來(lái)很輕松的實(shí)現(xiàn)（在Scheme語(yǔ)言中只有通過(guò)遞歸才能實(shí)現(xiàn)循環(huán)）。對(duì)于用慣了C語(yǔ)言循環(huán)的朋友，在Scheme中可以用遞歸簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)：guile (define loop (lambda(x y) (if ( loop#guile (loop 1 10)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10這只是一種簡(jiǎn)單的循環(huán)定義，過(guò)程有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是循環(huán)的初始值，第二個(gè)參數(shù)是循環(huán)終止值，每次增加1。相信讀者朋友一定會(huì)寫出更漂亮更實(shí)用的循環(huán)操作來(lái)的。八變量和過(guò)程的綁定let，let*，letrec在多數(shù)編程語(yǔ)言中都有關(guān)于變量的存在的時(shí)限問(wèn)題，Scheme語(yǔ)言中用let，let*和letrec來(lái)確定變量的存在的時(shí)限問(wèn)題，即局部變量和全局變量，一般情況下，全局變量都用define來(lái)定義，并放在過(guò)程代碼的外部；而局部變量則用let等綁定到過(guò)程內(nèi)部使用。用let可以將變量或過(guò)程綁定在過(guò)程的內(nèi)部，即實(shí)現(xiàn)局部變量：guile let#從上面的操作可以看出let是一個(gè)原始的宏，即guile內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的宏定義。下面的代碼顯示了let的用法（注意多了一層括號(hào)）：guile (let (x 2) (y 5) (* x y)10它的格式是：(let () )，下面是稍復(fù)雜的用法：guile (let (x 5) (define foo (lambda (y) (bar x y) (define bar (lambda (a b) (+ (* a b) a) (foo (+ x 3)45以上是Guile中的代碼實(shí)現(xiàn)情況。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程大致是：(foo 8) 展開后形成 (bar 5 8)，再展開后形成 (+ (* 5 8) 5) ，最后其值為45。再看下面的操作：guile (let (isze