"Cons"如何在 Lisp 中工作?



我当时在学习Lisp,对Lisp编程没有经验。在我的部分研究中,我遇到了以下示例:

> (cons ‘a ‘(a b))  ----> (A A B)
> (cons ‘(a b) ‘a)  ----> ((A B).A)

我想知道为什么当我们有(缺点'a '(a b))时,响应是(A A B)以及为什么当我们稍微改变它并将'a放在(a b)之后时,响应是一个虚线列表,如((A B)。A)?第一行代码和第二行代码有什么区别?这些代码背后是怎么回事?

如果您将它们视为缺点单元格,则很容易理解。

简而言之,缺点单元格正好由两个值组成。通常的表示法是使用点,例如:

(cons 'a 'b) ==> (A . B)

但是由于列表在 LISP 中经常使用,更好的表示法是去掉点。 列表是通过让第二个元素成为一个新的 cons 单元格来创建的,最后一个元素以终止符结尾(在 Common Lisp 中通常为 nil 或'())。所以这两者是相等的:

(cons 'a (cons 'b '())) ==> (A B)
(list 'a 'b) ==> (A B)

所以(cons 'a 'b)会创建一个单元格[a,b](list 'a 'b)会创建一个[a, [b, nil]]。 请注意在 cons 单元格中编码列表的约定:它们以内部nil终止。

现在,如果您将 cons'a到最后一个列表中,则创建一个包含[[a, [b, nil]], a]的新 cons 单元格。由于这不是一个"正确"的列表,即它不以nil结尾,因此写出它的方法是使用点:(cons '(a b) 'a) ==> ((a b) . a)

如果未打印点,则它必须是具有结构[[a, [b, nil]], [a, nil]]的列表。

您的示例

当您执行(cons 'a '(a b))时,它将获取符号'a和列表'(a b)并将它们放在新的 cons 单元格中。 所以这将包括[a, [a, [b, nil]]]. 由于这自然以内nil结尾,所以它没有点。

至于(cons '(a b) 'a),现在你会得到[[a, [b, nil]], a].这不会以内nil终止,因此将使用点表示法。

我们可以使用缺点使最后一个示例以内在 nil 结尾吗?是的,如果我们这样做

(cons '(a b) (cons 'a '())) ==> ((A B) A)

最后,

(list '(a b) 'a))

相当于

(cons (cons (cons 'a (cons 'b '())) (cons 'a '())))

请参阅此可视化:

CL-USER 7 > (sdraw:sdraw '(A A B))
[*|*]--->[*|*]--->[*|*]--->NIL
|        |        |
v        v        v
A        A        B
CL-USER 8 > (sdraw:sdraw '((A B) . A))
[*|*]--->A
|
v
[*|*]--->[*|*]--->NIL
|        |
v        v
A        B

也:

CL-USER 9 > (sdraw:sdraw '(A B))
[*|*]--->[*|*]--->NIL
|        |
v        v
A        B
CL-USER 10 > (sdraw:sdraw (cons 'A '(A B)))
[*|*]--->[*|*]--->[*|*]--->NIL
|        |        |
v        v        v
A        A        B
CL-USER 11 > (sdraw:sdraw (cons '(A B) 'A))
[*|*]--->A
|
v
[*|*]--->[*|*]--->NIL
|        |
v        v
A        B

cons是可以包含两个值的数据结构。例如(cons 1 2) ; ==> (1 . 2).第一部分是car,第二部分是cdr。如果conscdrnillist,则list。因此(1 . (2 . (3 . ())))是一个列表。

打印cons时,当cdrconsnil时,将省略点。cdr的外括号也被省略。 因此,(3 . ())被打印(3)(1 . (2 . (3 . ())))被打印(1 2 3)。 它是相同的结构,但具有不同的可视化效果。car中的cons没有此规则。

cdr为列表时,读取功能用点和奇怪的特殊打印格式读取cons。它将在读取时表现得好像它是cons.

有了针对readprint的特殊规则,即使列表是cons链,列表的错觉也是完整的。

(cons ‘a ‘(a b))  ----> (A . (A B)) 
(cons ‘(a b) ‘a)  ----> ((A B) . A)

打印时,第一个是包含 3 个元素的列表,因为cdr是一个列表。

列表 (a b c) 表示(存储在内部)为三个 cons-cell:(cons 'a (cons 'b (cons 'c '())。请注意,最后一对的 cdr 中有 '()。

打印机将最后一个 cdr 为 '() 的一系列 cons-cell 打印为列表。因此,该示例打印为 (a b c)。

让我们看看:(cons 'a '(a b)).

列表 '(a b) 表示为 (cons 'a (cons 'b '())。这意味着(cons 'a '(a b))产生:(cons 'a (cons 'a (cons 'b '()))

让我们看看:(cons '(a b) 'a).

列表 '(a b) 表示为 (cons 'a (cons 'b '())。这意味着(cons (cons '(a b) 'a))产生(cons (cons 'a (cons 'b '()) 'a)

请注意,本系列不会以'()结尾。显示打印机使用点表示法。( ... . 'a)表示一个值由一系列 cons-cell 组成,最后一个 cdr 包含'a。因此,(cons (cons 'a (cons 'b '()) 'a)值打印为'((a b) . a)

缺点只是一个对数据类型。例如,(cons 1 2)是一对12,它将用一个点状(1 . 2)分隔的两个元素进行打印。

列表在内部表示为嵌套的 conses,例如,列表(1 2 3)(cons 1 (cons 2 (cons 3 '()))的。

=> 在终端中使用 sbcl

$ rlwrap sbcl

  • (ql:quickload "draw-cons-tree")

    要加载"绘制缺点树": 加载 1 个 ASDF 系统: 绘制缺点树 ;加载"绘制树">

("绘制缺点树")

(画树
  • :画树'(1 2 3 4))

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