Scheme
编程语言是一种
Lisp方言,诞生于1975年,由
MIT的 Gerald J. Sussman 和 Guy L. Steele Jr.完成。它是现代两大Lisp方言之一;另一个方言是
Common Lisp。
内容简介
Lisp 语言历史悠久,在
计算机程序语言里,年龄仅次于
Fortran。二十世纪五十年代,
计算机科学家先是发明了针对数字计算的
Fortran 语言,后来针对符号计算,由
MIT 的
John McCarthy于1960年开发出了Lisp (list processing)语言。该语言起初为表处理而设计,后来广泛用于人工智能。Lisp 程序中充满了一对对嵌套的小括号,这些嵌套的符号
表达式体现了递归。递归是数学上的基本概念之一,从递归理论出发,一切可以计算的函数最终都可以划归为几种基本的
递归函数的种种组合。
1994年时众多Lisp版本得到了相当的统一,统一之后的版本称为
Common LISP。
Common Lisp带有庞大的函数库,语言的规范长达千页以上,包括面向对象的 CLOS。
Scheme语言的规范很短,总共只有50页,甚至连Common Lisp 规范的索引的长度都不到,但是却被称为是现代编程语言王国的皇后。它与以前和以后的 Lisp 实现版本都存在一些差异。Scheme易学易用。
Scheme的一个主要特性是可以像操作数据一样操作
函数调用。Scheme 是 MIT 在70年代创造出来,目的之一是训练人的
计算思维,以其简洁的
语言环境和大量的脑力思考而著称。
正由于
lisp语言的历史悠久,所以最初接触Scheme的语法,可能
不适应或者感到迷惑,但是这种语言自有它独特的魅力。
语法定义
语法:(let ((var val) ...) exp1 exp2 ...)
说明:let表达式是 lambda 表达式的语法,即:(let ((var val) ...) exp1 exp2 ...),为 ((lambda (var ...) exp1 exp2) val ...)
示例:
(let ((x 2) (y 3)) (+ x y))
; 先绑定:x=2,y=3,再计算x+y的值,结果为5。注意 (x 2) 和 (y 3) 外还有一层括号。
更多的示例:
(let ((f +))
(f 2 3)) ; return 5
(let ((f +) (x 2))
(f x 3)) ; return 5
(let ((f +) (x 2) (y 3))
(f x y)) ; return 5
用 define 绑定对象和 set! 赋值
语法:(define var exp)
(set! var exp)
说明:define绑定的对象在当前
作用域中有效。define 和 set! 的区别是define既能赋值又能定义变量,而set!只能对已经定义的
变量赋值。
示例:
(define a 1)
a ; return 1
(set! a 2)
a ; return 2
(let ((a 3)) a) ; return 3
a ; return 2
(let ((a 3)) (set! a 4) a) ; return 4
a ; return 2
(let ((a 3)) (define a 5) a) ; return 5
a ; return 2
(set! b 1) ; 错误,b尚未定义
lambda 表达式和函数定义
语法:(lambda (var ...) exp1 exp2 ...)
说明:lambda
表达式用于定义函数。var ... 是参数,exp1 exp2 ...是函数的执行 部分。通常需要结合局部定义 let 或者全局定义表达式define,再进行
函数调用。
示例:
((lambda (x) (+ x x)) (* 3 4)) ; return 24
说明:先用lambda定义了函数,参数是x,函数返回x+x。同时该语句也完成了函数调用,
实参是 12 (等于3*4),因此
返回值是 24 (等于12+12)。
Scheme语言中,函数作为一种数据类型,通过
赋值语句,将lambda表达式赋值给相应的函数。
示例:
(let ((double (lambda (x) (+ x x))))
(list (double (* 3 4))
(double (/ 99 11))
(double (- 2 7)))) ; return (24 18
-10)
说明:let
表达式将lambda定义的函数赋值给double,参数是x,返回 x+x。接下来分别三次调用 double 函数,并将结果以列表形式返回。list表达式负责生成列表。
用define全局定义表达式来定义函数。
用 let 定义的函数只能在 let表达式中有效,如果想定义在整个程序中有效的函数定义,需要用到全局定义表达式——define。
示例:
(define double (lambda (x) (+ x x)))
(double 12) ; return 24
(double (* 3 4)) ; return 24
说明:define
表达式定义了全局有效的函数 double。两次调用double的返回值都是 24。
定义函数的简写
用 define 定义的函数的语法可以简化,即将 lambda 去掉。即将语法
(define var0
(lambda (var1 ... varn)
e1 e2 ...))
简写为:
(define (var0 var1 ... varn)
e1 e2 ...)
示例:
(define (double x) (+ x x))
(double 12) ; return 24
(double (* 3 4)) ; return 24
说明:本例是前一个例子的简化版本,更简洁明了。
主要特点
括号嵌套
Lisp 程序中充满了一对对嵌套的小括号,这些嵌套的符号体现了最基本的
数学思想——
递归。
语法简洁
Scheme语言的规范很短,总共只有50页。
一个函数(Function)是这个
编程语言中所谓的第一等的公民。也就是说函式可以像一个 int 或者 float 一样被很方便的传递来传递去。这也就是所谓“Functional编程语言”中,Functional 一词的由来。
提高了递归效率
continuation
Scheme开发的程序有很好的可移植性,这是由于Scheme在不同的
计算机平台有相应的
解释器和
编译器。
由于scheme语法简洁,一个Scheme
解释器可以非常的小巧。Scheme可以作为
脚本语言而内嵌于一些工具之中。
数字
下面都是合法的数字表示方法:47,1/3,2.3,4.3e14,1+3i。
字符
字符前面需要用#\u505a前缀。如下面都是合法字符:
字符串
布尔值
布尔值
True和False分别用 #t 和 #f 表示。
列表
用
圆括号括起来的,可以包含任何
数据类型的称为列表。如:(a little (list of) (lists))
数组(vector)
函数(或称为过程)
把函数作为一种数据类型,是包括Scheme语言在内的Lisp的特色。
符号
符号除了不能够以数字开头的任何字符可组成符号。如:Symbols: this-is-a-
symbol foo a32 c$23*4&7+3-is-a-symbol-too!
注释 分号开始一行注释。如:
(+ 3 1) ;return 4
表达式
⒊14 ; 返回 3.14
引用
语法:(quote obj) 或者简写为 'obj
(+ 2 3) ; 返回 5
'(+ 2 3) ; 返回列表 (+ 2 3)
(quote (+ 2 3)) ; 返回列表 (+ 2 3)
记法
Scheme的表达式的写法有些特别,表达式用括号括起来。括号里面的第一个出现的是函数名或者
操作符,其它是参数。Scheme的这种表达式写法可以叫做前置式。下面是一些Scheme的表达式的例子以及其对应的C语言的写法。
顺序计算
语法:(begin exp1 exp2 ...)
说明:
顺序执行表达式 exp1,exp2,...,返回最后一个表达式的结果
示例:
(define x 3)
(begin
(set! x (+ x 1))
(+ x x)) ; 返回结果 8
说明:begin
表达式,依次先用set!表达式为x
赋值为4,在运算x+x,返回结果8。
主要的Scheme环境有:
Racket、MIT Scheme、Scheme48、Chez Scheme