Upload
greenlight
View
199
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Thuc Hanh Lap Trinh Lisp
Citation preview
1
BK
TP.HCM
Thực hành Ngôn ngữ lập trình
Nguyễn Thị Trúc Viên
Khoa Công Nghệ Thông Tin
Đại Học Bách Khoa TPHCM
BK
TP.HCM
Slide 2/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Nội dung
� Các loại Ngôn ngữ lập trình
� Lập trình hàm với Lisp: GcLisp
� Lập trình logic với Prolog: B_Prolog
� Lập trình hướng đối tượng với SmallTalk: Vwin
2
BK
TP.HCM
Slide 3/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Lịch sử phát triển
� Nghĩ ra năm 1958 bởi John McCarthy (MIT)
� Hai thế hệ đầu tiên ra đời ngay sau đó: MacLisp và InterLisp
� Đầu thập niên 80, có 12 hệ Lisp khác nhau
� Common Lisp chuẩn ra đời năm 1984
Franz-Lisp
Zeta-Lisp
BK
TP.HCM
Slide 4/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Lisp – Các ứng dụng
� Expert problem solvers
� Common reasoning
� Learning
� Natural-language interfaces
� Education and intelligent support systems
� Speech and vision
3
BK
TP.HCM
Slide 5/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ngôn ngữ hướng chức năng
� Từ khi được John McCarthy (MIT) nghĩ ra năm 1958, LISP được tinh chế dần đến version 1.5 và được sử sụng lâu dài về sau
� Ngôn ngữ hướng chức năng (functional language), dùng ký hiệu tiền tố (prefix):
� f(x,y, z) ký hiệu là (f x y z)� x+y ký hiệu là (+ x y)
� Bt: ký hiệu ra sao ?
+
23sin
πx
BK
TP.HCM
Slide 6/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Giải đáp bài tập
� (sin (+ (* 3 x) (/ pi 2)))
4
BK
TP.HCM
Slide 7/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ngôn ngữ thông dịch
Ngôn ngữ thông dịch
Biểu thức
đánh giátrả lời
Kết quả
vòng lặp top-level
Ngôn ngữ biên dịch
câu lệnh (instructions)
biên dịch
chương trình thực thi
thực thi
kết quả
BK
TP.HCM
Slide 8/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
List Processing (1)
� Lisp là ngôn ngữ đặc trưng cho việc xử lý danh sách
� Biểu diễn chương trình bằng các danh sách và thao tác trên đó như dữ liệu
� (+ (* 3 4) (- 5 2))
chương trình: hàm + áp dụng vào hai đối số
dữ liệu: danh sách gồm ba thành phần
5
BK
TP.HCM
Slide 9/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
List Processing (2)
� Ví dụ:* (+ 3 4)
7
* (+ (* 3 4) (- 5 2))
15
* 4
4
BK
TP.HCM
Slide 10/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
List Processing (3)
� Danh sách là sự thực hiện một hàm
� Để không đánh giá một danh sách, dùng dấu ‘ đặt trước danh sách
* (+ 3 4) ; danh sách được đánh giá
7
* ‘(+ 3 4)
(+ 3 4)
6
BK
TP.HCM
Slide 11/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Symbol (1)
� Symbol (~ identifier): từ tạo bởi các ký tựbất kỳ, ngoại trừ ( ) ‘ ` “ ; vàkhoảng trắngVí dụ: + * example là các symbol
� Ba trường hợp thường sử dụng:� Tên hàm� Dữ liệu: chuỗi ký tự hay số� Tên biến
BK
TP.HCM
Slide 12/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Symbol (2)� Với vai trò là đối số trong hàm, symbol được xem như tên của một biến
� Để không đánh giá một symbol, dùng dấu ‘ đặt trước danh sách
* exampleUnbound variable: EXAMPLE* (setf example 3)3* (+ example 4)7
* ’exampleexample
7
BK
TP.HCM
Slide 13/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Symbol (3)
� Bài tập: Symbol hay số ?
� AARDVARD� 87� 1-2-3-GO� 3.12� 7-11� 22/7� -12
BK
TP.HCM
Slide 14/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Symbol (4)
� Giải bài tập� AARDVARD symbol� 87 number� 1-2-3-GO symbol� 3.12 number� 7-11 symbol� 22/7 symbol� 12 number
8
BK
TP.HCM
Slide 15/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Boolean� Lisp không có kiểu dữ liệu Boolean
� nil biểu diễn giá trị logic sai, tất cả các biểu thức khác biểu diễn trị logic đúng
� Mặc định dùng T → trị logic đúng
� nil và T là các symbol hằng
� nil ≈ danh sách rỗng ()
* nilNIL* TT
BK
TP.HCM
Slide 16/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Kiểu dữ liệu
� Symbol (~ identifier): từ tạo bởi các ký tự bất kỳ, ngoại trừ ( ) ‘ ` “ ; và khoảng trắng
Ví dụ: + * example là các symbol
� Biểu thức expression::= atom | list
� Danh sách list::=(expression1...expressionn)
� Atoms atom::= số|chuỗi ký tự|symbols
� Boolean T và nil
9
BK
TP.HCM
Slide 17/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các loại biểu thức trong Lisp
� Các loại biểu thức (expression):
� Ký hiệu (symbol). Ví dụ: a-symbol� Danh sách (list). Ví dụ: (f x y)� Literal:
� Số: 0.42e2� Chuỗi: “a string”� Ký tự: ‘c� Mảng: ‘(1 2 3)
BK
TP.HCM
Slide 18/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Phân cấp dữ liệu
expression
list atom
symbol
realnillist
...number
... ...interger
10
BK
TP.HCM
Slide 19/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ngôn ngữ động (dynamic type)
� Biến không có kiểu dữ liệu định sẵn (không khai báo)
� Cùng một biến có thể có nhiều kiểu dữliệu khác nhau
BK
TP.HCM
Slide 20/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ví dụ
* (setf a ‘(1 2 3))(1 2 3)* a(1 2 3)* (setf a 2)2* a2
11
BK
TP.HCM
Slide 21/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các vị từ kiểu
(numberp E) trả về đúng nếu E là số
(stringp E) chuỗi
(listp E) danh sách
(null E) nil
(atom E) atom
BK
TP.HCM
Slide 22/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các vị từ kiểu
* (numberp 4)T* (numberp 3.45)T* (symbolp ‘ListProcessor)T* (listp ‘(a b c))T
12
BK
TP.HCM
Slide 23/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các vị từ trên số
ZEROP kiểm tra zeroPLUSP kiểm tra số dươngMINUSP kiểm tra số âmODDP kiểm tra số lẻEVENP kiểm tra số chẵn< so sánh first < second> so sánh first > second= so sánh first = second
BK
TP.HCM
Slide 24/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các hàm cơ bản
� Gán: setf và setq
� Các phép tính số học
� +, –, *, /, \\� 1+ và 1-� max, min và abs
13
BK
TP.HCM
Slide 25/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ví dụ
* (setf x 27)1.111* (/ x 9)3* (/ 22 7)3.14286* (max 3 4 5)5* (abs -2)2
BK
TP.HCM
Slide 26/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các hàm so sánh (1)
� Các phép so sánh
� = hai đối số cùng là một số� eq hai đối số cùng là một symbol� eql hai đối số cùng là một symbol
hay cùng một số� equal hai đối số có cùng biểu thức
biểu diễn
14
BK
TP.HCM
Slide 27/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các hàm so sánh (2)
� eq kiểm tra cùng địa chỉ bộ nhớ (các symbol giống nhau thỏa điều này).
� eql kiểm tra thỏa eq hay không. Nếu không, kiểm tra là hai số cùng kiểu và cùng giá trị.
� equal kiểm tra thỏa eql hay không. Nếu không, xem đối số là hai danh sách và xem từng cặp phần tử có thỏa equal.
� = kiểm tra hai đối số cùng là một số (có thểkhông cùng kiểu)
BK
TP.HCM
Slide 28/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ví dụ (1)
* (setf k ‘(a b) l ‘(a b))
(A B)
* (equal k l)
T
* (eq k l)
NIL
* (eql k l)
NIL
15
BK
TP.HCM
Slide 29/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ví dụ (2)
* (setf x ‘a y ‘a)
A
* (equal x y)
T
* (eq x y)
T
* (eql x y)
T
BK
TP.HCM
Slide 30/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Ví dụ (3)
* (eq 3 3)
T
* (eql 3 3.0)
NIL
* (= 3 3)
T
* (= 3 3.0)
T
16
BK
TP.HCM
Slide 31/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các hàm xử lý trên danh sách (1)
� FIRST và REST – CAR và CDR
� CONS, APPEND, LIST
� NTHCDR, BUTLAST và LAST
� LENGTH và REVERSE
BK
TP.HCM
Slide 32/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các hàm xử lý trên danh sách (2)* (setf l ‘(a b c d e) k ‘(f g h))(F G H)* (first l)A* (rest l)(B C D E)* (cons ‘f l)(F A B C D E)* (list ‘a ‘b ‘c)(A B C)
17
BK
TP.HCM
Slide 33/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các hàm xử lý trên danh sách (3)* (nthcdr 2 l)(C D E)* l(A B C D E)* (butlast l 2)(A B C)* (last l)(E)* (reverse l)(E D C B A)
BK
TP.HCM
Slide 34/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Toán tử ASSOC (1)
� Gắn với một danh sách – association listhay a-list
(setf sarah ‘((height .54) (weight 4.4)))
Key Key
Value Value
18
BK
TP.HCM
Slide 35/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
ASSOC (2)
� Lấy các thành phần từ một danh sách:
� Ví dụ:
(ASSOC <key> <asociation list>)
* (setf sarah ‘((height .54) (weight 4.4)))
((HEIGHT 0.54) (WEIGHT 4.4))
* (assoc ‘weight sarah)
(WEIGHT 4.4)
BK
TP.HCM
Slide 36/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
ASSOC (3)
� Thêm một thành phần mới vào danh sách:
� Ví dụ:
(ACONS <key><value><asociation list>)
* (setf Andrew ‘((height .74) (weight 6.4)))
((HEIGHT 0.74) (WEIGHT 6.4))
* (acons ‘nick ‘Bobby Andrew)
((NICK . BOBBY) (HEIGHT 0.74) (WEIGHT 6.4))
19
BK
TP.HCM
Slide 37/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Định nghĩa hàm
* (defun square (x) (* x x))
SQUARE
* (square 3)
9
* (defun abs(x)
(if (>= x 0) x
(* -1 x) ) )
ABS
BK
TP.HCM
Slide 38/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
� Ví dụ: Tính giai thừa:
� Bài tập: Viết hàm in ra phần tử thứ n trong danh sách.
Đệ quy trong Lisp
n!=1*2*...*n0!=1
(defun fac(n)(if (= n 0)1(* n fac (1- n)) ) )
20
BK
TP.HCM
Slide 39/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
� ‘Exp là cách viết tắt của (quote Exp)
� eval >< quote
Đánh giá biểu thức (Evaluation)
* (setf l ‘(a b c))(a b c)* (eval (list ‘car ‘l))a* (eval (list ‘+ (1+ 3) 2))6
* (setf c ‘a)a
BK
TP.HCM
Slide 40/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các câu lệnh điều kiện (1)
� Câu lệnh IF� (if E1 E2): Nếu E1 đúng, trả về giá trị E2� (if E1 E2 E3): .. nếu không trả về giá trị E3� Ví dụ:
* (if (numberp 1) ‘(a number) ‘(not a number))
(A NUMBER)
* (if (numberp ‘a) ‘(a number) ‘(not a number))
(NOT A NUMBER)
21
BK
TP.HCM
Slide 41/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các câu lệnh điều kiện (2.1)� Câu lệnh COND(cond (Test1 E1 …)
(Test2 E2 …) (Test3 E3 …)
…(Testn En …) )
(if Test1 (progn E1 …)(if Test2 (progn E2 …)(if Test3 (progn E3 …)…(if Testn (progn En …)) … )
) )
BK
TP.HCM
Slide 42/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các câu lệnh điều kiện (2.2)
* (setf x ‘(a b c))
(A B C)
* (cond ((numberp x) ‘(This is a number))
((symbolp x) ‘(This is a symbol))
((listp x) ‘(This is a list))
)
(THIS IS A LIST)
22
BK
TP.HCM
Slide 43/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các câu lệnh điều kiện (3)
� Câu lệnh WHEN
� (when Test E1 ... En): Nếu Test đúng, thực hiện E1 ... En và trả về kết quả En
� Ví dụ:
* (setf n 3)
* (when (numberp n) (setf n 5) (setf l ‘(a b c)))
(A B C)
BK
TP.HCM
Slide 44/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các trường hợp điều kiện (1.1)
� Câu lệnh AND
� (and E1 ... En) sai nếu ít nhất một Ei sai
� AND đánh giá từ trái → phải và dừng lại khi gặp đối số sai
� Nếu mọi đối số đều đúng, AND trả về giátrị của đối số cuối cùng
23
BK
TP.HCM
Slide 45/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các trường hợp điều kiện (1.2)
* (setf n 3)
3
* (and (numberp n) (> n 3) )
NIL
* (and (numberp n) (oddp n))
T
* (and (numberp n) (oddp n) (1+ n))
4
BK
TP.HCM
Slide 46/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các trường hợp điều kiện (2.1)
� Câu lệnh OR
� (or E1 ... En) đúng nếu ít nhất một Ei đúng
� OR đánh giá từ trái → phải và dừng lại khi gặp đối số đúng
24
BK
TP.HCM
Slide 47/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các trường hợp điều kiện (2.2)
* (setf x ‘a)
A
* x
A
* (or (numberp x) (> x 1))
wrong type argument
* (or (symbolp x) (list x))
T
BK
TP.HCM
Slide 48/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các trường hợp điều kiện (3)
� Toán tử NOT� AND, OR trả về giá trị cuối cùng tính được� NOT đơn giản đổi nonNIL→NIL và NIL→T* (not nil)T* (not ‘dog)NIL* (not (symbolp 4.3))T
25
BK
TP.HCM
Slide 49/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các dạng đặc biệt (1)
� Toán tử PROG1 và PROGN
� (prog1 E1 ... En) đánh giá tuần tự các biểu thức E1, ..., En từ trái sang phải và kết quảtrả về là giá trị của biểu thức E1
� (progn E1 ... En) đánh giá tuần tự các biểu thức E1, ..., En từ trái sang phải và kết quảtrả về là giá trị của biểu thức En
BK
TP.HCM
Slide 50/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Các dạng đặc biệt (2)
* (progn (setf x ‘(a b c)) (append x x) )
(A B C A B C)
* x
(A B C)
* (prog1 (setf x ‘(a b c)) (append x x) )
(A B C)
26
BK
TP.HCM
Slide 51/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Biến cục bộ (1)
� Toán tử let� (let ((var1 E1) … (varm Em)) Em+1 … En)
� Ta gán cho mỗi biến giá trị của biểu thức tương ứng, sau đó đánh giá: � (progn expm+1 … expn)
� Ví dụ:* (let ((x (fac 4))) (* x x))
576
BK
TP.HCM
Slide 52/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Biến cục bộ (2)
* (setf x 5)5* (let ((x 1)) x)1* x5* (let ((x 1)) (setf x 2) x) 2* x5
� Che phủ các biến toàn cục
27
BK
TP.HCM
Slide 53/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Biến cục bộ (3)
* (defun foo(x)
(let ((x 1)) x ) )
FOO
* (foo 4)
1
� Che phủ các đối số của một hàm
BK
TP.HCM
Slide 54/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Biến cục bộ (4)
* (defun bar(x)
(let ((x 1) (y (1+ x)))
y) )
BAR
* (bar 4)
5
� Các liên kết được thực hiện song song
28
BK
TP.HCM
Slide 55/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Cấu trúc lặp
� DOTIMES
� Lặp trên số
� DOLIST
� Lặp trên danh sách
BK
TP.HCM
Slide 56/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
DOTIMES – Hỗ trợ lặp trên số
� upper-bound-form được đánh giá → n. � count được gán các số từ 0 → n-1 (n lần)
� Thân vòng lặp <body> được thực hiện n lần, giá trị của <result form> là kết quả cần tính.
(dotimes (<count><upper-bound-form><result form>)
<body>)
29
BK
TP.HCM
Slide 57/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
� Ví dụ: Tính lũy thừa mn = m×m×.. ×m
DOTIMES (2)
(defun power(m n)(let ((result 1))
(dotimes (count n result)(setf result (* m result))
))
)
BK
TP.HCM
Slide 58/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
DOLIST – Lặp trên danh sách
� list form được đánh giá → danh sách a1→an� element được gán từ a1 → an (n lần)
� Với mỗi giá trị ai, phần thân vòng lặp (body) được đánh giá.
� Không có result form, DOLIST sẽ trả về NIL
(dolist (<element parameter ><list form> <result form>)
<body>)
30
BK
TP.HCM
Slide 59/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
� Đếm số phần tử là số trong danh sách:
DOLIST (2)
(defun collect-number(l)(let ((result 0))
(dolist (e l result)(when (numberp e)
(setf result (+ result 1)) )
))
)
BK
TP.HCM
Slide 60/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Cài đặt Lisp
� Download GC-Lisp từ trang Web:
� http://www.dit.hcmut.edu.vn/~nttung
� Double click để giải nén file zip
� Extract vào “C:\”
� Xuất hiện dialog, tạo thư mục “C:\GCLisp”
� Trả lời OK
31
BK
TP.HCM
Slide 61/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Startup gclisp
� Chạy từ file ‘C:\GcLisp\GcLisp.exe’
BK
TP.HCM
Slide 62/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Môi trường GC-LISP
� Ta thấy cửa sổ GCLISP như sau:
32
BK
TP.HCM
Slide 63/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Một số phím tắt
� <Alt>-H giúp đỡ� <Alt>-E vào LISP Explorer� <Ctrl>-E vào cửa sổ soạn thảo GMACS� <F1> rời khỏi GMACS và trở về Lisp� <F8> load một file vào GMACS� <F9> lưu một file� <F10> lưu file với tên khác
BK
TP.HCM
Slide 64/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Dòng lệnh
� Gõ thử các lệnh sau:
33
BK
TP.HCM
Slide 65/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
GMAC editor window
� Nhấn <Ctrl>-E để vào trình soạn thảo
� <F9> để lưu file and <F1> trở lại GcLisp
BK
TP.HCM
Slide 66/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
Load file vào GcLisp
* (load ‘first)
� Load file “first.lsp”
34
BK
TP.HCM
Slide 67/67Nguyễn Thị Trúc Viên Ngôn ngữ lập trình Lisp
DEBUG