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10.2 LISP語言	L I S P 語言
10.2.1 LISP的特點和數(shù)據(jù)結構
10.2.2 LISP的基本函數(shù)
10.2.3 遞歸和迭代
1.遞歸
2.遞歸和迭代
10.2.4 LISP編程舉例
1.梵塔問題的描述
2.問題求解步驟
3.定義函數(shù)

10.2 LISP語言

　　LISP是最早和最重要的符號處理編程語言之一，它于1958年由美國的J. McCarthy提出，并于1960年發(fā)表了他的第一篇關于LISP的論文。之后，LISP很快受到人工智能工作者的歡迎，獲得廣泛應用。LISP是LISt Processing(表處理)的縮寫。
10.2.1 LISP的特點和數(shù)據(jù)結構　　
　　1.LISP語言具有下列特點：
　　(1)主要數(shù)據(jù)結構是表(符號表達式)，而不是作為算術運算對象的數(shù)。
　　(2)特性表簡單，便于進行表處理。
　　(3)最主要的控制結構為遞歸，適于過程描述和問題求解。
　　(4)LISP程序內(nèi)外一致，全部數(shù)據(jù)均以表形式表示。
　　(5)能夠產(chǎn)生更復雜的函數(shù)和解釋程序。
　　(6)對大多數(shù)事物的約束發(fā)生在盡可能晚的時刻。
　　(7)數(shù)據(jù)和過程都可以表示成表使得程序可能構成一個過程并執(zhí)行這個過程。
　　(8)大多數(shù)LISP系統(tǒng)可以交互方式運行，便于開發(fā)各類程序，包括交互程序。
　　2.數(shù)據(jù)結構
　　在基本LISP中，僅有一種數(shù)據(jù)類型，即表結構。大多數(shù)LISP程序設計中，數(shù)據(jù)是以表或者原子為專門形式。
　　原子：原子是LISP中最小的符號單位。原子有標識符，諸如I AM A STUDENT，3，XYZ，或者NIL等。它們沒有組合部分，各種性質(zhì)或?qū)傩钥筛郊拥絾蝹€原子上。
　　一個原子最重要的屬性除其名字外是值，這與變量有值同義。一些原子有標準值：原子NIL的值是NIL，T的值是T。任何數(shù)字原子，其相應的整數(shù)或浮點數(shù)是它的值。這里要注意，原子不是"類型"，任何原子，除常數(shù)外，可以給予任意值。
　　表：一個表遞歸地定義為括號內(nèi)零個或n個元素的序列：

(元素1 … 元素n)

其中每一個元素是一個原子或是一個表。零或者空表寫成()，或者NIL。NIL既是原子又是表。表的固有遞歸結構非常靈活，便于表示各種信號。
　　例如：
　　(4 6 7 9 14 17 20 24 76)一組數(shù)
　　((-B)+(SQRT((B*B)-(4*A*C))))代數(shù)表達式
　　(I(know((that(gasoline can))explode)))語法分析句子
　　(YELLOW TABLE)斷言
　　(AND(ON A B)(ON A C)(NOT(TOUCH B C)))合取子句
　　表的數(shù)據(jù)結構：LISP表的內(nèi)部表示是由稱為CONS單元的基元構成。每個CONS單元是一個地址，它包括一對指針，每個指針指到一個原子，或者指到另一個CONS單元。
　　LISP的表結構可以用來使任何數(shù)據(jù)結構模型化。例如，二維數(shù)組可以表示為由許多行組成的一張表，每行又是一張元素表。當然，對于許多目的，這種數(shù)組的實現(xiàn)是相當?shù)托У摹?br>　　控制結構：LISP是函數(shù)式程序語言，LISP的控制結構主要是應用函數(shù)指導控制流，其中變元又可以是應用函數(shù)。這點與大多數(shù)程序設計語言的順序控制結構不同，在那里分離的句子是一句接一句地執(zhí)行。在LISP中，語句與表達式?jīng)]有區(qū)別，過程與函數(shù)也沒有區(qū)別。每個函數(shù)，不管是否是一個語言原語，或是由用戶定義的，都以指向一個表結構的形式返回一個單值。
　　3.變量約束及其轄域
　　在LISP中有3種主要的賦予符號含義的方法。這里我們將介紹其中最常用的2種：把變量約束到值上和建立函數(shù)。
　　變量約束到值上：變量本身并無什么含義，它只是一個符號。通過這個符號可以"達到"這個值。變量本身只不過是具有當前值的原子名稱而已。當把此名稱輸入到LISP去時，LISP通過告訴原子的當前值，作為回答。這個名稱與原子當前具有的值之間的聯(lián)系稱為約束，例如可把x約束到5。每當您在程序中引用x時，LISP都理解為5。以后您可以重新把x約束到pen，這就破壞了原來的聯(lián)系而代之以x和pen之間的聯(lián)系，在這以后，當引用x時，LISP把它理解為pen。x值還可能是一般復雜數(shù)據(jù)。可以自由地用任意數(shù)據(jù)段約束任何一個任意選擇的符號。在最簡單的情況下，變量就是某個對象的名字，變量的值就是對象本身。因此，我們可以發(fā)明一些名詞寫入到程序中去，并對這些名詞賦予含義。我們還可以改變這些含義。
　　建立函數(shù)：我們希望能夠建立函數(shù)，以對名詞進行運算，產(chǎn)生新的名詞。建立函數(shù)的方法與用值約束符號的方法相同。不過，這時的值不是事實，而是要做的事情。在完成這些之后，再把符號正確地輸入到LISP中去，LISP不象以前那樣理解對象，而是把對象理解為需要完成的某件事。當把有關的符號約束到"含義"上時，就規(guī)定了這件事。
　　轄域：如前所述，當一個值約束一個變量時，約束一直有效，直到使用者改變它為止。當約束來自最高層即來自鍵盤時，這總是對的。來自函數(shù)內(nèi)部所建立的約束可以是永久性的，但當函數(shù)完成時，這些約束往往就消失，變量的名字將成為無約束的。如果在整個程序執(zhí)行過程中始終保持變量的約束，那么變量被認為是全程變量。如果變量的約束是建立在單個函數(shù)的內(nèi)部，而且當函數(shù)約束時，約束就消失，那么這是該函數(shù)的局部變量。當然，這二者之間有各種狀態(tài)：你可能希望在程序的某一點被賦值的變量在執(zhí)行若干個子程序的過程中保持它的值，然后再失掉這些值。
　　值得指出，如果局部變量已能解決問題，就不需要建立全程變量。不然的話，就會浪費計算機內(nèi)存。

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