Thuc Hanh Lap Trinh Lisp

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


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


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


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


Giải đáp bài tập

� (sin (+ (* 3 x) (/ pi 2)))

4

BK

TP.HCM


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


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


List Processing (2)

� Ví dụ:* (+ 3 4)

7

* (+ (* 3 4) (- 5 2))

15

* 4

4

BK

TP.HCM


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


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


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


Symbol (3)

� Bài tập: Symbol hay số ?

� AARDVARD� 87� 1-2-3-GO� 3.12� 7-11� 22/7� -12

BK

TP.HCM


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


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


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


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


Phân cấp dữ liệu

expression

list atom

symbol

realnillist

...number

... ...interger

10

BK

TP.HCM


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


Ví dụ

* (setf a ‘(1 2 3))(1 2 3)* a(1 2 3)* (setf a 2)2* a2

11

BK

TP.HCM


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


Các vị từ kiểu

* (numberp 4)T* (numberp 3.45)T* (symbolp ‘ListProcessor)T* (listp ‘(a b c))T

12

BK

TP.HCM


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


Các hàm cơ bản

� Gán: setf và setq

� Các phép tính số học

� +, –, *, /, \\� 1+ và 1-� max, min và abs

13

BK

TP.HCM


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


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


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


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


Ví dụ (2)

* (setf x ‘a y ‘a)

A

* (equal x y)

T

* (eq x y)

T

* (eql x y)

T

BK

TP.HCM


Ví dụ (3)

* (eq 3 3)

T

* (eql 3 3.0)

NIL

* (= 3 3)

T

* (= 3 3.0)

T

16

BK

TP.HCM


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


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


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


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


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


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


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


� 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


� ‘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


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


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


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


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


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



* (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



� 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



* (setf x ‘a)

A

* x

A

* (or (numberp x) (> x 1))

wrong type argument

* (or (symbolp x) (list x))

T

BK

TP.HCM


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


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


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


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



* (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



* (defun foo(x)

(let ((x 1)) x ) )

FOO

* (foo 4)

1

� Che phủ các đối số của một hàm

BK

TP.HCM



* (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


Cấu trúc lặp

� DOTIMES

� Lặp trên số

� DOLIST

� Lặp trên danh sách

BK

TP.HCM


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


� 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


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


� 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


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


Startup gclisp

� Chạy từ file ‘C:\GcLisp\GcLisp.exe’

BK

TP.HCM


Môi trường GC-LISP

� Ta thấy cửa sổ GCLISP như sau:

32

BK

TP.HCM


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


Dòng lệnh

� Gõ thử các lệnh sau:

33

BK

TP.HCM


GMAC editor window

� Nhấn <Ctrl>-E để vào trình soạn thảo

� <F9> để lưu file and <F1> trở lại GcLisp

BK

TP.HCM


Load file vào GcLisp

* (load ‘first)

� Load file “first.lsp”

34

BK

TP.HCM


DEBUG

Documents

Thuc Hanh Lap Trinh Lisp