Учебник языка Перфо для школьников — различия между версиями
Админ (обсуждение | вклад) м (→Повторение – мать учения) |
Админ (обсуждение | вклад) м (→Повторение – мать учения) |
||
| Строка 185: | Строка 185: | ||
(display 2) | (display 2) | ||
(display 3)) ; последовательно выполнятся действия, и на экран будет выведено: 123 | (display 3)) ; последовательно выполнятся действия, и на экран будет выведено: 123 | ||
| + | |||
| + | == И опять про повторение: функция <code>repeat</code> == | ||
| + | |||
| + | Ну вот, теперь можно продолжать двигаться дальше. Если вам надо выполнить какое-то действие один раз, то вы просто его делаете один раз: | ||
| + | |||
| + | (display "hello") | ||
| + | |||
| + | Если вам надо выполнить какое-то действие два раза, то вы просто повторяете его: | ||
| + | |||
| + | (display "hello") (display "hello") | ||
| + | |||
| + | А что, если вам нужно повторять работу снова и снова? Тогда мы сделаем функцию, которая будет повторяться требуемое количество раз. Называться эта функция будет <code>repeat</code>, и у неё будет один параметр — количество повторов. Алгоритм следующий: | ||
| + | |||
| + | Если количество повторов больше нуля, то: | ||
| + | 1. выполняем действие | ||
| + | 2. Вызываем функцию repeat с количеством повторов меньшим на 1 | ||
| + | |||
| + | (define (repeat number) | ||
| + | (if (> number 0) // если количество повторов не нулевое | ||
| + | (begin (display "hello") // выполняем действие | ||
| + | (repeat (- number 1))))) // повторим действие на единицу меньшее количество раз. | ||
| + | |||
| + | Попробуем. Запустим один из доступных вам интерпретаторов Scheme, например mzscheme, который можно найти в Интернете по адресу http://www.plt-scheme.org/software/drscheme/ и установить на вашем компьютере. | ||
| + | |||
| + | >> (define (repeat number) | ||
| + | (if (> number 0) | ||
| + | (begin (display "hello") | ||
| + | (repeat (- number 1))))) | ||
| + | > (repeat 0) | ||
| + | > (repeat 1) | ||
| + | hello | ||
| + | > (repeat 2) | ||
| + | hellohello | ||
| + | > (repeat 3) | ||
| + | hellohellohello | ||
| + | |||
| + | === Упражнение 1 === | ||
| + | |||
| + | Попробуйте написать функцию, которая будет выводить на экран цифру 1 заданное количество раз. | ||
| + | |||
| + | === Упражнение 2 === | ||
| + | |||
| + | Попробуйте написать функцию, которая будет выводить на экран натуральные числа от 1 до заданного числа. Порядок вывода чисел не важен. | ||
| + | |||
| + | Самое время вспомнить, что в ''Scheme'' можно передавать функцию в качестве параметра. Усовершенствуем функцию <code>repeat</code> так, чтобы мы смогли повторять произвольные действия заданное количество раз. Пусть новая версия принимает два параметра: первый — количество повторов, второй — функция, которую надо запустить. | ||
| + | |||
| + | (define (repeat number function) | ||
| + | (if (> number 0) | ||
| + | (begin (function) | ||
| + | (repeat (- number 1) function)))) | ||
| + | |||
| + | Теперь повторять можно разные действия: | ||
| + | |||
| + | (define (print-one) (display "1")) | ||
| + | (define (print-hello) (display "hello")) | ||
| + | (repeat 3 print-one) // 3 раза выведет на экран "1" | ||
| + | (repeat 5 print-hello) // 5 раз выведет на экран "hello" | ||
[[Категория:Перфо]] | [[Категория:Перфо]] | ||
Версия 11:48, 2 сентября 2020
Перевод под Перфо "Введение в Scheme для школьников"
* https://ru.wikibooks.org/wiki/Введение_в_язык_Scheme_для_школьников - Оригинал Введение в Scheme для школьников
Замечания: Из-за поломки расширения подсветки синтаксиса в настройке этой вики, при попытке вставить тег подсветки синтаксиса syntaxhighlight lang="scheme" - эта вики зависает, поэтому подсветка синтаксиса не работает и теги подсветки синтаксиса syntaxhighlight надо удалять :( при копировании.
- Часть викиучебника «Лисп»
- Исходный вариант статьи (С. И. Иевлев, «Ваш новый язык — Scheme») опубликован в двух частях в журнале «Потенциал».
Вы хорошо знаете русский, возможно, неплохо уже говорите по-английски, в школе вас научили несколько необычному языку математики. Предлагаю выучить ещё один — Лисп. Точнее, один из его самых интересных диалектов — Scheme (Ским).
Содержание
Введение в синтаксис
Сперва познакомимся с несколько необычным порядком слов этого языка: «действие — предмет». Но необычен он только в сравнении с популярными языками программирования. В русском языке такая последовательность нередка:
- Сумма трёх и пяти.
- Произведение пяти, шести и семи.
- Купи в булочной батон.
Каждая законченная фраза на этом языке должна быть окружена парой круглых скобок. Запишем сказанное выше на Scheme:
(+ 3 5) (* 5 6 7) (купить булочная батон)
Можно записать выражения и посложнее:
(купить булочная батон (+ 2 1))
«Купи в булочной батоны: два плюс ещё один». Просто, не правда ли? Давайте двигаться дальше. Фраза (* 3 5) хороша, а (* width height) — лучше. Выражение (* 2 3.1415926 5) — интригующе, а (* 2 pi radius) гораздо более осмысленно. Здесь width, height — переменные, а 3 и 5 — их текущие значения.
Переменная задаётся следующей конструкцией языка:
(define имя <первоначальное значение>)
Пример:
Пример:
(define width 3)
(define height 7) (* 2 (+ width height))
Прочитаем записанное по-русски: «Положим ширина — это 3, высота — это 7, подсчитаем произведение двух и суммы ширины и высоты (например, периметр прямоугольника)». Результат такого вычисления в нашем случае будет 20.
Продолжим совершенствовать конструкции. Положим, нам требуется подсчитать сумму квадратов двух чисел. Это можно сделать, например, так:
(define a 3)
(define b 4) (+ (* a a) (* b b))
Что-то не так; мы обычно вместо «помножь переменную на саму себя» говорим «возведи в квадрат эту переменную», на Скиме — square:
(+ (square a) (square b))
«Сумма квадрата a и квадрата b». Есть задача — есть её решение. Мы можем объявить новое слово-функцию, назвать её square. Функция будет принимать в качестве параметра число и возвращать его квадрат. Делается это следующим образом:
(define (square x) (* x x))
Общий формат:
(define (название параметр параметр …) тело_функции)
Функция возвращает последнее вычисленное значение. Это означает, что следующая функция square2:
(define (square2 x) (* 2 2) (* x x))
вернёт тот же результат, что и square, перед этим умножив два на два безо всякого эффекта. Перепишем пример с суммой квадратов чисел заново:
(define a 3)
(define b 4) (define (square x) (* x x)) (+ (square a) (square b))
Нам не хватало слов в языке — мы их добавили. Вообще, когда пишете программу на Лиспе, вы описываете не алгоритм, а сначала создаёте язык, а потом на нём формулируете исходную задачу. Несколько точнее — вы «подгоняете» данный вам язык Scheme до тех пор, пока он не станет совпадать с языком, на котором задача формулируется легко.
Сразу пример. Пусть перед нами стоит задача сделать программу, которая спрашивает имя пользователя, а потом выводит ему приветствие.
Scheme предоставляет нам несколько готовых «глаголов»:
-
read - для чтения имени,
-
display - вывод чего-то на дисплее,
-
newline - вывод перевода строки.
Мы бы хотели иметь такие «глаголы»:
-
привет - для приветствия с одним параметром — именем пользователя;
-
пользователь - для получения имени пользователя, без параметров.
Наша задача выглядела бы так:
(привет (пользователь))
Дело за малым — определить привет и пользователь. Нет проблем. Вот полный текст программы.
(define (привет имя) (display "Привет, ") (display имя) (display "!") (newline))
(define (пользователь)
(write "Представьтесь:") (read))
(привет (пользователь))
Лисп — полноценный функциональный язык, а поэтому функции — полноправные члены этого языка, независимо от того, определили вы их сами, или они уже были в языке готовые. В частности, их можно передавать в качестве параметров в другие функции, а там уже делать с ними всё, что потребуется. Например, функцию «модуль числа» можно определить так:
(define (abs x)
(if (positive? x )
x
(- x)))
«Определим, что функция abs возвращает свой аргумент, если он положителен, иначе — -x». А можно и так:
(define (abs x) ((if (positive? x) + -) x))
«…если аргумент положителен, то плюс, иначе минус x». Здесь в результате исполнения выражения if возвращается функция + или -, которая затем применяется к аргументу x. Полагаю, что смысл конструкции if вам сразу ясен. Сначала проверяется первый аргумент, если он истинен, то исполняется второй аргумент, иначе третий. Общий формат таков:
(if условие <действие, если условие выполняется> <действие в противном случае>)
Где посмотреть и попробовать
В теории всё хорошо, а где немного попрактиковаться? В мире можно найти много прекрасно разработанных сред для работы со Scheme. К сожалению, большинство документации по Scheme на английском языке, но можно найти и отличные введения на русском — язык-то простой.
Кот в мешке
Простота Scheme обманчива. На самом деле — это один из самых мощных на сегодняшний день языков программирования. На основе этого языка можно изучить все известные стили и методы программирования. С частью этих приёмов мы познакомимся с вами в следующих статьях этой серии.
Упражнение
Посмотрите следующие две реализации функции вычисления факториала <math>f(n) = 1 \cdot 2 \cdots n</math>. Одна из них основана на рекурсии, а другая – на итерациях. Напишите на Scheme рекурсивную и основанную на итерациях реализации функции возведения в степень <math>f(a, n) = a^n</math>.
Вариант 1
(define (factorial n)
(if (= n 0)
1
(* n (factorial (- n 1)))))
Вариант 2
(define (fact-iter result counter)
(if (= counter 0)
result
(fact-iter (* counter result)
(- counter 1))))
(define (factorial n) (fact-iter 1 n))
Повторение – мать учения
Приведём небольшую шпаргалку по базовым конструкциям Scheme для тех, кто еще не ознакомился с первой частью статьи.
Базовый синтаксис:
(<функция> <аргумент> <аргумент> …) // комментарий
Например:
(+ 1 2 3 4) // сумма первых 4-х натуральных чисел (+ (+ 1 2) 5 6) // возможно вкладывать одни вызовы функций в другие (string-append "hello" "world") // результат — склеенная строка "helloworld"
Задание переменных и функций:
(define <имя> <значение>) (define (<имя> <аргумент> …) <тело функции>) // функция возвращает значение последнего вычислительного выражения в теле функции
Например:
(define a 3) (define b 4) (define (square x) (* x x)) ; вычисляет квадрат числа (define (+a x) (+ x a)) ; да-да, можно давать и такие имена функциям
Дополнительные конструкции:
(if <условие> <действие при успехе условия> <действие при неудаче>) (begin <первое действие> <второе действие> …)
Пример:
(if (> a 0)
(display "a > 0")) ; действие при неудаче можно не указывать
(begin (display 1)
(display 2)
(display 3)) ; последовательно выполнятся действия, и на экран будет выведено: 123
И опять про повторение: функция repeat
Ну вот, теперь можно продолжать двигаться дальше. Если вам надо выполнить какое-то действие один раз, то вы просто его делаете один раз:
(display "hello")
Если вам надо выполнить какое-то действие два раза, то вы просто повторяете его:
(display "hello") (display "hello")
А что, если вам нужно повторять работу снова и снова? Тогда мы сделаем функцию, которая будет повторяться требуемое количество раз. Называться эта функция будет repeat, и у неё будет один параметр — количество повторов. Алгоритм следующий:
Если количество повторов больше нуля, то: 1. выполняем действие 2. Вызываем функцию repeat с количеством повторов меньшим на 1
(define (repeat number)
(if (> number 0) // если количество повторов не нулевое
(begin (display "hello") // выполняем действие
(repeat (- number 1))))) // повторим действие на единицу меньшее количество раз.
Попробуем. Запустим один из доступных вам интерпретаторов Scheme, например mzscheme, который можно найти в Интернете по адресу http://www.plt-scheme.org/software/drscheme/ и установить на вашем компьютере.
>> (define (repeat number)
(if (> number 0)
(begin (display "hello")
(repeat (- number 1)))))
> (repeat 0) > (repeat 1) hello > (repeat 2) hellohello > (repeat 3) hellohellohello
Упражнение 1
Попробуйте написать функцию, которая будет выводить на экран цифру 1 заданное количество раз.
Упражнение 2
Попробуйте написать функцию, которая будет выводить на экран натуральные числа от 1 до заданного числа. Порядок вывода чисел не важен.
Самое время вспомнить, что в Scheme можно передавать функцию в качестве параметра. Усовершенствуем функцию repeat так, чтобы мы смогли повторять произвольные действия заданное количество раз. Пусть новая версия принимает два параметра: первый — количество повторов, второй — функция, которую надо запустить.
(define (repeat number function)
(if (> number 0)
(begin (function)
(repeat (- number 1) function))))
Теперь повторять можно разные действия:
(define (print-one) (display "1")) (define (print-hello) (display "hello")) (repeat 3 print-one) // 3 раза выведет на экран "1" (repeat 5 print-hello) // 5 раз выведет на экран "hello"
