🌿 引言
Roy Orbison的经典歌曲《Pretty Woman》唱道:“No one could look as good as you, mercy”。如果我们把这句话改编一下,大概也能形容Common Lisp的loop
宏:“No one could look as complex as you, mercy”。确实,Common Lisp的loop
宏既强大又复杂,初学者望而却步,老手也常常爱恨交加。但,正如那句老话所说:“熟能生巧”。今天,我们将一起走进这个充满魔力的世界,理解它的结构和美妙,并在最后聊聊format
的神奇用法。
⚙️ Loop:循环的艺术
你可能听说过,loop
宏是Common Lisp中最具争议的特性之一。有人称它为“代码炼金术”,因为它可以将复杂的迭代逻辑简化为简洁的表达式;也有人认为它丑陋,与Lisp的优雅相违背。不过,无论你站在哪一边,loop
的确是一个值得掌握的工具。
让我们从loop
的基本语法开始:
(loop
[ 设置循环 ]
do
[ 每次循环要做的事情 ]
)
虽然这个结构看起来很简单,但别被它骗了,它能做的事情远不止这些。比如,loop
可以像for循环一样使用:
(loop for N from 1 to 5 do (print N))
👣 步进与集合遍历
在loop
中,你可以定义循环变量的步进方式,例如:
for N from 1 to 5 by 2
:每次步进2for N in '(1 2 3 4 5)
:遍历列表for N across #(1 2 3 4 5)
:遍历向量
这些功能让loop
成为处理不同集合类型时极为灵活的工具。
🔄 条件与重复
有时候,我们希望循环在特定条件下执行,这就是“条件循环”的用武之地:
while
:只要条件为真,循环继续until
:直到条件为真,循环停止
(loop for y = 3 then (1- y) do (print y) until (= y 0))
在这个例子中,循环从y = 3
开始,每次减1,直到y
等于0时停止。
🎯 收集与计算
loop
不仅能执行操作,还能收集数据或进行计算。你可以使用以下关键词来收集或计算循环的结果:
collect
:将每次循环的值收集到一个列表中sum
:计算循环变量的总和maximize
和minimize
:查找最大或最小值count
:计算循环次数
例如:
(loop for x from 1 to 5 sum x)
这个循环将返回1到5的总和。
🎨 格式化:数据的艺术展示
如果说loop
是Common Lisp的“硬核”特性,那么format
则是它的“柔情一面”。format
函数不仅能将数据转换为字符串,还能生成各种格式的输出。其基本语法如下:
(format stream control-string data1 data2…)
其中,stream
可以是t
(表示标准输出),而control-string
则是用于控制输出格式的指令。
当我们想输出简单的字符串时,可以这样做:
(format t "Hello, World!")
这与(princ "Hello, World!")
的效果相同。但format
的强大之处在于它可以处理复杂的格式化需求。例如,~A
指令可以将任何Lisp对象转换为字符串:
(format t "Hello ~A, Lisp is cool!" "David")
输出结果为:
Hello David, Lisp is cool!
💡 列表与递归格式化
format
的另一个强大功能是处理列表。通过使用~{}
指令,我们可以对列表中的每个元素进行格式化:
(format t "~{Element of List: ~A
输出结果为:
Element of List: 1
Element of List: 2
Element of List: 3
Element of List: 4
这非常适合在处理数据结构时生成漂亮的输出。让我们逐步分析这段Common Lisp代码:
背景介绍
format
是Common Lisp中的一个强大的输出格式化函数,能够根据给定的格式字符串输出文本。它可以将数据以多种方式格式化,并且支持复杂的格式控制。
逐行解释
(format t ...)
:
format
函数的第一个参数t
表示输出到标准输出(通常是控制台)。如果你想将输出保存到字符串中,可以使用nil
或其他输出流。
"~{Element of List: ~A
- 这是格式字符串,包含了格式控制符。
~{ ... ~}
: 这是一个循环格式控制符,表示对后面的列表进行迭代处理。Element of List:
: 在每次迭代中,这个字符串将与列表中的每个元素一起输出。~A
: 这是一个格式控制符,表示以“人类可读”的格式输出其后面的参数(在这里是列表中的元素)。
'(1 2 3 4)
:
- 这是一个列表,包含数字1、2、3和4。单引号(
'
)表示这是一个常量列表,而不是一个表达式。
整体功能
将这整段代码结合起来,它的作用是遍历列表'(1 2 3 4)
,对每个元素执行格式化输出,输出结果如下:
Element of List: 1
Element of List: 2
Element of List: 3
Element of List: 4
难点和要点讲解
- 循环格式控制符
~{ ... ~}
: - 这个控制符允许我们对列表的每个元素执行相同的格式化操作,非常适合在输出时需要重复模式的场景。
- 输出控制符的组合使用:
~A
和- 列表的处理:
- Common Lisp对列表的处理非常灵活,使用单引号定义常量列表让我们能够方便地直接使用和输出。
📚 结论
通过这篇文章,我们浅尝了Common Lisp中两个最具代表性的特性:loop
和format
。它们一个是功能强大的循环控制工具,另一个则是灵活的格式化输出利器。虽然它们最初看起来可能让人望而生畏,但一旦掌握,它们将成为你编程工具箱中不可或缺的利器。
对于那些对loop
和format
感兴趣的读者,我强烈推荐进一步阅读相关文档和在线资源。正如Roy Orbison所唱的:“No one could look as good as you, mercy”,这些工具也是如此——一旦你理解了它们的美妙之处,你就会发现它们的无穷魅力。
📖 参考文献
- Common Lisp Loop Tutorial
- Common Lisp Format Reference
- The CLHS pages on Format
- Jean-Philippe Paradis, Hexstream
面向记忆的学习材料
帮助用户快速学习并记住Common Lisp中Loop和Format的基本用法和概念。
知识点: Loop的基本结构 知识点: Loop的For样式循环 知识点: Loop的While/Until样式循环 知识点: Loop的Repeat用法 知识点: Loop的条件语句 知识点: Loop的真/假条件 知识点: Loop的Initially/Finally 知识点: Loop的解构 知识点: Loop的收集关键字 知识点: Loop的变量声明 知识点: Format函数的基本语法 知识点: Format的流参数 知识点: Format的基本指令 知识点: Format的~A指令 知识点: Format的列表处理 知识点: Format的数值格式化 知识点: Format的条件指令 知识点: Format的递归处理 知识点: Format的大小写转换 本学习材料涵盖了Common Lisp中Loop和Format的基本概念和用法。Loop宏是一个强大的迭代工具,提供了多种循环方式,包括For样式、While/Until样式、条件循环等。它还支持数据收集、变量声明和解构绑定等高级特性。Format函数是Lisp中通用的数据到字符串的转换工具,提供了丰富的指令来控制输出格式,包括基本的字符串插入、数值格式化、列表处理和条件输出等。掌握这些工具将大大提高你的Lisp编程效率和代码可读性。
题目: 以下哪个是Loop宏的基本结构?
选项:
A) (loop [设置循环] collect [每次执行的操作])
B) (loop [设置循环] do [每次执行的操作])
C) (loop [设置循环] repeat [每次执行的操作])
D) (loop [设置循环] for [每次执行的操作])
题目: 以下哪个不是Loop中For样式循环的正确用法?
选项:
A) for N from 1 to 5
B) for N in '(1 2 3 4 5)
C) for N across #(1 2 3 4 5)
D) for N between 1 and 5
题目: 以下哪个是Loop中While样式循环的正确用法?
选项:
A) for N = X then Z while (condition) do (body)
B) for N = X then Z until (condition) do (body)
C) while N = X then Z do (body)
D) until N = X then Z do (body)
题目: 如何使用Loop的repeat关键字重复执行5次操作?
选项:
A) (loop repeat 5 do (print "Hello"))
B) (loop 5 times do (print "Hello"))
C) (loop for i in 1 to 5 do (print "Hello"))
D) (loop while i < 5 do (print "Hello"))
题目: 以下哪个不是Loop中的条件语句?
选项:
A) if (condition) do (body) else do (body) end
B) when (condition) do (body) end
C) unless (condition) do (body) end
D) do (body) until (condition) end
题目: 哪个Loop关键字用于检查循环中是否存在满足条件的情况?
选项:
A) always
B) never
C) thereis
D) sometimes
题目: 如何在Loop循环开始前执行一些代码?
选项:
A) before (body)
B) start (body)
C) initially (body)
D) begin (body)
题目: 以下哪个是Loop中正确的解构绑定用法?
选项:
A) (loop for (a b) of '((1 2) (3 4) (5 6)) do (print (list a b)))
B) (loop for (a b) from '((1 2) (3 4) (5 6)) do (print (list a b)))
C) (loop for (a b) in '((1 2) (3 4) (5 6)) do (print (list a b)))
D) (loop for (a b) = '((1 2) (3 4) (5 6)) do (print (list a b)))
题目: 以下哪个不是Loop中的数据收集关键字?
选项:
A) collect
B) append
C) nconc
D) gather
题目: 如何在Loop中声明一个新的循环变量?
选项:
A) declare new-loop-var
B) let new-loop-var
C) with new-loop-var
D) var new-loop-var
题目: Format函数的基本语法是什么?
选项:
A) (format stream control-string data1 data2…)
B) (format control-string stream data1 data2…)
C) (format data1 data2… control-string stream)
D) (format data1 data2… stream control-string)
题目: 在Format函数中,如果想要返回格式化后的字符串而不是直接输出,stream参数应该设置为什么?
选项:
A) t
B) nil
C) string
D) return
题目: 在Format函数中,哪个指令用于插入换行符?
选项:
A) ~N
B) ~L
C)
题目: Format函数中的~A指令的作用是什么?
选项:
A) 将参数转换为ASCII码
B) 将参数转换为数组
C) 将任何Lisp类型转换为其打印表示
D) 将参数转换为地址
题目: 在Format函数中,如何处理列表中的每个元素?
选项:
A) 使用~L…~L指令
B) 使用~E…~E指令
C) 使用~{…~}指令
D) 使用~[…~]指令
题目: 在Format函数中,哪个指令用于以固定小数位数格式化浮点数?
选项:
A) ~D
B) ~F
C) ~E
D) ~G
题目: Format函数中,哪个指令用于根据参数值选择不同的输出格式?
选项:
A) ~{…~}
B) ~[…~]
C) ~(…)
D) ~<…~>
题目: 在Format函数中,如何递归处理嵌套的列表结构?
选项:
A) 使用~{~{…~}~}
B) 使用~[~[…~]~]
C) 使用~(~(…~)~)
D) 使用~<~<…~>~>
题目: 在Format函数中,哪个指令用于将输出转换为大写?
选项:
A) ~U
B) ~C
C) ~:@(
D) ~S
正确答题: C总结
参考文献