Язык программирования Scheme

Язык программирования Scheme

Какой Язык выбрать для обучения программированию? Изучение программирования ни не стоит начинать где-то с середины.

 

Сначала нужно натренировать мозг, умение создавать алгоритмы и описывать их зная возможности того или иного языка. В отечественных школах и вузах обычно изучают программирование на примере Basic или Pascal. До сих пор Pascal считается одним из лучших языков для обучения, это строгая речь со статической типизацией, которая позволяет без лишних проблем отработать принципы процедурного и объектно-ориентированного программирования. Но, познакомившись с учебными материалами ведущих западных университетов (Berkeley, Stanford, MIT), схожусь во мнении, что неплохо было бы начать изучение с одного из функциональных языков.

Вообще, довольно странно, но функциональная парадигма упорно игнорируется отечественным образованием. Чтобы сгладить этот пробел, хотел бы рассказать о языке программирования Scheme.

Scheme - это очень простой язык программирования. Его вполне можно выучить за один день, но эта простота обманчива. Scheme одновременно и очень мощный язык. Существует огромное количество реализаций.

Язык программирования Scheme

Программы сертификации сохраняются в * .scm файлах, или можно использовать интерактивный режим интерпретатора, по аналогии с Python.

Константы и переменные

Приступим к изучению основных структур Scheme. Прежде всего, определимся с константами:

123 - целое число

3.1415926 - дробное число

2 + 3i - комплексное число

2/3 - дробь

# B1111 - двоичное число

#xFF - шестнадцатеричное статья

# O123 - восьмеричное число

# \ A - единичный символ

"Hello, World!" - Символьная строка

"Hello - символ

#f - логич значение

С константами можно осуществлять операции с помощью операторов или функций. В конце концов Scheme является функциональным языком, а потому в нём есть все функции.

По математике вы знакомы с формой записи функций f (x) или t (a, b). Но то же самое можно записать и в виде (f x) или (t a b). Именно такую форму записи использует Scheme. Не как арифметическое выражение, которые записываются в форме, например 2 + 3, а в префиксальном - (+ 2 3).

К примеру:

guile> (* 2 май)

10

guile> (+ (* 3 4) (/ 5 2))

29/2

guile> (+ 1 1 1 1 1)

5

guile> (/ 2)

1/2

guile> (expt 2 марта) - степень

8

guile> (sqrt 2)

1.4142135623731

Для объявления переменных используется конструкция (define имя значения)

guile> (define a 2)

guile> (define b 2)

guile> (+ a b)

4

Значение уже существующей переменной можно изменить с помощью конструкции (set! Имя значение)

guile> (set! a 5)

guile> a

5

 

Функции объявляются с помощью конструкции (define (имя параметра) тило_функции)

guile> (define (square x) (* x x))

guile> (square 3)

9

Для демонстрации рекурсии приведу пример вычисления факториала:

(Define (fact x)

    (If (= x 1)

        1

        (* X (fact (- x 1)))))

 

Как вы уже поняли, проверку условия можно выполнять с помощью конструкции (if условие якщо_так якщо_ни)

 

Не углубляясь в подробности, обращу внимание на основные функции

(Display "Hello, World!") - Вывести строку

(Newline) - перейти на новую строку

(Read) - прочитать вот с клавиатуры

 

Для работы с наборами данных удобно использовать списки

guile> (define nums (list 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)) - объявляем список

guile> (list-ref nums 0) - читаем элемент с номером 0

1

guile> (car nums) - читаем первый элемент

1

guile> (cdr nums) - читаем все остальные элементы

(2 3 4 5 6 7 8 9 10)

 

Можно обработать все элементы списка заодно

сгенерировать новый список применив функцию для каждого элемента

guile> (map square nums)

(1 4 9 16 25 36 49 64 81 100)

guile> (map (lambda (x) (* x 3)) nums)

(3 6 9 12 15 18 21 24 27 30)

 

Конструкция lambda позволяет объявлять функции по мере необходимости, не давая им имен. Если вы программируете на Python, то уже знаете эти конструкции.

 

На самом деле, Scheme не имеет циклы в том виде как они есть в императивных языках. Здесь для тех же целей используется рекурсия. Например, выведем в столбик содержимое списка

(Define (print-list lst)

(If (not (null? Lst))

    (Begin (display (car lst))

           (Newline)

           (Print-list (cdr lst)))))

 

Конструкция (begin ...) используется в том случае, если нужно вставить несколько операторов там где по синтаксису допускается только один.

Следующая конструкция позволяет смоделировать известный по другим языкам программирования цикл for:

(Let loop ((i 1))

    (Display i)

    (Newline)

    (If (<= i 10) (loop (+ i 1))))

Конструкция let используется в том случае, когда в рамках выражения нужно объявить локальные переменные, или если нужно объявить вложенную функцию. Таким образом можно реализовывать практически все возможные варианты циклов. Конечно, всегда можно создать собственную функцию для сокращения формы записи, ведь функции можно передавать в виде параметров других функций, как и простые данные. Вообще, Scheme позволяет подогнать язык под себя так как нравится. Поразительно гибкий язык.

Например, можно привести реализацию функции вычисления определенного интеграла

(Define (func x)

    x)

(Define (integrate a b e f)

    (Define sum 0)

    (Let loop ((i a))

    (If (<i b) (begin

            (Set! Sum (+ sum (* (f i) e)))

            (Loop (+ i e)))))

    sum)

 

(Display (integrate 0 1 0.01 func))

(Newline)

 

Конечно, можно было бы продолжать дальше, но это заняло бы слишком много места. Основные же конструкции мы рассмотрели. Если вы заинтересовались Scheme, то дополнительную информацию всегда сможете найти по следующим адресам:

Официальный сайт Guile

Schemers.org

Видеозаписи лекций по курсу The Structure and Interpretation of Computer Programs в университете Berkeley

Вообще, поскольку Scheme - язык академический, то информации по ней достаточно много. В то же время, знания данного языка позволит не только по-новому взглянуть на различные конструкции в других языках (как Python например).  

***

HTML - код. Введение

CSS Введение

JavaScript - язык программирования сайтов