我需要帮助来理解一个查找列表深度的 lisp 程序

I need help to understand a lisp program that finds the depth of a list

我需要帮助从理论上理解我的代码。这是我的 lisp 程序:

(defun depth (lst)

  (if (or (null lst) (atom lst)) 0 

    (+ 1 (apply 'max (mapcar #'depth lst)))

  ))

我知道它适用于这个例子:

(write (depth '((a (b c) d r ((t))))) -> 3

我只是无法理解我试过的 IF 语句的 else 语句。

如果你能帮助我,我将不胜感激。提前谢谢你。

这是您的代码,稍作重新格式化:

(defun depth (value)
  (if (or (null value) (atom value))
      0
      (+ 1 (apply 'max (mapcar #'depth value)))))

我将 lst(顺便说一下,您可以将其写为 list)重命名为 value,因为名称令人困惑,因为它暗示变量始终是列表,这是不正确的。可以在任何值上调用函数 depth

(depth "hello")
=> 0

(depth 100)
=> 0

value 为 NIL 或任何 atom 时,计算 ifthen 分支。由于 NIL 也是一个 atom,因此测试表达式可以简化为 (atom value)。当值为原子时,深度为零。

ifelse 分支在 value 不是原子时求值,atomby definition表示 value 这里是一个 cons。该函数还假定它是一个适当的列表,而不是一些循环列表。

由于 value 是该分支中的一个列表,我们可以在其上调用 mapcar(mapcar #'depth value);这是函数假定列表正确的地方。 这将为 value 中的每个 v 计算 (depth v)。更准确地说,如果 value 是长度为 n 的列表,那么对 mapcar 的调用将计算为数字列表 (D1 ... Dn),其中 Di(depth Vi) 对于 1 和 n 之间的所有 i

所以我们知道 (apply 'max (mapcar ...)) 对于某些数字列表 depths(apply 'max depths)。总的来说:

(apply fn v1 ... vn list)

... 是一种调用由至少 n 个元素(v1vn)的 fn 表达式表示的函数对象的方法作为存储在 list 中的任意数量的附加元素。当您引用函数时,如 'max,或者当您编写 #'max 时,您通过函数名称空间中的名称来引用函数。

将此与调用函数的通常方式进行对比:

(f x y z)

函数名称和传递的参数数量是固定的:一旦读取表格,我们就会知道有一个调用 f 的 3 个参数。

apply 函数是一个内置函数,允许您在最后一个调用参数中传递列表中的其他参数。上面的调用可以写成:

(apply #'f x y z ()) ;; note the empty list as a last argument

也可以这样写:

(apply #'f (list x y z)) ;; all arguments in the last list

唯一的区别可能是运行时效率的问题(对于好的编译器,也许没有区别)。

在你的例子中,你做了:

(apply max depths)

这与编写(伪代码)相同:

(max d1 d2 d3 ... dn)

... 其中 depths 是列表 (list d1 d2 ... dn)。 但是我们不能直接把它们都写出来,因为列表的内容只有在运行时才知道。

因此,对 apply 的调用计算所有递归计算的深度中的最大深度。请注意,以上是 apply 的不当使用,因为 apply 不应使用任意大小的列表调用:在名为 CALL-ARGUMENTS-LIMIT 的标准中有一个允许的限制理论上低至 50,这样的列表的最大大小(我们将在下面看到一个替代方案)。

最后,depth 对这个结果进行评估 (+ 1 ...)。换句话说,整个表达式可以概括为:列表的深度是其所有元素的最大深度加1。

使用reduce

而不是 apply,您可以使用 REDUCE 在列表上连续​​计算 max。这比 apply 更可取,因为:

  • 元素个数没有限制,如apply

    (reduce 'max depths) ;; works the same, but more reliably
    
  • 无需构建中间深度列表,遍历值列表,调用 depth 并直接使用结果计算最大值。骨架是:

    (reduce (lambda (max-so-far item) ...)
            value
            :initial-value 0)
    

声明式方法

而不是 reduceloop 宏可以用作表达相同计算的更具可读性的替代方法。我还使用 typecase,在我看来这使意图更清晰:

(defun depth (value)
  (typecase value
    (atom 0)
    (cons (1+ (loop for v in value maximize (depth v))))))