LISP

LISP

基于λ演算的函數式編程語言
LISP(全名LIST Processor,即鍊表處理語言),由約翰·麥卡錫在1960年左右創造的一種基于λ演算的函數式編程語言。[1]是一種早期開發的、具有重大意義的自由軟件項目。它适用于符号處理、自動推理、硬件描述和超大規模集成電路設計等。特點是,使用表結構來表達非數值計算問題,實現技術簡單。LISP語言已成為最有影響,使用十分廣泛的人工智能語言。 [1]
    中文名: 外文名:LISP Programming Language 别名: 英文名:lisp 類 别:計算機程序設計語言 創始人:約翰·麥卡錫 創始時間:1958年 發 源:IPL 啟發語言:JavaScript,Perl,Ruby,Python

曆史背景

20世紀50年代中期,在大多數計算機處理的都是數值數據等,包括語言學、心理學和數學領域上一些人們開始對人工智能産生了興趣。覺得必須實現共同需要的一個方法,使計算機能夠處理鍊表中的符号數據,允許語言的處理、信息存入和檢索、定理證明的過程機器化。IBM是首先對人工智能開發有興趣的商業機構之一。

1958年夏天,來自麻省理工學院的人工智能研究先驅約翰·麥卡錫(John McCarthy)參與IBM資訊研究部的工作,研究符号運算及應用需求。可是,IBM旗下的Fortran表處理語言卻未能支援符号運算的遞歸、條件表達式、動态存儲分配及隐式回收等功能。約翰·麥卡錫于1958年秋季回到麻省理工學院後,和Marvin Minsky組成了人工智能項目。開展一個表處理軟件系統來實現McCarthy提出建議采納者程序的工作,爾後推動了表處理語言LISP的誕生。

發展曆程

1960年4月,麥卡錫以《遞回函數的符号表達式以及由機器運算的方式,第一部》為題,于ACM通訊上發表LISP設置。麥卡錫的學生Steve Russell根據該論文,以IBM 704于麻省理工學院的計算機運算中心成功執行了第一版的LISP。

1962年,麥卡錫及人工智能小組按LISP 1的編譯基礎上改良出LISP 1.5版本。

1969年9月,史丹福大學人工智能實驗室的Lynn Quam與WhITfield Diffie推出的Stanford LISP 1.6廣泛地被應用于使用TOPS-10系統的PDP-10計算機系中。可是,Stanford LISP 1.6版本自麻省理工智能項目更新LISP 1.5成MACLISP及BBN科技公司推出的InterLisp成功後,漸被棄置。

自1960代末年至1980年初年,各種更新LISP版本湧現,有源自加利福尼亞大學伯克利分校的Franz Lisp、在AutoCAD運行的AutoLISP前身XLISP、猶他大學開展的Standard Lisp及Portable Standard Lisp、專屬于Lisp機器上運行的ZetaLisp、源自法國國家信息與自動化研究所的LeLisp、以及MIT人工智能實驗室的Gerald Sussman與Guy Steele所開發的Scheme等。

1984年,改良自MacLisp、集各版本大成、跨平台、且被目為事實标準的Common Lisp誕生。至1994年,美國國家标準學會(ANSI)對Common Lisp語言進行了标準化

自穩定運行的Common Lisp出現起,再有各機構按各自所需而開展後續Lisp,包括1990年來自歐洲用戶的EuLisp、運行于Java虛拟機的Clojure、受到Maclisp影響而創的Emacs Lisp、以及自由開源來自卡内基·梅隆大學的CMUCL、還有IsLisp,Racket,ACL2等蓬勃湧現。

自2000年起,LISP共享者合力支援的自由開源社區逐漸形成,緻力于LISP後續發展。

2002年10月,第一屆國際LISP會議于美國舊金山開展,其後LISP大會不定期于全球各地舉行,包括2014年在加拿大蒙特利爾大學以移動概念作主題的會議。

語言特點

LISP為函數式程序設計語言,所有運算都能以函數作用于參數的方式來實現。

LISP沒有命令式語言程序中常見賦值語句和變量,重複的過程可以使用遞歸的函數調用來表示,并不需要使用循環模式。

LISP是古老的函數語言、弱類型、動态推斷,其代碼本身就是各種列表。每一個表項均可以儲存任何類型的數據如數字、函數、符号或一個子表等,在編碼時,可以随時操作以更新列表。

LISP核心的操作符隻有7個操作符:quote、atom、eq、car、cdr、cons、cond。前三者quote、atom、eq用于符号的推斷;car、cdr、cons操縱表格;cond負責分支判斷。這種簡潔定義,非常接近圖靈機原型的純函數式語言,是現代語言完全無法比拟的。

LISP作為弱類型這優點相對缺點則是運行效率的低下。原始定義簡潔的缺點使到大型開發工程變得困難,自底層到高層,自二維表查詢到面向對象,使用者需要嵌入更多的函數來實現,緻使LISP衆多方言的衍生。

語言組成

數據類型

LISP隻有兩種數據結構,原子(atom)和表(list)。原子為标識符形式的符号或數字的字面值,表則是由零個或多個表達式組成的序列。基本上,LISP程序,并不需要使用一般表處理所必需的任意插入及删除操作。 

語句結構

LISP的語法是簡潔的典型,程序代碼與數據的形式完全相同,以圓括号為邊界的表。例如,表: 

(A B C D)  

按數據來解釋時,它是一個有4個元素的表,按代碼來解釋時,它是将名為A的函數作用于3個參數B、C和D。 

在指定表結構時将表的元素放在圓括号中,簡單表的元素僅限原子而成的方式是: 

(A B C D)  

嵌套表結構亦是以圓括号來表示,例如,表: 

(A (B C) D (E (F G)))  

由4個元素組成。 

第1個元素是原子A,第2個是子表(B C),第3個是原子D,第4個是子表(E(F G)),它的第2個元素是子表(F G)。 

關鍵字

LISP是一個函數式程序語言,并無關鍵字或保留字設,置使用者可自行再定義。 

語言執行

LISP語法,可透過執行Hello World程序來體現。此程序透過XLISP-STAT 2.1,3.45Beta版編譯器執行。

語言标準

衍生LISP語言曾認證于以下标準:

ANSI X3.226-1994 - 1994年,程式語言Common Lisp(Common Lisp Programming language  )

IEEE standard 1178–1990 (R1995) 1995年, 程式語言Scheme(Scheme Programming language  )

ISO/IEC 13816:1997- 1997年,程式語言ISLISP(ISLISP Programming language)已撤回

ISO/IEC 13816:2007 - 2007年,程式語言ISLISP(ISLISP Programming language )

語言應用

LISP是函數式程序設計的先鋒,其諸多革命性的創新思維影響了後續編程語言的發展,亦完全壟斷人工智能領域的應用長達三分之一個世紀。曾在開展初年出現的低效率因素亦在集體改良中被移去,成就了現在廣被應用于軟件開發、電子商務及金融系統的Common Lisp、Scheme、Emacs Lisp和Clojure等。 

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