LISP: Eine Einführung in Die Programmierung

ISBN-13: 9783540169147 / Niemiecki / Miękka / 1986 / 360 str.

Herbert Stoyan; Ga1/4nter Garz

Opis

Das vorliegende Buch ging aus einer Vorlesung hervor, die wir gemeinsam im Sommersemester 1982 an der Universitat Erlangen-Nurnberg gehalten haben. Wesentliche Anregungen verdanken die Autoren den Manuskripten der Vorle sung Structure und Interpretation of Computer Programs von Abelson, Fano und Sussman (1981, 1982, 1983 als MIT-AI-TR-735 veroffentlicht) am Massachusetts Institute ofTechnology, sowie den Lehrbuchern LISP von Win ston und Horn (1981) und Artificial Intelligence Programming von Charniak, Riesbeck und McDermott (1980) und dem Vorlesungsmanuskript LISP - Pro gramming and Proving von McCarthy und Talcott (1980) von der Stanford University. Im Mittelpunkt unserer Darstellung steht der Begriff des Programmierstils. Er gestattet eine sinnvolle Klassifikation der Ansatze und Leitlinien, nach denen in LISP programmiert wird und ermoglicht gleichzeitig die Einbeziehung neuer Grundgedanken wie des der Objektorientierung. Wir hoffen, damit eine neu artige Einfuhrung in die Programmierung vorzulegen, die nur noch wenige Ge meinsamkeiten mit traditionellen Darstellungen teilt. So kommt es, dass in diesem Lehrbuch nichts uber interne Reprasentation von LISP-Objekten (z. B. Spei cherstrukturen, automatische Speicherverwaltung, usw.) und uber interne Details der Implementation von LISP zu finden ist. Wir haben diese Entscheidung be wusst getroffen, da wir meinen, dass diese Themen Gegenstand eines weiterfuhren den Textes sein sollten. Der hieran interessierte Leser sei auf Allens Anatomy of LISP (1979) verwiesen.

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Warum LISP?.- 1.2 Zur Entwicklungsgeschichte von LISP.- 1.3 Was sind die Grundbausteine der Programmierung?.- 1.4 Grundbausteine der Programmierung in LISP.- 1.5 Der Inhalt dieses Lehrbuches.- 1.6 Literaturhinweise.- 1.7 Übungen.- 2 Einfache Terme und der Umgang mit Objekten.- 2.1 Einfache Terme.- 2.2 Bezugnahme auf Objekte.- 2.3 Umgang mit Objekten.- 2.4 Die externe Repräsentation von Objekten.- 2.5 Übungen.- 3 Primitive Datenobjekte — zugeordnete Grundfunktionen und externe Repräsentation.- 3.1 Zahlen.- 3.1.1 Funktionen, die für alle Typen von Zahlen verwendbar sind.- 3.1.2 Ganze Zahlen.- 3.1.3 Gleitkommazahlen.- 3.2 Zeichen.- 3.3 Zeichenketten.- 3.4 Symbole (Literal-Atome).- 3.5 Funktionsobjekte.- 3.6 Paare (Cons-Objekte).- 3.7 Weitere Datenstrukturen in verschiedenen LISP-Dialekten.- 3.8 Übungen.- 4 Das LISP-System im einfachen Dialog.- 4.1 Terme sind Listen.- 4.2 Der Dialog mit dem System.- 4.3 Die Umgebung verändert sich.- 4.4 Verschachtelung von Termen.- 4.5 Auswertung von Termen.- 4.6 Quotierung — Beabsichtigte Suspendierung der Auswertung.- 4.7 Die Wahrheitswerte T und NIL.- 4.8 Übungen.- 5 Funktionsdefinition als Abstraktion über Termen.- 5.1 Was ist Abstraktion.- 5.2 Funktionale Abstraktion in LISP.- 5.3 Auswertung von Termen mit LAMBDA-Ausdrücken als Funktion.- 5.4 Beziehungen zwischen Umgebungen — globale und lokale Effekte.- 5.5 Bedingte Ausdrücke — Verwendung und Verknüpfung von Prädikaten.- 5.6 Ein größeres Beispiel: Die Baukastenwelt („Blocks World“).- 5.7 Literaturhinweise.- 5.8 Übungen.- 6 Komplexe Datenstrukturen und ihre Verarbeitung — Rekursion und Iteration.- 6.1 Zusammensetzen (Kombinieren) von Daten zu komplexeren Strukturen.- 6.2 Datenabstraktion.- 6.3 Lineare Datenstrukturen und lineare Rekursion.- 6.4 Hierarchische Datenstrukturen und Baum-Rekursion.- 6.5 Arithmetische Ausdrücke als hierarchische Strukturen — Anwendungsbeispiel: Vereinfachung.- 6.6 Rekursive Funktionen zur Manipulation von S-Ausdrücken.- 6.6.1 Funktionen für allgemeine Listenstrukturen.- 6.6.2 Funktionen für Assoziationslisten.- 6.6.3 Funktionen für echte Listen.- 6.7 Literaturhinweise.- 6.8 Übungen.- 7 Kontrollstrukturen, Spezialformen und Macros.- 7.1 Was sind Kontrollstrukturen?.- 7.1.1 Kontrollstrukturen auf der Ebene der Anweisungen.- 7.1.2 Kontrollstrukturen auf der Ebene der Programm-Einheiten.- 7.1.3 Blöcke und Unterprogramme als Kontrollstrukturen.- 7.1.4 Behandlung von Ausnahmefällen und nichtlokale Ausgänge aus Funktionen.- 7.1.5 Coroutinen und parallele Prozesse.- 7.1.6 Der Faden der Ariadne, oder: Kontrollstrukturen und Suchverfahren in Graphen.- 7.2 Wozu werden Spezialformen benötigt?.- 7.3 Die verallgemeinerte Variablenliste.- 7.4 Definition von Spezialformen: FEXPRs, FLAMBDAs und NLAMBDAs.- 7.5 Definition von Spezialformen: Macros und MLAMBDAs.- 7.6 Memo-Funktionen: Ein Beispiel für Macros.- 7.7 Sind FEXPRs wirklich erforderlich?.- 7.8 Literaturhinweise.- 7.9 Übungen.- 8 Ein- und Ausgabe.- 8.1 Dateien als Objekte.- 8.2 Spezifikation von Dateien.- 8.3 Allgemeines über die Ein-/Ausgabe.- 8.4 Eingabe.- 8.5 Lexikalische Verarbeitung und syntaktische Klassifikation von Zeichen.- 8.6 Read-Macros.- 8.7 Ausgabe.- 8.8 Ströme und die Simulation von Ein-/Ausgabe-Vorgängen durch Pseudo-Dateien.- 8.9 Direktzugriff auf Dateien.- 8.10 Literaturhinweise.- 8.11 Übungen.- 9 Funktionsobjekte.- 9.1 Funktionale. Funktionen, die Funktionen als Argumente haben.- 9.2 Probleme mit Funktionsobjekten.- 9.2.1 Erste Problembeschreibung.- 9.2.2 Zweite Problembeschreibung.- 9.2.3 Technische Gründe für die Bevorzugung der „dynamischen“ Semantik.- 9.2.4 Historische Gründe für die Bevorzugung der „dynamischen“ Semantik.- 9.2.5 Lösungen des Umgebungsproblems: FUNARGs, Closures und lexikalische Umgebungskonstruktion.- 9.3 Generatoren und Ströme.- 9.4 Objekt-orientierte Programmierung und Prozeßsimulation.- 9.5 Simulation durch Funktionsobjekte mit zugeordneter Umgebung.- 9.6 Das Hafenmodell: Ein konkretes Simulationsbeispiel.- 9.7 Literaturhinweise.- 9.8 Übungen.- 10 Generische Funktionen und datengesteuerte Programmierung.- 10.1 Gründe für eine weitere Abstraktionsstufe.- 10.2 Generische Funktionen.- 10.3 Realisierung generischer Funktionen.- 10.4 Flavors: Ein neues Konzept für generische Funktionen und Nachrichtenaustausch.- 10.4.1 Flavors als Mittel zur Realisierung abstrakter Datentypen.- 10.4.2 Flavors als Mittel zur Realisierung generischer Funktionen.- 10.4.3 Implementation von Flavors Methoden und Instanzen.- 10.5 Grundstrukturen und generische Operationen in LISP-Systemen.- 10.6 Aspekte der datengesteuerten Programmierung.- 10.7 Literaturhinweise.- 10.8 Übungen.- 11 Regel-orientierte Programmierung.- 11.1 Programmierstile und Informationsverarbeitungsmodelle.- 11.2 Grundbegriffe des Mustervergleichs.- 11.3 Mustervergleich mit strukturierten Daten.- 11.4 Unifikation.- 11.5 Einfache Produktionensysteme.- 11.6 Verallgemeinerte Produktionensysteme.- 11.7 Literaturhinweise.- 11.8 Übungen.- 12 Verarbeitung von LISP in LISP.- 12.1 Interpretation von LISP.- 12.2 Realisierung von Umgebungen — Bindungsstrategien.- 12.2.1 Realisierung inkrementeller „deep-access“-Umgebungen durch Assoziationslisten.- 12.2.2 Realisierung blockförmiger „deep-access“-Umgebungen durch Listenstrukturen.- 12.2.3 Realisierung der „shallow-access“-Bindung.- 12.3 LISP-Interpreter für verschiedene Bindungsstrategien.- 12.3.1 Interpreter für einfache „deep-access“-Bindungsstrategie.- 12.3.2 Interpreter für blockförmige „deep-access“-Bindungsstrategie.- 12.3.3 Interpreter für „shallow-access“-Bindung.- 12.4 Prinzipien der Compilation von LISP.- 12.5 Elemente der Assemblersprache in LISP und ihre Verwendung bei der Compilation.- 12.6 Literaturhinweise.- 12.7 Übungen.- Anhänge.- 13 Einige Bemerkungen über Programmiersysteme für LISP.- 13.1 Was ist ein Programmiersystem.- 13.2 Die hauptsächlichen Module eines Programmiersystems.- 14 Funktionenverzeichnis.- 15 Übersicht über die Abweichung der Funktionsdefinition in anderen LISP-Dialekten.- 16 Literaturverzeichnis.- 17 Namen- und Sachverzeichnis.

O autorze

Günther Görz lehrt am Lehrstuhl für Künstliche Intelligenz an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg.