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Scheme学习笔记2: 输入和输出

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本文包括以下内容：

作为一门语言，它需要提供与外设交互的方式，在各种语言中都提供了输入输出，Scheme语言也不例外。Scheme语言的输入输出功能，是在C基础上的一种封装。

read和write

输入输出中我们常用是读和写，对应读与写，在Scheme中有read和write。
read是读操作，它将 Scheme 对象的外部表示转换为对象本身。
read的标准格式为：(read port)
其中port参数可以省略，此时它使用的默认是current-input-port的返回值。

write是写操作，它的标准格式为：(read obj port)
write过程的作用是向给定端口port输出obj的内容。其中输出内容的反斜线、双引号等会被反斜线转义。write的参数中port参数可以省略，默认情况下使用current-output-port的返回值。

这里的默认值我们可以对应到标准输入和输出。从ZOJ的第一题我们看下read的使用。
如下代码：

ZOJ第一题(zoj1001)：

(define (main)
 
(let ((a (read)) (b (read)))
 
(if (not(eof-object? a))
(begin
(display (+ a b))
(newline)
(main)
)
)
)
 
)
 
(main)

题目很简单，就是输入两个数，输出和。这里的难点是对于输入结束的判断，在C语言中scanf函数有一个EOF的判断，而在Scheme语言中，我们通过判断输入的输入的值是否为eof来判断，其对应的判断过程为eof-object?（嗯，问号也是调用过程的组成部分，个人非常喜欢这种表达方式），在判断不为结束时继续递归调用，实现C语言中的while循环。

字符操作

对于字符的读写操作，我们常用的三个过程如下：

read-char
标准格式：　(read-char port)
读取一个字符，并将port指针指向下一个字符。
read-char的参数中port可以省略，默认情况下使用current-input-port的返回值。

write-char
标准格式：　(write-char port)
write-char过程的作用是向给定端口port输出的内容。
write-char的参数中port可以省略，默认情况下使用current-output-port的返回值。

peek-char
标准格式：　(peek-char port)
获取一个字符，但并不将port指针指向下一个字符
peek-char的参数中port可以省略，默认情况下使用current-input-port的返回值。

以一个示例说明这三个过程的调用，示例实现从指定文件中按字符读取内容，并放到一个列表中。

(define input_port (open-input-file "temp"))
 
(define read-char-with-file (lambda (port)
(if (eof-object? (peek-char port))
'()
(cons (read-char port) (read-char-with-file port))
)
)
)
 
(if (input-port? input_port)
(begin
(display (read-char-with-file input_port))
(close-input-port input_port)
)
 
(begin
(display "read file form temp failed")
(newline)
)
)

这段代码写得有些复杂，我们可以通过let关键字和call-with-input-file过程来简化这段代码，如下： 

(define output-chars
(call-with-input-file "temp"
(lambda (p)
(let f ((x (read-char p)))
(if (eof-object? x)
'()
(cons x (f (read-char p)))
) 
)
)
)
)
 
(display output-chars)
(newline)

call-with-input-file的标准调用格式为：

procedure: (call-with-input-file path procedure)

call-with-input-file过程给指定的文件创建一个port，并将这个port传递给第二个参数指定的过程procedure，当procedure执行完成时，call-with-input-file过程将关闭打开的输入port并返回procedure返回的值。

文件操作

上面的示例已经提了文件操作，关于文件操作，除了针对输入和输出的打开port和关闭port，判断port是否存在的过程外，我们常用还有判断文件存在，删除文件，Scheme提供的这两个过程来与文件系统交互：file-exists?和delete-file
file-exists?的作用是判断文件是否存在，其调用格式如下：
(file-exists? path)
如果文件存在，返回#t，否则返回#f

delete-file的作用是删除一个文件，其调用格式如下：
(delete-file path)

path是字符串类型，如果所给的文件不存在，则会显示错误：No such file or directory

在使用delete-file之前可以调用file-exists?来判断文件是否存在。

除了上面介绍的一些简单输入输出，Scheme还提供了更强大和灵活的输入输出机制，如对编码的处理，对二进制的处理，对字符串的操作等，具体可以见官方文档或《The Scheme Programming Language, 4th Edition》

Scheme学习笔记一

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Scheme学习笔记

本文包括如下内容：

  • 开发环境配置
  • hello world
  • 变量、过程
  • 标准输入
  • if语句
  • 文件写入

环境

“工欲善其事 必先利其器”。

学习之前我们需要先将Scheme的运行环境搭建起来，环境分Win和Linux，在Win下，直接到 http://www.gnu.org/software/mit-scheme/ 下载，安装。

在Ubuntu下，使用apt-get安装（强制建议使用*inux环境），Scheme的解释器有多种选择，这里我们选择mzscheme和guile，二者都可。

; mzscheme安装
sudo apt-get install  mzscheme
 
;guile 解释器安装
sudo apt-get install guile-1.8

Hello World

创建hello.scm文件，在编辑器(vi/emacs)中输入如下内容：

;hello.scm the first program
(begin
(display "hello world!")
(newline))

在命令行下，guile hello.scm 或　mzscheme -r hello.scm

如果你直接使用guile或mzscheme命令进入其命令行模式。则可以通过(load “hello.scm”)加载执行，注意，这里的括号是必须的。

解释下这段代码：

在分号（;）之后一直到行末之间就是注释。如hello.scm的开头部分。标准的Scheme语言定义中没有多行注释，不过在它部分实现中还是存在的。比如在Guile中就有多行注释，以符号组合“#!”开始，以相反的另一符号组合“!#”结束，其中内容为注释。如果加了这样的注释，这个程序就只能用guile来运行，如果使用mzscheme命令来运行则会报错。如果考虑代码的通用性，不建议使用此类注释。

display是输出过程，将内容输出到屏幕， newline的作用是换行显示。

变量，过程

在scheme中变量是通过define关键字定义，通过set!改变，并且scheme的变量是固定的类型，这有些类似于现在的python, php等动态语言，其在运行过程中是可变的，或者说这些动态语言是从函数式编程语言中学习了这些特性。 scheme的过程定义也是通过define关键字来实现的，只是其格式与变量有一些不同。

结合上面的hello world示例，我们看一个示例：

 
;var.scm
 
    ; 定义变量x
    (define x 10)
 
    ;定义过程cout
    (define (cout x)
    (display x)
    (newline)
    )
 
    (begin
    (cout x)
 
    ; 改变变量x的值, 这里没有改变类型
    (set! x 20)
    (cout x)
 
    ; 改变变量x的值，这里将之前的整型换成了字符串
    (set! x "string test")
    (cout x)
 
    )

定义过程除了上面示例中的方式外，还可以使用lambda来定义过程，其格式如下：

(define 过程名 ( lambda (参数 ...) (操作过程 ...)))

而我们的示例中的格式为：

(define (过程名 参数 ...) (操作过程 ...))

这两种方式都可以使用，如果你是需要使用匿名函数，使用lambda方案，去掉定义性内容，如下：

 ( lambda (参数 ...) (操作过程 ...))

标准输入

从标准输入读取字符串，这里只用到了read过程，如下示例：

 
; 标准输入
    (begin
 
    (define str (read))
 
    (display str)
    (newline)
    )

通过定义 str为从标准输入获取内容，即调用 read 获取，以换行或空格结束输入程序通过display过程打印输入的内容，调用newline换行输出。

if 语句

和我们常见的if语句结构一样，Scheme语言的if结构有两种格式，

  • 一种格式为：(if 测试 过程1 过程2)，对比PHP相当于if else，即测试条件成立则执行过程1，否则执行过程2。
  • 另一种格式为：(if 测试 过程) ，对比PHP，相当于没有else语句的方式，即测试条件成立则执行过程，没有else情况发生。

此时，可能会想在PHP中还有elseif语句呢，那么在Scheme中是怎样的？在Scheme中没有else语句也没有相关结构，它是以另一外if语句实现，如果我们在PHP中，则其结构类似于:

   if () {
 
    }else {
      if () {   //  if语句的嵌套，在Scheme只能此种方案，没有简化后的elseif
 
      }
    }

例如下面代码：

(define a (read))
    (define b (read))
 
    ; 输出结果，包含从数字到字符串的转化
    (define (display_rs x)
    (display (string-append (number->string a) x (number->string b)))
    )
 
    (if (< a b) 
    (display_rs "<")
    (if (= a b)
    (display_rs "=")
    (display_rs ">")
    )
    )
 
    (newline)

示例程序从标准输入接收两个数字，a和b。对比两个数字，显示最终谁大谁小。 其中，string-append是字符串连接过程，number->string的作用是数字转化为字符串。 display_rs是一个自定义的过程，显示比较的结果用，其传入的值为比较后的结果。

文件写入：

 
;file.scm 文件操作
 
    ; 文件写入操作
    (define port (open-output-file "temp"))
 
    (if (output-port? port)
 
    (begin
    (write "helloworld" port)
    (close-output-port port)
    (display "yes")
    (newline)
    )
 
    (begin
    (display "write file temp failed.")
    (newline)
    )
 
    )

在《Scheme 程序语言介绍之一》这篇文章的开头处有一段话，虽有些玩笑之言，却值得沉思：

在网上有这样一句有趣的评论：计算机科学的大部分，就是在重复发现很久以前别人就早已 发现过的东西。
当然，这是一句玩笑。不过我们可以给这句玩笑接个下巴：对于程序语言中 的每一个重要概念，
你都可以先在 Lisp 当中发明一次，再在 C++ 里面发明一次，再在 Java 里面发明一次，
再在 Python 里面发明一次，再在 Perl 里面发明一次，再在 Ruby 里面发明一次，
当然，最后还要在 C# 里面再发明一次。

在学习的过程中，参考了如下书籍和链接：

  • 《The Scheme Programming Language》
  • 《Structure and Interpretation of Computer Programs,Second Edition》
  • http://zh.wikipedia.org/zh/Scheme
  • http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-scheme/part2/
  • http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-schm/index1.html
  • http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-schm/index2.html