Lernen Sie Python, indem Sie einen Lisp-Interpreter erstellen

Einführung in die Lisp-Sprache

Lisp, kurz für „List Processing“, ist eine funktionale Programmiersprache, die für die einfache Verarbeitung von Datenzeichenfolgen entwickelt wurde. Lisp ist für seine Einfachheit und Eleganz in der symbolischen Berechnung bekannt. Lisp-Programme bestehen aus Ausdrücken (Listen) und eignen sich daher besonders für rekursive Operationen und die Verarbeitung symbolischer Daten.

Diese Anleitung führt Sie durch die Erstellung eines vereinfachten Lisp-Interpreters mit Python. Am Ende des Kurses verfügen Sie über einen funktionierenden Interpreter, der in der Lage ist, grundlegende Lisp-Ausdrücke auszuwerten, Funktionen zu definieren und bedingte Logik auszuführen.

Lisp-Syntaxbeispiel

Hier ist ein einfaches Lisp-Programm zur Berechnung der Kubikzahl einer Zahl:

<code>(define square (lambda (x) (* x x)))
(square 4) 
输出：16</code>

In diesem Beispiel:

• define wird verwendet, um neue Variablen oder Funktionen in Lisp zu erstellen. Es verknüpft einen Namen mit einem Wert oder einer Funktion, sodass Sie in zukünftigem Code darauf verweisen können.
• lambda wird verwendet, um anonyme Funktionen in Lisp zu erstellen. Für diese Funktionen gibt es keine vordefinierten Namen. Sie können sie dynamisch erstellen und Variablen zuweisen (oder weitergeben).

Wenn Sie die Lisp-Programmierung eingehender erlernen möchten, ist dieses Tutorial ein guter Ausgangspunkt [Link zum Tutorial sollte hier eingefügt werden].

Schritte zum Erstellen eines Lisp-Interpreters

Erstellen Sie eine neue Datei mit dem Namen lis.py. Dies wird das Haupt-Python-Skript für den Interpreter sein.

1. Tokenisierung

In diesem Schritt wird die Eingabezeichenfolge in kleinere, aussagekräftigere Teile, sogenannte Token, aufgeteilt. Beispielsweise wird ein Ausdruck wie ( 1 2) in eine Liste ["(", " ", "1", "2", ")"] zerlegt. Dieser Prozess erleichtert die Analyse und Bearbeitung von Eingaben für die weitere Verarbeitung.

<code class="language-python">def tokenize(source):
    """
    将输入源字符串分词：
    - 将开括号和闭括号替换为空格填充的版本，将它们视为单独的标记。
    - 按空格分割修改后的字符串以获得标记列表。

    参数：
    - source (str): 要分词的源代码。

    返回：
    - 字符串列表：表示源代码的标记列表。
    """
    return source.replace("(", " ( ").replace(")"," ) ").split()</code>

2. Parsen

Nach der Tokenisierung werden die Tags in ein strukturiertes Format umgewandelt, normalerweise eine verschachtelte Liste. Beispielsweise wird ["(", " ", "1", "2", ")"] zu [" ", 1, 2]. Diese strukturierte Darstellung ermöglicht eine einfachere Auswertung von Ausdrücken, indem sie einer baumartigen Struktur zugeordnet werden, die als Abstract Syntax Tree (AST) bezeichnet wird.

<code class="language-python">def read_from_tokens(tokens):
    # ... [代码与原文相同] ...</code>

3. Umgebungseinrichtung

Die Umgebung fungiert als Wörterbuch, in dem Variablennamen und Funktionen gespeichert werden. Es enthält integrierte Funktionen wie , -, *, / usw. sowie benutzerdefinierte Variablen und Funktionen. In dieser Umgebung kann der Interpreter Symbole (z. B. x oder ) auflösen, wenn sie in Ausdrücken verwendet werden.

<code class="language-python">class Env(dict):
    # ... [代码与原文相同] ...</code>

Warum brauchen wir die Env-Klasse?

Die Env-Klasse ist von entscheidender Bedeutung, da sie als Rückgrat des Interpreters fungiert und Variablen, Funktionen und Bereiche verwaltet. Deshalb brauchen Sie es:

• Variable Bindung
• Funktionsspeicher
• Bereichsbezogene Auflösung
• Eingebaute Funktionen

4. Auswertung

Die Kernlogik des Interpreters, in der analysierte Ausdrücke ausgewertet werden:

• Zahlen (z. B. 1, 2,5) und Variablen (z. B. x, y) werden zu ihren jeweiligen Werten ausgewertet.
• Funktionsaufrufe (z. B. ( 1 2)) werden rekursiv ausgewertet. Operatoren ( ) und Parameter (1, 2) nutzen die Umgebung zum Parsen und Berechnen.

<code>(define square (lambda (x) (* x x)))
(square 4) 
输出：16</code>

5. REPL (Lesen-Auswerten-Drucken-Schleife)

REPL ist eine interaktive Shell, die es Benutzern ermöglicht, Lisp-Befehle in Echtzeit einzugeben und auszuführen. Es liest Benutzereingaben (z. B. (define x 10)), wertet sie aus (weist z. B. x 10 zu) und gibt das Ergebnis aus.

<code class="language-python">def tokenize(source):
    """
    将输入源字符串分词：
    - 将开括号和闭括号替换为空格填充的版本，将它们视为单独的标记。
    - 按空格分割修改后的字符串以获得标记列表。

    参数：
    - source (str): 要分词的源代码。

    返回：
    - 字符串列表：表示源代码的标记列表。
    """
    return source.replace("(", " ( ").replace(")"," ) ").split()</code>

Fazit

Indem Sie die obigen Schritte ausführen, haben Sie einen grundlegenden Lisp-Interpreter erstellt, der arithmetische Ausdrücke verarbeiten, Funktionen definieren und sogar bedingte Logik verarbeiten kann. Dies ist nur eine einfache Version, aber wenn Sie weiter erkunden, können Sie sie um weitere Funktionen erweitern, wie z. B. erweiterte Fehlerbehandlung, besseres Scoping und zusätzliche integrierte Funktionen.

Wenn Sie tiefer in die Welt von Lisp eintauchen und fortgeschrittenere Konzepte erlernen möchten, empfehle ich dringend, sich das Lisp-Interpreter-Tutorial von Peter Norvig anzusehen, das eine hervorragende Ressource für den Aufbau des Interpreters in diesem Handbuch darstellt.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonLernen Sie Python, indem Sie einen Lisp-Interpreter erstellen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!