Lisp语言：列表（List）

终于开始讨论列表了，列表是Lisp的精华之一，也是学习Lisp的难点之一。

列表的精彩之处在于，它不仅仅是Lisp中的一种数据结构，它也是Lisp语言的构成部分，Lisp语言中的所有语句都是一个列表。
反观我们常见的编程语言，语言中的语句有特定的语法，而这些语法只有编译器可以理解，用编程语言自己去解释自己几乎就成了一个不可能完成的任务。
举个例子，看看下面的java语句：

int i = j + 10 ;

这句代码给java编译器去解释是很简单的，i的值会等于j加10.
不过，如果给你下面名叫myString这个字符串：

String myString = "int i = j + 10 ;"

你能否通过java代码解析myString，并准确理解这行代码的意义？
对于一般程序员来讲这个任务几乎是不可能完成的。当然，对于大牛来讲是可以的，不过是用java语言写一个java编译器而已。

而Lisp程序员就幸运多了，不用成为大牛也可以通过Lisp语言解析Lisp语句，因为Lisp语句本身就是一个列表，如下面的代码：

(setf i (+ j 10))

以上语句就是一个列表，通过Lisp语言的列表操作函数可以轻易地解析出其中的所有元素。当然，单纯地解析语句还不能算是一个编译器，要做一个Lisp编译器还需要很多工作。

更为幸运的是，Lisp语言中提供了eval函数，把一个列表当参数传递给eval函数，eval函数会解析并运行该参数，就像是在Lisp语言中提供了一个现成的Lisp编译器。
就像下面的代码：

(defun eval-test ()(setf j 5)(eval '(setf i (+ j 10)))(format *query-io* "i is: ~A ~%" i))

其中(setf i (+ j 10))被轻松地编译执行了。
在这里编译期和运行期的界限被模糊了，我们有时会分不清我们是在写程序还是在编译程序。这也就是为什么Lisp被称之为“可以编写语言的语言”。

有关“可以编写语言的语言”，更多的内容我们在讨论宏（macro）的时候深入讨论，在这里只是开始讨论列表而已。

如果我们在学习Lisp中的列表时把列表当作一个单纯的数据结构会比较简单一些，所以我们就先从数据结构的角度先了解一下列表。
其实，就是把列表当作一个简单的数据结构，我们也无法在一篇文章中完全介绍它，所以我们分几篇文章来讨论列表。

因为常规语言中没有对应的数据结构，我们首先需要解释一下什么是Lisp语言中列表。
Lisp语言中的列表可以简单地理解为圆括号包围的一堆数据，数据之间用空格隔开，像下面这个就是一个列表：

(a b c)

以上列表包含三个元素，分别是a ,b 和c。
下面还有一个列表的样例：

(abc 10 efg hi)

以上列表包含四个元素，分别是abc, 10 , efg和hi。
列表中单个的元素被称作原子（atom）

列表的元素不一定需要是原子，可以是另一个列表，如下面这样：

(a b (abc 10 efg hi) c)

以上列表有四个元素，分别是a , b , (abc 10 efg hi)和 c。

如果我们希望创建一个列表，赋予变量my-list，下面这样是不行的：

(setf my-list (a b c))

原因是Lisp语言解释器把(a b c)当作一行语句，尝试运算它，运算时会把a当作函数名，而b和c当作是参数。

正确的写法应该是：

(setf my-list '(a b c))

其中的'符号表示后面的列表不需要进行计算。

另外一种写法是：

(setf my-list (quote (a b c)))

第一中写法中的'(a b c)其实就是(quote (a b c))的简写。

再还有一种写法是：

(setf my-list (list 'a 'b 'c))

其中list函数用于创建列表，将元素'a， 'b 和'c组合成一个列表。
以上三个语句可以认为是等价的。

创建了列表就需要访问它，常规的访问某个位置的函数是nth，形式如下：

(nth 0 my-list)

以上函数返回my-list中的第一个元素，可以发现nth函数同样是以0为下标起始点的，也就是说下面的函数会返回my-list的第8个元素：

(nth 7 my-list)

如果希望对列表进行遍历，可以使用loop函数，形式如下：

         (loop for x in my-list do(format *query-io* "~a::" x))

以上函数对my-list进行遍历，逐个输出元素的值。

此外，因为列表的特殊性，Lisp语言还提供了car和cdr两个函数对列表进行操作。
car函数返回列表的第一个元素，如：

(car my-list)

以上函数返回my-list中的第一个元素，以原子的方式返回。
结合上面的定义，(car my-list)的返回值是A.

而cdr函数返回列表第一个元素以后的所有元素，返回时是一个列表。如下面的函数：

(cdr my-list)

结合以上的定义，该函数返回(B C)

更为有趣的是cdr函数中的d字符可以重复，如cddr，或者是cdddr。
其中cddr返回第二个元素以后的所有元素，而cdddr返回第三个元素以后的所有元素。d的重复次数最多为四次，cddddr这样是合法的，而cdddddr会报错。

Lisp中还可以通过(cadr my-list)这样的形式表示(car (cdr my-list))
这样返回的是my-list中第二个元素，以原子的形式返回。
同样，其中的d字符可以，最多重复三次，如caddr, cadddr这样。

如果希望往一个列表添加元素，可以使用append函数，形式如下：

(append my-list '(d))

结合上面对my-list的定义，my-list的值是(A B C)，所以以上函数返回(A B C D)

注意函数(append my-list '(d))并不会改变列表my-list的值，它只是返回了一个新的列表，新的列表中包含了my-list中的值和新添加的值。

如果希望操作my-list，让my-list多一个元素D，需要将代码写成这样：

(setf my-list (append my-list '(d)))

以上就是lisp中列表的一些基本操作。
不过列表的操作远不止这些，更多的列表操作我们在以后的文章中讨论。

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