!我的圈子函数式编程の道已经建立,对 FP 感兴趣的人可以加入,共同探讨这一古老的新事物!
引用
写在前面的话:Scheme、函数式编程(FP) 已入门者无须阅读。
这是我很久以前在自己写的一篇文章,现在又拿出来,是为了在 JavaEye 上造势,让访客们看一看 Scheme & 函数式编程世界的精彩(如果还不知道什么的 FP 的话)——当然,我绝对没有要贬低其它语言(除了 Java)的意思,事实上我最喜欢的语言之一就是文中提到的 C。好了,不罗嗦了,让我们一起来推开 Scheme 那道门吧。造势之后,我会写文章,结束关于函数式编程语言效率问题的讨论,值得期待哦~~
PS: 文中的 C、Java 代码可能不可以运行,它们只是用来说明问题的。
剧本:《古老,但很神奇》
人物:XX大学计算机系的社友 Go4——8呆,F1,老农和小四。
时间:“晚汇报”时间…
(老农在计算机系混的时间不短了,可惜技术一直没长进——连打电脑游戏都“不上档次”(小四语)。这不,昨天打 CS 又被 F1 欺负了,现在正郁闷着呢。)
老农(上网无聊中):这年头,电脑好的人就是吃香啊~~(旁白)俺编程也差,游戏也差,废啦~~有了,上 CSDN.net,找点文章进修一下。
F1:老农,怎么样,CS 技术不行啊!好好练吧!
小四(推推眼镜):老农伯伯!算了吧,我看你还是把编程学学好吧,哈哈,你那本《数据结构》好像还是新的吧?
(老农翻着 CSDN 上最新的 Blog 文章,忽然眼睛一亮。)
小四:嘿,发现什么了?
老农(连忙把 Firefox 最小化):没什么,又不是黄网激动什么?!
老农(旁白):不错,就用这篇文章 K.O.他们。
老农(满脸堆笑):嘿,你们仨过来,我在网上发现一道数据结构方面的面试题目,想不想试试?
(正在上铺捧着 SIC P发呆的8呆忽然从发呆状态切换到亢奋状态,人啊~~)
8呆:少废话,快说!
老农(奸笑中):设计一个函数 visit_tail,要求通过一次遍历找到链表中倒数第n个节点,然后从它开始用函数 func 例遍后面的所有链表元素,链表可能相当大,可使用辅助空间,但是辅助空间的数目必须固定,不能和n有关。还有,为了简化问题,可以不给出链表的其它操作函数,比方说内存分配。
8呆(再次切换回发呆状态):无聊…这也配叫题目…
老农(怒):那你做啊!
(8呆在他的 SICP 上写了点什么,然后很潇洒地离开了寝室)
老农(专向另两个人):既然他不参加,那我们三个比吧。
小四、F1(信心实足):那现在开始计时吧。
…………
(老农把刚才背下来的代码改了改,花了3分钟抄在终端里)
老农(觉得时机移到):我好了,你们呢?
小四(大喊):解决解决!
F1:恩,我也好了,只是还没做单元测试。
(老农、小四(旁白):我说你是编程还是写软件啊~~)
(3个人凑在老农的电脑上开始比拼)
老农:你们看,我是用 C 写的,已经测试过的。思想是,用两根指针,第一根先出发,相距 n 步后第二根出发。然后同时步进,直到第一根指针达到末尾,然后用 func() 函数对第二个指针开始的子链表进行例遍。
(小四和 F1 仔细一看,大笑不止。老农的代码如下(注释是笔者所加,其实是F1和小四看到各句时的反应):)
typedef struct{ //哟,终于不用struct Node了,
int data;
Node * next;
} Node;
Node * visit_tail(iNode * head,int n,void (* func)(int cur)){
//K&R 时代的函数指针,见到老佛爷啦!!Node *pfirst;
Node *psecond; //吓,终于用到匈牙利命名法了(老农:#!?%)
pfirst=head;
for(counter=0;counter<n;counter++){
if(pfirst->next)
pfirst=pfirst->next;
else
return NULL; //什么破编程风格,真实版初学者啊
}
psecond=head;
while(pfirst!=NULL) {
pfirst=pfirst->next;
psecond=psecond->next;
}
for(int i=0;i < n; i++)
(* func)(psecond.data);
psecond=psecond->next;
}
} //靠,一个函数解决所有问题,高耦合啊!
老农(再怒):小四少罗嗦!你的呢!拿出来啊?!
小四:在这儿,好好学学吧!
(大家一看,小四也用了 C,但…好漂亮啊。代码如下(注释是小四的解释):)
typedef T int
//没有 C++ 一样“泛型”!
typedef struct {
T data;
Node * next;
} Node;
typedef struct {
Node * pre;
Node * curr; //当前结点与 List 绑定,不但可以分步例遍,还能保证正确初始化
} List;
void init_curr (List * l) {
l->curr = l->pre; //什么叫“编程风格”,知道不?!
}
void visit (List *l, void (* func)(T data)) {
while (l-curr) { //少用 !=NULL,这可是《The C Programing Language》上说的!
(* func)(l-curr->data);
l-curr = l->curr->next;
}
} //使用内联结点的公用访问函数,降低耦合
void index (List * l, int n) {
if (n) return NULL; //结点下标从1开始
init_curr(l);
if (n > 0) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
curr = l->curr->next;
}
} //小四(自我陶醉):漂亮啊
if (n < 0) {
tmp = l->curr;
for (int i = 0; i < n; i++) {
tmp = tmp->next;
}
while (tmp) {
l->curr = l->curr->next;
tmp = tmp->next;
}
}
return l->curr; //方便用户,增强鲁棒性能
}
void visit_tail (List * l, int n, void (* func)(T data)) {
index(l, -n);
visit(l, func);
} //多清爽
老农(口吐白沫):我的挽回面子计划就这么,完了…
小四(偷笑):你还是面对现实吧…
F1:小四你先别得意,我的你们还没拜读过呢!
(大家跑到 F1 电脑前一看,先是被长度吓了一跳,然后,无语。)
package datastruct.fifi.com.baidu.hi; //加入我的数据结构Java包
//当然只有包内成员才能创建Node对象
protected class Node {
private Object data; //多态性,让你们的 typedef 去死吧!
private Node next;
//构造函数
Node (Object data) {
this.data = data;
}
//获取下一个元素
public Node next () {
return this.next;
}
//变换下一个元素,用户不能调用
protected void setNext (Node o) {
this.next = o;
}
//取数据
public Object getData () {
return this.data;
}
//换数据
public void setData (Object data) {
this.data = data;
}
//根据Effective Java的最高指导,要重写toString()方法
public String toString () {
return this.data.toString();
}
}
//自定义异常类,数据结构下标越界
public class IndexOutOfRangeException extend IndexOutOfBoundsException {
public IndexOutOfRangeException (int lower, int upper, int index) {
super("Lower: " + lower +", Upper: " + upper + ", index: " + index);
}
}
//用于被继承的访问类
public class Visitor {
public operation (Object o) { //访问操作
System.out.println(o);
}
}
public class List {
private Node preFix;
private Node current;
private int size;
List () {
current = preFix = new Node();
size = 0;
}
//定位函数
private void index (int i) throws IndexOutOfRangeException {
if (i > size || i < -size-1) {
thows new IndexOutOfRangeException(0, size+1, i);
}
this.init();
if (i >= 0) {
for (int j=0; j < i; j++) {
current = current.next();
}
}
if (i < 0) {
i = - i - 1;
for (int j=0; j < i; j++) {
current = current.next();
}
}
}
//基本访问函数,需要一个继承自Visitor类的访问工具
public visit (Visitor v) {
while (current != null) { //Java拒绝看不懂的 while(curr) !
v.operation (current.data());
current = current.next();
}
}
//访问后n个元素
public visitTail (Visitor v, int n) {
this.index(-n);
this.visit(v);
}
}
小四:靠!过分了!Java真是让程序员远离算法的祸首啊!爱好算法的人千万离它远些!
老农:反正我的“扬眉吐气”计划是泡汤了,你们想怎么讨论就怎么讨论吧。。。
小四:>_< 。。。
F1:we 得意。
(3人正在争执着,忽然门“吱”的一声(什么破门)开了,8呆走了进来。)
8呆:吵什么呢,比完了没?我是第一吧?
F1、小四、老农:什么啊,你不是自顾自走了啦?!
8呆(诧异):我走之前已经写好啦。
(8呆拿来他的 SICP,递给三人。只见上面写了两行 Scheme 代码:)
(define (list-visit-tail func n l)
(map func (list-tail l (- (length l) n))))
(编辑公曰:上面这段 Scheme 代码滴意思斯酱紫滴:先定义一个名为 list-visit-tail 的过程,然后用内置宏 list-tail 取 list 的后 n 位组成 list 返回,再用操作 map 进行例遍。过程 map 是列表基础操作,实现也就3行;它不改变列表本身,而是返回操作后的列表。不改变状态是函数式编程的精髓。)
(完)
结语:
这个题目其实对于任何函数式编程语言来说都是一两句话。Scheme、Haskell它们都来自于世界上第二古老的语言 Lisp,但它们的思想博大精深——基于 lambda 演算理论的函数式编程,古老,但很神奇。
参考资料:
老农说的“这篇文章”:
一次遍历找链表倒数第n个节点
8呆的书SICP:
Structure and Interpretation of Computer Programs
命令式语言的劣势:
为何 Java(以及很多其他编程语言)令人不爽
函数式语言的优势:
为什么函数式编程至关重要?
Scheme 入门推荐书:
Teach Yourself Scheme in Fixnum Days
如果你还没学过编程的话:
How to Design Programs
如果你对函数式编程语言的效率有疑虑:
函数式语言:我的性能没问题
(一)
其它有关 Scheme 的东东详见:我的 Scheme 学习笔记 (
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