学习SCIP(二):使用Scheme来进行计算

Scheme语言的元素是什么?

遵从极简主义哲学的Scheme代码仅由单词,括号和空格组成。感觉很简单有木有?的确简单,但正如上一篇所引用的那位老师所言,Scheme与围棋,都是有限的简单规则,而有无穷的复杂变换,所以我们需要秉持着学习围棋的精神来学习这一门Scheme语言。

关于界面

首先我们打开安装的Scheme,我们会发现有2个窗口,我们打开Edwin的窗口,它是Scheme的编辑器,另外一个窗口是交互界面,我们后面才会用到。

操作Scheme的快捷键

因为早期的计算机并没有鼠标,所以使用键盘来操作系统,但令人头疼的是快捷键有很多,所以就像记忆单词最好的办法就是不记单词,而是频繁的在具体操作中使用它

这是MIT Scheme官方的快捷键附录,大家学习的时候直接点开它:Scheme快捷键参照着来操作,多次使用就记住啦!

目前我们只需要使用Alt+z快捷键来运行代码

用Scheme来计算

首先,让我们在Edwin窗口计算1加2的值,在窗口中输入(+ 1 2)后按Alt+z组合键。

(+ 1 2) //按Alt+z组合键
Value: 3 //结果就会出现在这里

请注意以下三点:

  1. 一对括号就代表了一次计算的步骤,如(+ 1 2)代表了步骤1+2.
  2. 出现左括号时,就代表右边第一个是函数,然后是参数。如(+ 1 2)中先出现了函数+,后紧跟参数12.
  3. Scheme中大多数的操作符都是函数.

现在我们来分析一下这个计算过程,在这个函数中,当所有的参数被求值后,计算开始处理。

  • 符号+被求值为加法过程,仅在前端输入+
  • 1求值得到1。通常来说,对布尔值,数字,字符以及字符串求值的结果就是它们本身。
  • 2求值得到2
  • 最后,对(+ 1 2)求值得到3并跳出括号。在Scheme中,求得的值会跳出括号外,并且这个值(表达式的最终值)会被打印到前端。

四种基本运算操作

  • 函数exact->inexact用于把分数转换为浮点数。
  • Scheme也可以处理复数。复数是形如a+bi的数,此处a称为实部,b称为虚部。
  • +-*/分别代表加、减、乘、除。且这些函数都接受任意多的参数。
(- 10 3)    ;→ 7
(- 10 3 5)  ;→ 2
(* 2 3)     ;→ 6
(* 2 3 4)   ;→ 24
(/ 29 3)    ;→ 29/3
(/ 29 3 7)  ;→ 29/21
(/ 9 6)     ;→ 3/2
(exact->inexact (/ 29 3 7)) ;→ 1.380952380952381
  • 括号可以嵌套
(* (+ 2 3) (- 5 3)) ;→ 10
(/ (+ 9 1) (+ 2 3)) ;→ 2

其它算术操作
quotient,remainder,modulo和sqrt

  • 函数quotient用于求商数(quotient)。
  • 函数remainder和modulo用于求余数(remainder)。
  • 函数sqrt用于求参数的平方根(square root)。
(quotient 7 3) ;→ 2
(modulo 7 3)   ;→ 1
(sqrt 8)       ;→ 2.8284271247461903

三角函数
数学上的三角函数,诸如sin,cos,tan,asin,acos和atan都可以在Scheme中使用。atan接受1个或2个参数。如果atan的参数为1/2 π,那么就要使用两个参数来计算。大家可以想一想,为什么?

(atan 1)   ;→ 0.7853981633974483
(atan 1 0) ;→ 1.5707963267948966//想一想为什么1/2π可以由1 0得出?

其实很简单啦,学过中学数学都知道,tan1/2π=1/0,所以就用1 0表示咯。
指数和对数
指数通过exp函数运算,对数通过log函数运算。a的b次幂可以通过(expt a b)来计算。另外exp函数是以自然对数e为底的哦。如(exp 2)计算结果就是e^2log函数也是如此

一些练习题
使用Scheme解释器求解下列式子:

  1. exp(2/3)。
  2. 3的4次幂。
  3. 1000的对数
  4. 圆周率π。

小结
我们这一节学习了用Scheme计算的功能,我们会在下个章节学习Scheme的数据类型‘表’。
习题答案

1. 
(* 4 (atan 1.0))          ;⇒   3.141592653589793

2. 
(exp 2/3)                 ;⇒   1.9477340410546757

3. 
(expt 3 4)                ;⇒   81

4. 
(log 1000)                ;⇒   6.907755278982137
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