LISP - 比较谓词

Lisp - 比较与相等性谓词

在 Lisp 中，谓词是一种测试条件并返回布尔值的函数。与许多其他语言不同，Lisp 的规范布尔值是 t 符号表示真，nil 符号表示假。这些谓词是控制 if、cond、when 和 unless 等程序流程结构的基础。

本教程涵盖两类主要的谓词：用于数值比较的谓词和用于检查任意 Lisp 对象之间相等性的谓词。

数值比较谓词

这些函数用于比较数值。Common Lisp 的一个强大特性是它们可以接受两个以上的参数并顺序执行比较。

谓词	描述
`<`	如果数字按单调递增顺序排列，则返回 `t`。例如，`(< 1 3 5)` 为 `t`。
`>`	如果数字按单调递减顺序排列，则返回 `t`。例如，`(> 5 3 1)` 为 `t`。
`<=`	如果数字按单调非递减顺序排列，则返回 `t`。例如，`(<= 3 3 5)` 为 `t`。
`>=`	如果数字按单调非递增顺序排列，则返回 `t`。例如，`(>= 5 5 3)` 为 `t`。
`=`	如果所有数值参数的值都相等，则返回 `t`。例如，`(= 5 5.0)` 为 `t`。
`/=`	如果没有两个数值参数的值相等，则返回 `t`。例如，`(/= 1 2 3)` 为 `t`。

示例：数值谓词

让我们在 SBCL (Steel Bank Common Lisp) 这样的现代 Common Lisp 环境中看看这些函数的实际应用。

;; main.lisp

;; 基础的两个参数比较
(print (< 3 5))         ; T
(print (> 3 5))         ; NIL

;; 多个参数比较
(print (< 10 20 30))    ; T
(print (>= 50 25 25 1)) ; T

;; 数字的相等性检查
(print (= 10 10 10))    ; T
(print (= 10 10.0))     ; T (类型不同，但值相同)

;; 不等性检查
(print (/= 5 3 5))      ; NIL (因为第一个和第三个相等)
(print (/= 5 4 3))      ; T

输出

T
NIL
T
T
T
T
NIL
T

通用相等性谓词

选择正确的相等性谓词是 Lisp 中的常见任务，对正确性至关重要。它们在比较对象的严格程度上有所不同。

谓词	描述与用例
`eq`	同一性：如果参数是内存中的同一个对象，则返回 `t`。速度非常快。用于比较符号或检查两个变量是否指向完全相同的对象。
`eql`	非数字的同一性，数字的值相等性：类似于 `eq`，但如果参数是相同类型和值的数字，也返回 `t`。这是 `case` 的默认谓词。
`equal`	结构相等性：递归比较列表、字符串和其他结构的内容。如果它们具有相似的结构和等效的内容，则返回 `t`。速度较慢，但对于结构化数据更直观。
`equalp`	宽松相等性：类似于 `equal`，但更宽松。它忽略字符串/字符中的大小写和数字类型差异（例如，`(equalp 5 5.0)` 为 `t`）。

示例：选择正确的相等性谓词

;; main.lisp

(let ((list-a (list 'x 'y))
      (list-b (list 'x 'y)))

  ;; EQ 检查内存中的同一个对象
  (print (eq 'hello 'hello)) ; T (符号是唯一的)
  (print (eq list-a list-b)) ; NIL (它们是两个不同的列表对象)
  (print (eq list-a list-a)) ; T (是同一个对象)

  (terpri) ; 换行以提高可读性

  ;; EQL 类似于 EQ，但适用于相同类型的数字
  (print (eql 10 10))        ; T
  (print (eql 10 10.0))      ; NIL (不同类型)

  (terpri)

  ;; EQUAL 检查结构相似性
  (print (equal "hello" "hello")) ; T
  (print (equal list-a list-b))   ; T (内容是等效的)

  (terpri)

  ;; EQUALP 更宽松
  (print (equalp "hello" "Hello")) ; T (不区分大小写)
  (print (equalp 10 10.0))       ; T (忽略数字类型)
)

输出

T
NIL
T

T
NIL

T
T

T
T

最佳实践与深入学习

默认使用 eql： 当不确定时，从 eql 开始。它是一个安全高效的默认选择。
对数字使用 =： 总是使用 = 进行数值相等性比较，因为它能正确处理不同的数字类型（例如，整数与浮点数）。
对列表和字符串使用 equal： 当你需要比较数据结构的内容时，equal 是你的工具。
避免对数字和列表使用 eq： 对数字或新创建的列表使用 eq 可能会导致意想不到的行为，因为编译器不被要求重用相同的内存对象。
延伸阅读： 如需深入了解，请查阅 Common Lisp Hyperspec，它是该语言的官方标准。