LISP - 列表谓词

现代 Lisp：列表谓词

谓词是测试条件并返回布尔值的函数。在 Common Lisp 中，标准的假值为 NIL，任何其他值都被视为真。列表谓词是检查和验证列表结构的重要工具，构成了安全且健壮的列表处理代码的基础。

核心结构谓词：listp、consp、null

这三个谓词是检查类列表数据性质的基础。理解它们的区别，特别是关于空列表 NIL 的区别，至关重要。

谓词	回答的问题	对…返回 T	关键行为
listp	“这是一个恰当的列表吗？”	'(a b c)，NIL（空列表）	最通用的列表检查器。(listp nil) 返回 T。
consp	“这是一个 cons 单元格吗？”	'(a b c)，'(a . b)	检查非空列表结构。(consp nil) 返回 NIL，因为 NIL 不是 cons 单元格。
null	“这是空列表吗？”	NIL，'()	检查空列表 NIL 的标准方法。它是 consp 的逆操作。

示例：比较结构谓词

(let ((proper-list '(1 2 3))
      (dotted-list '(a . b))
      (empty-list nil)
      (atom 'x))
  (format t "~12a | listp: ~a, consp: ~a, null: ~a~%" "Proper List"
          (listp proper-list) (consp proper-list) (null proper-list))
  (format t "~12a | listp: ~a, consp: ~a, null: ~a~%" "Dotted List"
          (listp dotted-list) (consp dotted-list) (null dotted-list))
  (format t "~12a | listp: ~a, consp: ~a, null: ~a~%" "Empty List"
          (listp empty-list) (consp empty-list) (null empty-list))
  (format t "~12a | listp: ~a, consp: ~a, null: ~a~%" "Atom"
          (listp atom) (consp atom) (null atom)))

输出

Proper List  | listp: T, consp: T, null: NIL
Dotted List  | listp: T, consp: T, null: NIL
Empty List   | listp: T, consp: NIL, null: T
Atom         | listp: NIL, consp: NIL, null: NIL

元素和关联谓词

member - 检查元素是否存在

member 检查列表中是否存在某个元素。如果找到，它将返回从该元素首次出现位置开始的子列表（一个真值）。如果未找到，则返回 NIL。

• 返回值：请记住，member 返回的是列表的尾部，而不仅仅是 T。
• 相等性测试：默认情况下，member 使用 #'eql。您可以使用 :test 关键字指定不同的比较函数，例如使用 #'equal 来比较结构。

(let ((my-list '(a b c b d)))
  (format t "Is 'b in the list? ~a~%" (member 'b my-list))  ; -> (B C B D)
  (format t "Is 'z in the list? ~a~%" (member 'z my-list))) ; -> NIL

(let ((nested-list '((x 1) (y 2) (z 3))))
  ;; #'eql（默认）无法找到结构相似的列表
  (format t "Find (y 2) with #'eql? ~a~%" (member '(y 2) nested-list))
  ;; #'equal 成功
  (format t "Find (y 2) with #'equal? ~a~%" (member '(y 2) nested-list :test #'equal)))

输出

Is 'b in the list? (B C B D)
Is 'z in the list? NIL
Find (y 2) with #'eql? NIL
Find (y 2) with #'equal? ((Y 2) (Z 3))

assoc - 在关联列表中查找键

assoc（关联）用于搜索关联列表（alist），它是一个键值对的列表。如果找到键，它将返回整个键值对。否则，返回 NIL。

(let ((config '((:user . "admin") (:port . 8080) (:debug . t))))
  (format t "Port setting: ~a~%" (assoc :port config))    ; -> (:PORT . 8080)
  (format t "Host setting: ~a~%" (assoc :host config))    ; -> NIL

  ;; 要仅获取值，请结合 `cdr` 使用
  (let ((port-pair (assoc :port config)))
    (if port-pair
        (format t "Port value: ~a~%" (cdr port-pair)) ; -> 8080
        (format t "Port not found.~%"))))

输出

Port setting: (:PORT . 8080)
Host setting: NIL
Port value: 8080

循环终止：endp

endp 是一个通用谓词，用于检查列表是否已到达末尾。如果其参数为 NIL，则返回 T，否则返回 NIL。它相对于 null 的主要优势在于，如果给定非列表参数，它会发出错误信号，这使其成为终止递归函数或预期列表的循环的更安全选择。

示例：安全的递归函数

(defun count-elements (lst)
  "使用 `endp` 安全地计数列表中的元素。"
  (if (endp lst)
      0
      (1+ (count-elements (rest lst)))))

(format t "Count for '(a b c): ~a~%" (count-elements '(a b c))) ; -> 3
(format t "Count for nil: ~a~%" (count-elements nil))       ; -> 0

;; (count-elements 'not-a-list) ; 这将正确地发出错误信号。

输出

Count for '(a b c): 3
Count for nil: 0