LISP - 合并序列

Lisp - 合并和操作序列

Common Lisp 提供了一套丰富的函数，用于操作序列（sequences）。序列是元素的有序集合，最常见的两种类型是列表（lists）和向量（vectors）。本章探讨了合并和组合这些序列的现代和惯用方法。

连接序列：通用工具

连接序列最强大和灵活的工具是 concatenate 函数。它可以将多个不同类型的序列合并为一个指定类型的新序列。这避免了手动、易出错的函数。

示例：合并列表、向量和字符串

(let ((list1 '(1 2 3))
      (vector1 #(4 5 6))
      (list2 '(7 8)))

  ;; 将两个列表连接成一个新列表
  (print (concatenate 'list list1 list2))
  ;; -> (1 2 3 7 8)

  ;; 将两个向量连接成一个新向量
  (print (concatenate 'vector vector1 #(7 8 9)))
  ;; -> #(4 5 6 7 8 9)

  ;; 将一个列表和一个向量连接成一个新向量
  (print (concatenate 'vector list1 vector1))
  ;; -> #(1 2 3 4 5 6)

  ;; 连接字符串（字符串是字符向量）
  (print (concatenate 'string "Hello, " "World!"))
  ;; -> "Hello, World!"
)

最佳实践：当您需要创建新序列时，优先使用 concatenate 而不是 append。append 专门用于列表，并且效率可能较低，因为它必须复制除最后一个列表参数之外的所有列表。

交错序列

交错（或称为“压缩”，zipping）是指通过以交替顺序从两个或更多源序列中取出元素来创建新序列。虽然没有一个单一的标准函数可以完成此操作，但可以使用递归或迭代优雅地实现它。

示例：交错两个列表

递归方法简洁明了，并展示了核心列表处理原理。

(defun interleave (list1 list2)
  "创建一个新列表，交替取自 list1 和 list2 的元素。"
  (cond ((null list1) list2)
        ((null list2) list1)
        (t (list* (first list1) (first list2)
                  (interleave (rest list1) (rest list2))))))

(print (interleave '(a c e) '(b d f g h)))
;; -> (A B C D E F G H)

对于非常长的列表，使用强大的 loop 宏的迭代方法可能更高效，并避免潜在的栈溢出问题。

(defun interleave-iterative (list1 list2)
  (loop for i in list1
        for j in list2
        collect i
        collect j))

(print (interleave-iterative '(a c e) '(b d f)))
;; -> (A B C D E F)
;; 注意：基于 loop 的版本在较短列表耗尽时停止。

合并已排序序列

一个常见任务是将两个已排序的序列合并为一个新的、单一的排序序列。执行此操作的惯用且最有效的方法是使用内置的 merge 函数。

示例：合并已排序的数字列表

(let ((sorted-list1 '(1 5 9))
      (sorted-list2 '(2 3 10 12)))

  (let ((merged-result (merge 'list sorted-list1 sorted-list2 #'<)))
    (print merged-result))
)
;; -> (1 2 3 5 9 10 12)

merge 函数非常灵活：

• 结果类型：第一个参数指定结果序列的类型（例如，'list 或 'vector）。
• 谓词：第四个参数是一个谓词函数（如 #<），用于确定排序顺序。
• 键：它还接受一个 :key 参数，用于合并复杂对象的序列，就像 sort 函数一样。

现代开发工作流

在实际项目中，您将使用以下工具管理代码：

• ASDF (Another System Definition Facility)：用于定义您的项目、其文件及其依赖项。
• Quicklisp：用于下载和管理第三方库。
• Lisp 实现：例如 SBCL (Steel Bank Common Lisp) 以获得高性能，或 CCL (Clozure CL) 以获得快速编译时间。
• 交互式环境：例如带 SLIME 的 Emacs 或带 Alive 的 VS Code，以获得强大的 REPL 驱动开发体验。