Common Lisp 中的列表和成员实现

Question

我刚刚开始学习 Common Lisp，我正在阅读的文本使用了带有 member 函数的示例。

我不确定这两个代码块之间的区别：

(if (member nil '(1 nil 2 3))
    'contains-nil
    'does-not-contain-nil)

返回 CONTAINS_NIL

(if (member nil '(1 2 3))
    'contains-nil
    'does-not-contain-nil)

返回 DOES-NOT-CONTAIN-NIL

据我了解，列表相当于嵌套的cons 单元格，所以我认为(member nil (cons 1 (cons 2 (cons 3 nil))) 会返回(nil)，但它只是返回nil。我不确定编译器或解释器如何做出这种区分，如果有人能给我一些关于如何实现 member 函数的见解，我将不胜感激。

Answer 1

一个 cons 单元格包含两个值，通常称为 car 和 cdr。表达式(cons x y) 返回一个cons 单元格，其car 是x，其cdr 是y。在 Lisp 中，list 要么是空列表（通常是符号 nil），要么是一个 cons 单元格。当列表为 cons 单元格时，列表的 first 元素是 cons 单元格的 car，列表的 rest 是 cons 单元格的 cdr。考虑列表(1 2 3)。它是一个 cons 单元格，列表的第一个元素是 1。列表的其余部分不为空，因此它必须是另一个列表，其第一个元素是2。该列表的其余部分不为空，因此它必须是另一个列表，其第一个元素是3。该列表的其余部分 为空，即 nil。基于该分析，我们可以看到为什么列表是由

(cons 1 (cons 2 (cons 3 nil)))
== (1 2 3)

在组成列表的 cons 单元链中，列表的元素是链中每个 cons 单元的 car 值。列表可以是列表的元素，如

(cons 1 (cons nil (cons 2 (cons 3 nil))))
== (1 nil 2 3)

或

(cons 1 (cons (cons 2 (cons 3 nil)) nil))
== (1 (2 3))

但仅仅因为我们在较长的表达式中看到nil 并不意味着nil 是列表的一个元素。

Answer 2

MEMBER 只查看列表的元素，而不查看列表本身。空列表不同于以另一个空列表为元素的空列表。

() 与 (()) 不同。 () 与 (nil) 不同。

由于列表由 cons 单元格组成，因此元素是 cons 单元格的cars。

Answer 3

列表被定义为空列表 NIL 或者是一个 cons 单元，其 CAR 是列表的一个元素，其 CDR 是另一个列表。 由

生成的列表

(cons 1 nil)

是一个包含元素 1 以及空列表的所有元素的列表。空列表没有元素，因此 NIL 不是列表的元素。 与集合类似：尽管空集合是任何集合的子集，但它不是每个集合的元素（虽然通常不禁止它成为集合的元素）。

实现 MEMBER 的一种方式如下：

(defun member (item list)
  (if list
      (if (eql item (car list))
          list
          (member item (cdr list)))))

因此，如果 LIST 为 NIL，则整个函数将返回 NIL。

Answer 4

我们自己的 lisp 中预定义成员函数的版本可以定义为：

(defun member2 (item lst)
  (if lst
      (if (eql item (car lst))
          T
          (member2 item (cdr lst)))))