Nelson Ferraz

Scheme para programadores Perl
Publicado em 01/03/2012

Scheme para programadores Perl

Introdução

A maioria dos textos sobre Scheme introduzem a linguagem de baixo para cima: começam com primitivas simples, como números e strings; constroem pares (pairs) com cons; constroem listas com pares; e assim por diante, construindo as estruturas de dados mais complexas praticamente do zero.

Esse texto é diferente.

Nós assumimos que você tem uma base sólida em programação Perl. Você conhece as estruturas de dados básicas (escalares, arrays, hashes), sabe como usar expressões regulares, referências, etc. E uma das coisas que você mais gosta em Perl é a atitude pragmática: "easy things easy, complex things possible".

Assim, ao invés de começar com os detalhes, vamos iniciar com uma visão geral sobre a linguagem. Assim que você souber o básico, poderá ir tão fundo quanto quiser.

Nota sobre a versão

Neste texto nós usaremos racket, que é uma linguagem derivada de Scheme e do LISP. Você pode baixar a linguagem, que vem com uma IDE, no endereço:

http://racket-lang.org/download/

Quais as principais diferenças entre Scheme e Perl

Perl é uma linguagem fortemente inspirada por linguagens naturais.

Scheme, em contrapartida, não se parece nada com uma linguagem natural.

A razão para isso é que, como uma linguagem descendente de LISP, todos os programas e estruturas de dados são formados por s-expressions (expressões simbólicas).

    > (display "Hello, World!")
    Hello, World!

    > (+ 1 2)
    3

E esta é talvez a maior diferença entre Perl e Scheme: a sintaxe.

Mas ao invés de focar nas diferenças, vamos olhar para as similaridades. O que Perl e Scheme têm em comum?

A primeira coisa que você irá perceber é que as variáveis, em Scheme, são como as escalares em Perl: elas podem guardar qualquer tipo de valor.

    > (define a 1)
    > (define b 2)
    > (+ a b)
    3

    > (define name "Larry")
    > (display name)
    Larry




Mas atenção: diferente do Perl, você não pode usar apóstrofe (') no lugar de aspas ("):

    > (define name 'Larry')
    . read: unexpected `)'

A razão para isso é que a apóstrofe tem um significado especial em Scheme. Nós vamos falar sobre isso mais tarde.

Uma outra diferença importante é que Scheme não é tão permissivo com relação à mistura de variáveis de tipos diferentes:

    > (define a 1)
    > (define name "Larry")

    > (+ a name)
    +: expects type  as 2nd argument, given: "Larry"; other
    arguments were: 1

A solução para isso é simples: basta converter as variáveis, usando funções com nomes fáceis de lembrar, como number-string> e string-number>:

    > (define x 1)
    > (define y "2")
    > (+ x y)
    +: expects type  as 2nd argument, given: "2"; other arguments
    were: 1
    > (+ x (string->number y))
    3




Note que a sequência "->" é parte do nome da função, e, por convenção, indica a transformação do tipo da variável.

Outra convenção interessante é o uso de "?" para indicar funções booleanas:

    > (number? "abc")
    #f
    > (number? 123)
    #t

E procedures que modificam a variável usam o caractere "!":

    > (define x 1)
    > (set! x (+ x 1))

É importante lembrar que estes símbolos são apenas uma convenção, e não parte da sintaxe.

E isso significa também que nós podemos criar nossas próprias convenções: podemos usar $, @ e % em nossos nomes de variáveis:

    > (define $foo 123)
    > (define @bar (list "x" "y" "z"))
    > (define %baz (hash "a" 1 "b" 2 "c" 3))

E agora nós podemos passar para o próximo tópico:

Listas

A maioria dos textos sobre Scheme começariam a falar sobre "dotted lists", cons, car, cdr, etc. Nós vamos pular essa parte.

Aqui está um exemplo prático de como criar uma lista em Scheme:

    > (define @list (list 1 2 3))

E aqui está o resultado:

    > @list
    '(1 2 3)

Isto foi fácil!

Você deve estar se perguntando, o que significa aquele apóstrofe antes da lista?

O apóstrofe é usado para "quotar" uma lista, de modo que o primeiro item não seja interpretado como uma procedure.

Estas duas linhas são completamente diferentes:

    > (1 2 3)
    ERROR: procedure application: expected procedure, given: 1

    > '(1 2 3)
    '(1 2 3)




A dualidade programa-lista

Você já deve ter ouvido falar que programas em Lisp são listas; e listas podem ser programas. Isto é verdade, e aqui você pode ver um pequeno exemplo:

Você já conhece a expressão:

    > (+ 1 2 3)
    6

Que basicamente significa: "aplique a procedure + aos valores 1, 2 e 3".

Nesse momento você poderia estar pensando em tentar algo como:

    > (define @list (list 1 2 3))
    > (+ @list)
    +: expects argument of type ; given '(1 2 3)

Por que isso não funcionou? Por que o código acima é o mesmo que:

    > (+ '(1 2 3))
    +: expects argument of type ; given '(1 2 3)

Como a mensagem de erro diz, você está passando '(1 2 3) ao invés de números.

A maneira correta de aplicar a procedure + a uma lista de números é:

    > (apply + @list)
    6

Mais listas

O que mais podemos fazer com listas? Algumas procedures são parecidas com perl:

    > (define @list '(1 2 3 4 5))

    > (length @list)
    5

    > (reverse @list)
    '(5 4 3 2 1)

A sintaxe para obter o n-ésimo elemento da lista é um pouco mais obfuscada:

    > (list-ref @list 2)
    3

Mas você deve se lembrar que, assim como acontece com Perl, nós raramente precisamos nos referir aos elementos de uma lista pelo seu índice.

Aqui está um exemplo de como podemos iterar pelos elementos de uma lista:

    > (define @list '("foo" "bar" "baz"))
    > (for ([i @list])
        (display i)
        (newline))
    foo
    bar
    baz

Scheme oferece muitas outras funções úteis para manipular listas:

    > (define @list '(1 2 3 4 5))
    > (first @list)
    1

    > (rest @list)
    '(2 3 4 5)

    > (second @list)
    2

    > (last @list)
    5




Uma função que poderá surpreendê-lo é sort. Se você tentar a solução mais óbvia, irá falhar:

    > (sort @list)
    procedure sort: expects 2 arguments plus optional arguments with keywords
    #:cache-keys? and #:key, given 1: '(5 4 3 2 1)

O que aconteceu? Como a mensagem de erro diz, sort espera dois argumentos, mas nós só usamos um.

O argumento que falta é a função usada para ordenar:

    > (sort @list <) '(1 2 3 4 5)> (sort @list >)
    '(5 4 3 2 1)

Sim, como você pode ver, "<" e ">" também são funções, e podem ser passadas como parâmetros para outras funções.

Se você quiser comparar strings, pode usar as funções específicas para isso: <string<?> and <string?>>.

Então:

    > (sort '("foo" "bar" "baz") string<?)
    '("bar" "baz" "foo")

Eu não vou listar todas as funções relacionadas a listas aqui; basta dizer que você encontrará equivalentes para todas as funções de List::Util e List::MoreUtils em Scheme.

Vamos terminar vendo duas funções muito importantes: map e filter, que são equivalentes ao map e grep de Perl:

    > (map (lambda (x) (* x 2)) @list)
    '(2 4 6 8 10)

    > (filter (lambda (x) (<= x 3)) @list)
    '(1 2 3)

Nós vamos falar mais sobre funções lambda mais tarde -- por ora, vamos dizer que são similares às subs anônimas de Perl.

Hashes

Assim como no caso das listas, a sintaxe para criar hashes é simples:

    > (define %foo (hash "a" 1 "b" 2 "c" 3))

Existem diversas funções úteis para lidar com hashes:

    > (hash-ref %foo "a")
    1

    > (hash-keys %foo)
    '("a" "b" "c")

    > (hash-values %foo)
    '(1 2 3)

Da mesma forma como acontece com Perl, você poderia iterar sobre um hash usando suas chaves; mas é mais simples usar hash-for-each:

    > (hash-for-each %foo
        (lambda (k v) (display k) (newline)))
    a
    b
    c

Conjuntos

Em Perl, os hashes são frequentemente usados para operações de conjuntos: verificar se um elemento existe em uma lista, ou se duas listas têm elementos em comum.

Em Scheme nós temos um tipo de variável semelhante ao hash, mas otimizado para esse tipo de operações: os conjuntos ("sets"):

    > (set 1 2 3 4 5)
    (set 1 2 3 4 5)

Como os sets são parecidos com hashes, vou reaproveitar o caractere "%" para indicar variáveis desse tipo:

    > (define %foo (set 1 2 3 4 5))
    > %foo
    (set 1 2 3 4 5)

    > (define %bar (set 2 4 6 8 10))
    > %bar
    (set 2 4 6 8 10)

Agora podemos fazer alguns testes:

    > (set-member? %foo 1)
    #t
    > (set-member? %bar 1)
    #f

    > (set-union %foo %bar)
    (set 1 2 3 4 5 6 8 10)

    > (set-intersect %foo %bar)
    (set 2 4)

    > (set-subtract %foo %bar)
    (set 1 3 5)

    > (set-subtract %bar %foo)
    (set 6 8 10)




Atenção

Diferentemente do Perl, hashes e sets são imutáveis em Scheme.

Apesar disso, nós podemos usar a função hash-set para retornar um hash modificado:

    > (define %foo
        (hash-set %foo "a" 123))

E, no caso de sets, você pode usar set-add e set-remove:

    > (define %foo
        (set-add %foo 10))

    > (define %bar
        (set-remove %bar 10))

No caso dos sets você também pode convertê-los facilmente:

    > (list->set @list)

    > (set->list %set)

</Trap>

Expressões Regulares

Perl é conhecida por tomar emprestado características de diversas linguagens; Scheme tomou emprestado pelo menos uma característica diretamente de Perl: as expressões regulares.

Da mesma forma como usamos "$", "@" e "%" para denotar certos tipos de variáveis, usarei aqui o caractere "~" para indicar uma variável que contém uma expressão regular:

    > (define ~re (regexp "^[A-Z]+$"))

    > (regexp-match? ~re "TEST")
    #t
    > (regexp-match? ~re "123")
    #f

Existe uma outra maneira de definir uma expressão regular: ao invés de (regexp "string"), podemos escrever #rx"string". Isso é útil quando queremos colocar a expressão regular dentro de uma s-expression, como nos exemplos a seguir:

    > (define $str "There's More Than One Way To Do It")

    > (regexp-split #rx" " $str)
    '("There's" "More" "Than" "One" "Way" "To" "Do" "It")

    > (regexp-replace #rx" " $str "!")
    "There's!More Than One Way To Do It"

Ops! Nós substituimos apenas a primeira ocorrência. Para fazer uma substituição global, precisamos usar a função regexp-replace*:

    > (regexp-replace* #rx" " $str "!")
    "There's!More!Than!One!Way!To!Do!It"




E se quisermos obter uma lista de elementos que batem com uma expressão regular dentro de uma string?

    > (define ~re (regexp "[A-Z]"))
    > (regexp-match* ~re "There's More Than One Way To Do It")
    '("T" "M" "T" "O" "W" "T" "D" "I")

    > (regexp-match* #rx"[A-Za-z]+" $str)
    '("There" "s" "More" "Than" "One" "Way" "To" "Do" "It")

Conclusão

Este artigo procurou mostrar as semelhanças entre Scheme e Perl; a partir daqui você poderá continuar com mais segurança suas pesquisas no mundo das linguagens derivadas de Lisp.

AUTHOR

Nelson Ferraz <nferraz no gmail com>

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