全面掌握defun

一、defun的基本語法

defun是一種用於定義函數的常用Lisp命令。它的基本語法如下：

(defun 函數名 參數列表
       函數體)

其中，函數名用於調用函數時指定函數的名稱，參數列表用於指定函數的輸入參數，函數體則是實現函數功能的代碼塊。

下面我們舉個例子，定義一個簡單的函數，對兩個數進行加法計算：

(defun add-numbers (a b)
       (+ a b))

在這個例子中，函數名稱為add-numbers，參數列表為a和b，函數體則是計算a和b的和。

二、使用defun定義函數

使用defun定義函數的一般流程如下：

1. 定義函數名稱和參數列表
2. 編寫函數體實現功能
3. 可選地在函數體中定義局部變數
4. 返回函數結果

下面我們來看一個實際的例子，實現一個簡單的斐波那契數列：

(defun fibonacci (n)
       (if (< n 2)
           n
           (+ (fibonacci (- n 1)) (fibonacci (- n 2))))

在這個例子中，我們使用了條件判斷語句if來判斷n是否小於2，如果小於2則返回n本身，否則遞歸計算前兩項斐波那契數列的和。

三、使用defun定義可選參數

在使用defun定義函數時，可以設置可選參數，允許用戶在調用函數時通過傳遞不同的參數來改變函數行為，而不需要重新定義整個函數。

下面我們來看一個例子，定義一個函數用於統計元素在列表中出現的次數：

(defun count-element (elem lst &optional (count 0))
       "count the number of times elem appears in lst"
       (if (not lst)
           count
           (if (equal elem (car lst))
               (count-element elem (cdr lst) (+ count 1))
               (count-element elem (cdr lst) count))))

在這個例子中，我們定義了一個可選參數count，用來統計elem在列表中出現的次數。如果在調用函數時不指定count，則默認初始值為0。

四、使用defun定義關鍵字參數

除了可選參數外，defun還可以定義關鍵字參數，用於指定具有不同含義的參數。

下面我們來看一個例子，定義一個函數用於計算給定時間段內的公交車票價：

(defun bus-fare (start-time end-time &key (discount nil))
       "calculate bus fare during time period"
       (let ((start-row (position-if (lambda (x) (> x start-time)) *fare-table*))
             (end-row (position-if (lambda (x) (>= x end-time)) *fare-table*))
             (discountp (and discount t))
             (subtotal 0))
         (loop for row from start-row to end-row do
               (let ((fare (if discountp
                               (nth 2 (nth row *fare-table*))
                               (nth 1 (nth row *fare-table*)))))
                 (incf subtotal fare)))
         subtotal))

在這個例子中，我們定義了一個關鍵字參數，discount，用於指定是否打折。我們使用了let語句定義本地變數，表示起始行和結束行，在計算過程中可根據時間段找到票價的適當行。使用了loop循環，增加起點和終點之間的票價，然後返回票價總和。

五、使用defun定義嵌套函數

defun還允許在函數體內部定義嵌套函數，以實現更複雜的功能。

下面我們來看一個例子，定義一個函數用於計算描述（x,y）坐標的點到原點的距離：

(defun length (x y)
       "calculate the length of the line from (x,y) to (0,0)"
       (let ((square (lambda (a) (* a a))))
         (sqrt (+ (square x) (square y)))))

在這個例子中，我們使用了let語句定義了本地變數square，表示計算一個數的平方的匿名嵌套函數。我們使用了sqrt函數計算兩個坐標點之間的距離。這個例子顯示了如何在函數體內部定義嵌套函數，並且讓函數返回它調用的結果。

總結

在Lisp編程中，defun命令是非常常見的函數定義命令。除了基本語法外，我們還可以使用defun定義可選參數、關鍵字參數、嵌套函數等高級功能，以滿足不同的編程需要。熟練使用defun命令，可以大大提高Lisp編程的效率和質量。