Языки программирования предназначены не только для создания игр, бизнес-приложений и иных программ. Они довольно часто применяются в области обработки данных. Это привело к тому, что в мире IT появились совершенно новые виды ЯП. Они специализируются в научной области и предназначаются для выполнения определенных задач. Пример – анализ и визуализация массивов данных.
Огромным спросом в этой сфере пользуется язык Scheme. О нем и зайдет речь далее. Предстоит разобраться с его особенностями, преимуществами и недостатками. Предложенные сведения помогут понять, стоит ли вообще учить The Scheme.
Scheme – это…
The Scheme – это диалект Lisp. Пользуется огромным спросом у программистов и аналитиков. Минималистичный вариант Лисп, предоставляющий разработчикам компактный базовый язык, а также мощный пакет инструментов для его расширения.
Появился в 1975 году. Его создателями стали Гай Стил и Джеральд Сассмен. Данный язык имеет стандартизацию IEEE Standard for the Scheme Programming Language 1995 года. Существую несколько фактических стандартов RnRS.
Ключевые особенности
The Scheme – один из нескольких популярных диалектов Лисп. Он отличается от них следующими чертами:
- Минималичность. Язык основан на лимбда-исчислениях. Оно применяется для получения основной части синтаксиса (11 из 23 конструкций).
- Область видимости. Она будет статической лексической. Здесь имя переменной будет относиться к самой локальной области видимости, что способствует созданию и интерпретации кода за пределами контекста.
- Блоки, выраженные всего тремя конструкциями. К ним относят let, letrec, а также let*.
- Грамотная хвостовая рекурсия, за счет которой можно вести запись итеративных алгоритмов более идиоматично. Оптимизация будет поддерживать бесконечное множество активных вызовов.
- Продолжения, представленные в виде объектов первого класса. Реализация осуществляется через процедуру call-with-current-continuation.
- Общее пространство, используемое не только для процедур, но и для переменных.
Это – отличный вариант Lisp для начинающих. Он достаточно прост в освоении даже теми, кто раньше не имел никаких дел с разработкой.
Сферы применения
The Scheme – узконаправленный диалект Лисп. Он используется в американских ВУЗах и школьных образовательных учреждениях. С его помощью познаются основы процедурной разработки. С другими базовыми языками подобный прием не работает – они не позволят полностью погрузиться в процесс.
В «обычной» жизни, за пределами обучения, The Schemer (диалект Lisps) не имеет определенной сферы применения. Он используется преимущественно для продолжения проектов студентов или программистов-новичков, а также выпуска пробных релизов в процедурной разработке.
Причинами данного явления являются следующие моменты:
- размер написанного исходного кода;
- вероятные трудности при отладке и поиске ошибок в приложении;
- отсутствие функциональных преимуществ по сравнению с другими диалектами Lisp.
В своем первоначальном виде ЯП для опытных программистов не подходит. Можно воспользоваться интерпретаторами Bigloo или Racket, которые расширяют стандартные возможности «Схемы», включая синтаксис. С их помощью удается обогатить функционал, получив доступ к визуализации, работе с массивами и матрицами, взаимодействию с другими языками.
Синтаксис
Синтаксис все the language нельзя назвать «стандартным». Он базируется на принципе «действие – предмет». Каждая конечная фраза тут – это объект, окруженный круглыми скобками с двух сторон.
Если провести аналогию с русским языком, то синтаксис не вызовет затруднений. Последовательности здесь нередки:
- сложить три и пять;
- найти произведение 1, 2 и 3;
- купить батон в булочной.
Если представить сказанное в the code, написанном на «Схеме», получится следующая запись:
- (+ 3 5);
- (* 1 2 3);
- (купить батон в булочной).
Поддерживается и более сложная запись. Пример – купи в булочной батоны: два и еще один. Выглядит это так: (купи в булочной батоны (+ 2 1)).
Переменная в ЯП будет задана по схеме: (define имя <изначальное значение>). Функция имеет такой формат: (define (имя параметр параметр ….) тело_функции).
The Scheme предлагает несколько готовый «глаголов»-действий:
- read – используется для того, чтобы считывать имена;
- display – непосредственное отображение информации на дисплее устройства;
- newline – вывод перевода строки.
Разобраться с The Scheme не так трудно, если постараться. Он с легкостью осваивается теми, кто уже имел дело с Lisp.
О реализациях
Сред разработки изучаемого ЯП достаточно много. Большинство документации по ним идут на английском языке. На русском материалов мало, обычно они являются лишь своеобразным введением в основы разработки.
Наиболее распространенными реализациями являются:
- Racket. Наиболее полная реализация. Она предусматривает удобную пользователю среду под названием The Dr.Scheme. Используется на всех популярных компьютерных платформах – Linux, Mac OS и Windows.
- Bigloo. Достаточно полный и функциональный вариант. Используется на платформах Линукс и Виндовс.
- LispMe. Реализация, которая не слишком популярна среди современных программистов. Является компактной версией для операционных систем Palm OS.
- GNU Guile. Распространенный вариант от крупного проекта CNU. Он используется в приложениях, работающих в The GNU Guix. Доступа не только для GNU, но и для Linux. Поддерживает опцию компиляции.
Наиболее быстрым компилятором является Gambit-C. Выбрать можно любой из перечисленных вариантов реализаций.
Базовый синтаксис
Вот базовые конструкции The Scheme, которые должен знать любой, кто хочет писать на данном ЯП:
Задание переменных производится при помощи такой записи: 
В качестве дополнительных конструкций в программном коде встречаются формы записей:
Функция repeat
Отдельно стоит изучить функцию repeat. Она позволяет повторить операцию, которая должна быть реализована несколько раз. Для того, чтобы обработать то или иное действие всего один раз, оно прописывается в коде единожды:
Для двукратного выполнения код повторяется дважды:
Это частные случаи, которые на практике встречаются крайне редко. Обычно операции приходится повторять снова и снова. Для этого используется специальная функция. Она будет носить имя repeat. Включает в себя всего один параметр – количество запросов. Алгоритм функционирования окажется следующим:
- Выполнить операцию.
- Вызвать функцию repeat с количеством повторов, уменьшенным на единицу.
В программном коде это выглядит так:
В качестве наглядного примера используется функция возведения в степень. Данная процедура может быть интерпретирована сразу несколькими способами:
(define (factorial n)
(if (= n 0)
1
(* n (factorial (- n 1)))))
Но это еще не все, что требуется знать для грамотного применения The Scheme на первых порах. Каждому разработчику необходимо разобраться с блочной структурой.
Блочная структура
ЯП использует всего три типа блоков. Каждый предусматривает свои ключевые особенности и нюансы. Блоки могут быть вложенными. Они позволяют создавать более сложные блочные структуры согласно потребностям разработки. Такая концепция при работе с локальными привязками снижает риск возникновения конфликта пространств имен.
Let* допускает ссылки привязок на переменные, определенные в той же конструкции:
Letrec используется для обеспечения возможности привязки взаимно рекурсивных процедур друг к другу:
Все операции, прописанные в блоке letrec, могут ссылаться друг на друга по имени, на значение ранее определенных переменных. А вариант let-формы, типа named let обладает идентификатором после ключевого слова let. За счет этого происходит связывание переменной с аргументом процедуры, имя которой служит заданным идентификатором. Ее тело – это тело формы let.
(let loop ((n 1))
(if (> n 10))
‘()
(cons n
(loop (+ n 1)))
===> (1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)Данный фрагмент – это пример обычного счетчика. Любая процедура, созданная в The Scheme, является объектом первого класса.
Как выучить
Рассмотренный ЯП не слишком популярен, но тем, кто занимается функциональной разработкой, он пригодится. Изучить его не слишком трудно. Можно заняться самообразованием и найти видео-уроки, а также документацию на русском языке в Сети (или выучить английский и работать с первоисточниками). В ВУЗах и школах России Scheme не изучается – только за границей. Поэтому лучшим решением станет посещение специализированных компьютерных онлайн курсов. Пример – от образовательного центра OTUS.
Преимуществами такого подхода к изучению являются следующие моменты:
- Образовательный процесс в режиме «онлайн». Смотреть уроки можно с любого устройства через интернет.
- Сжатые сроки обучения. В зависимости от выбранного направления период учебы длится до 12 месяцев.
- Постоянное кураторство и продуманные интересные домашние задания.
- Помощь в формировании портфолио, а также богатый практический опыт.
- Подача материала. Предлагаемая информация с легкостью усваивается даже новичками, далекими от IT.
Дистанционные онлайн курсы – возможность освоить одновременно одну или несколько IT-профессий, научится процедурному и функциональному программированию, а также подтвердить приобретенные навыки специальным электронным сертификатом.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
Также, возможно, вам будут интересны следующие курсы:
