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Mg. Samuel Oporto Díaz LISP INTELIGENCIA ARTIFICIAL.

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1 Mg. Samuel Oporto Díaz LISP INTELIGENCIA ARTIFICIAL

2 2/51 Mapa Conceptual del Curso

3 3/51 Tabla de Contenido Objetivos Historia. Introducción Expresiones-S Átomos y Listas Funciones en LISP Conclusiones Bibliografía

4 4/51 Objetivos Exponer los conceptos básicos del LISP. Presentar las expresiones-s, los átomos y las listas. Presentar las funciones básicas del LISP. Crear nuevas funciones en LISP.

5 5/51 HISTORIA

6 6/51 Historia Creado por John McCarthy Responsable de introducir el término inteligencia Artificial, lo hizo en la Conferencia de Dartmouth en 1955 McCarthy inventó el lenguaje de programación Lisp y publicó su diseño en Comunicaciones del ACM en 1960 El primer Lisp se desarrolló en una IBM-704, y en 1962 apareció la versión 1.5. A mediados de los 60's, MIT desarrolló MacLisp, Xerox - Interlisp, Stanford - UCI Lisp. En los 70's, G. Steele y G. Sussman - Scheme. En los 80's - Common Lisp.

7 7/51 INTRODUCCIÓN

8 8/51 Aspectos Generales LISP es un lenguaje: –orientado a computación no-numérica –lenguaje interactivo, recursivo –No visual La programación funcional usa definiciones de funciones y llamadas de funciones como las únicas construcciones de programación. Basado en la notación prefija (o cálculo Lambda). LISP (LISt Processor) Notaciones Prefija /*+ABCF *+AB/CF Infija ((A+B)*C)/F Postfija AB+C*F/ AB+CF/*

9 9/51 Ejercicio 1 Convierta en notación prefija las siguientes expresiones 1.(3x + xy - x/y) 2.(3x 3 + x 2 + 5x -5) 3.(3/x + x 2 y - x/y)*x y 4.(2+3*x/y –x*y*z +z 3 )

10 10/51 Ejercicio 2 Convierta a notación prefija las siguientes expresiones: 1.(2+3-4)/(4*4+5) 2.(2* (3*5 - 1) +4/3)/(2*4 (3-4+5*6) +3) 3.(3 – 4 – 6 - 4*5)/((2 + 3/4)*(3*5/2 + 1)/( )) 4.(2*3 – 4 + (5*6)/(4 - 6) - 3*5 5 /( *7))/(4+2)

11 11/51 ¿Por qué Lisp? En LISP los programas y datos usan la misma estructura, lo que permite escribir programas que escriban programas. Se pueden desarrollar prototipos rápidamente. Se pueden probar programas y funciones aisladas. En otros lenguajes las variables tienen un tipo asociado (no se puede usar una variable sin especificar su tipo). En LISP los valores tienen tipos no las variables (manifest typing) a diferencia de los lenguajes convencionales (implicit typing). Tiene un garbage collector o recolector de basura y manejo de memoria automático.

12 12/51 ¿Por qué Lisp? Se pueden escribir programas que realicen tareas que no se pueden hacer en otros lenguajes, >(defun sumaN (n) Se crea una función #'(lambda(x) (+ x n))) > (setf suma3 (sumaN 3)) Se asigna a una variable > (funcall suma3 4) Se llamar a la variable > 7 Se ha utilizado en el desarrollo de sistemas complejos: EMACS, AutoCad, MACSYMA, etc. FUNCALL llama a una función con varias entradas (funcall #'cons 'a '(b c)) (A B C)

13 13/51 Computación Simbólica Las reglas léxicas son mucho más simples en LISP. 1.Solo existen paréntesis, comillas (sencilla y doble), espacios y comas. 2.El punto y coma no separa expresiones (no es necesario debido a los paréntesis) sino que inicia comentarios. LISP no otorga semántica a los símbolos que manipula. Los símbolos en LISP no son case-sensitive. Muchos signos de puntuación son autorizados para formar parte de los símbolos: '?!$/ *'

14 14/51 Computación Simbólica La parte extraña es el ('), que sirve para bloquear la evaluación de una expresión y devolverla literalmente. Se dice que todo lo que está a continuación de la se entrega literalmente, no se evalúa. > '(Carlos Antonio) CARLOS ANTONIO >'A A >'2 2 >A>A Error: A is not a bound variable >(Luis Maria) Error: Luis is not a function >2>2 2 >'(+ 2 2) (+ 2 2) >(+ 2 2) 4

15 15/51 Ejercicio 3 ¿Diga que entrega el LISP cuando se le entrega las siguientes expresiones?: ABC (123) (ABC) (+ 12 3)

16 16/51 Ejercicio 3 ¿Diga que entrega el LISP cuando se le entrega las siguientes expresiones?: ABC the variable ABC is unbound ABC ABC (123) (123) (ABC) Undefind function ABC called (ABC) (ABC) (+ 12 3) 15 (+ 12 3) (+ 12 3)

17 17/51 EXPRESIONES-S (ÁTOMOS y LISTAS)

18 18/51 Símbolos Pueden contener cualquier combinación de letras y números, y algunos caracteres especiales. Ejemplos: BANANAS COMPUTADOR Símbolos especiales T y NIL –T Verdadero, Yes –NIL Falso, No, Vacío

19 19/51 Expresiones-S Son estructuras del LISP y están formadas por: 1.Átomos. Son elementos que no contienen paréntesis. Corresponde a símbolos 53 puca 2.Listas. Es un conjunto de átomos o de otras listas agrupadas dentro de paréntesis. Una lista tiene cabeza CAR y cola CDR (D1 D2 D3 D4 D5... DN) CAR CDR

20 20/51 Listas Corresponden a una colección de expresiones-s encerradas entre paréntesis y separadas por espacios. Las listas permiten representar una gran cantidad de cosas. Los programas en Lisp se expresan como listas. Las listas tienen una representación escrita e interna. nil, es una lista vacía. (), es una lista vacía. nil es equivalente a () nil no es nulo (null) > (atom nil) T > (listp nil) T > (atom T) T > (listp T) NIL > (atom '()) T > (listp '()) T > (listp ()) T > (atom ()) T

21 21/51 Ejemplos de Listas >(1 2 3) >((a b) (c d) (e f)) >(a (1 2 3) d) >((1 uno) (2 dos) (3 tres)) >(1.(2)) (1 2) >(1.(2.(()))) (1 2 nil) >(Dos.(hombres.(y.(un.(destino. nil))))) (Dos mujeres y un destino) >( ((masa. nil).(velocidad. nil).(luz. nil))) ( ((masa) velocidad) luz)

22 22/51 Ejercicio 4 Diseñe una lista para representar: Recuerde que el lisp no administra la semántica. La lista diseñada debe ser entendible por computador y fácil de ser procesado. Los tipos de datos son implícitos. 1.Los días de la semana. 2.El calendario (sólo para un mes). 3.La disposición de ficha en un puzzle. 4.La disposición del juego de michi 5.Un laberinto 6.Las notas obtenidas por los alumnos del curso

23 23/51 Evaluación La evaluación de las expresiones S se lleva a cabo siguiendo el algoritmo de la función Eval. IF L is atomic THEN IF L is numeric THEN result is corresponding number ELSE IF L currently has value V THEN result is V ELSE error- unbound variable ELSE IF L is a call of a known function F THEN determine which arguments are to be evaluated apply EVAL to appropriate arguments apply F to accumulated results ELSE error - undefined function

24 24/51 Evaluación Toda expresión-S si se coloca en la línea de comandos intentará evaluarse. Si la expresión se inicia con una se devuelve lo que se encuentra a continuación. Si la expresión es un átomo, verifica si es un valor o el valor de una variable, devolviendo el dato. Si la expresión-S se inicia en una función se ejecuta la función, si no es una función retorna una mensaje de error ( Illegal function name o the variable ??? is unbound )

25 25/51 Función especial QUOTE Esta función toma un argumento y NO lo evalúa Ejemplo: > (quote (+ 2 3)) > (+ 2 3) La función quote puede ser sustituida por un el símbolo >(+ 2 3)

26 26/51 Ejercicios 5 Indique lo que aparecería después de teclear lo siguiente (* 8 9) '(* 8 9) (+ (* 1 2) (+ 3 4)) (+ '(* 1 2) '(+ 3 4)) (+ '(* 1 2) (+ 3 4)) '(+ (* 1 2) (+ 3 4)) '(+ '(* 1 2) (+ 3 4))

27 27/51 FUNCIONES DEL LISP

28 28/51 Operaciones matemáticas (- number [number...]) Resta (floor number) Menor entero (* number [number...]) Producto (gcd integer, integer) Máximo común divisor (/ number [number...]) División (lcm [number …]) Mínimo común múltiplo (+ number number...) Suma (log number) Logaritmo natural (1- number) cremento en 1 (logand integer integer...) AND de bits, ret entero (1+ number) incremento en 1 (logior integer...) OR de bits, ret entero (abs number) valor absoluto (max number number...) máximo (atan num1 [num2]) arco tangente (min number number...) mínimo común múltiplo (ceiling number) Mayor entero (rem num1 num2...) Resto de num1/num2 (cos angle) coseno (round number) Rodendeo (exp number) exponencial (sin angle) Seno en radianes (expt base power) Potencia. (sqrt number) Raíz cuadrada (float number) Convierte real (truncate number) Trunca, sin signo

29 29/51 Número de entradas en una función Muchas funciones aceptan un numero variable de entradas Ejemplo: ( ) (+ (+ 4 3) 2) 9 ( ) (- (- 4 3) 2) -1 (* 4 3 2) (*(* 4 3) 2) 24 (/ 6 3 2) (/ (/ 6 3) 2) 1.0 (- 4) -4 (/ 4) 0.25 (su reciproco)

30 30/51 Operaciones matemáticas (+ n1 n2... nN) retorna la suma n1+n2+…+nN. Si N = 0, da 0. (+) 0 (+ 3) 3 ( ) 15 ( ) ERROR (*) ( ) (- n1 n2... nN) retorna el valor de n1-n2-….-nN. Si N = 1, da -n1 (- 3) -3 ( ) 111 (/ n1 n2) devuelve el valor de dividir n1 por n2. (/ 6 2) 3.0(/ 5 2) 2.5 (/ n) es lo mismo que (/ 1 n); es decir, devuelve el inverso de n. (/ 2) 0.5(/ 0.5) 2.0

31 31/51 Operaciones matemáticas (ABS n) devuelve el valor absoluto de n. (ABS 3) 3 (ABS -3.6) 3.6 (MOD n1 n2) devuelve el resto de la división entera de n1 por n2. (MOD 7 2) ---> 1 (MAX n1... nN) devuelve el mayor valor de n1,..., nN. (MAX 3) 3(MAX ) 5 (MAX ) 7.0 (MIN n1... nN) devuelve el menor valor de n1,..., nN. (MIN 3) 3(MIN ) 1 (MIN ) -2.3

32 32/51 Indicar qué retorna el LISP para las siguientes expresiones: 1.(+ 2 3) 2.(* 2 (+ 4 6)) 3.(+ 2/7 7/67) 4.(- 8 6) 5.(* 2/7 6/5) 6.(/ 4 5) 7.(exp 9) 8.(expt 2 4) 9.(sqrt 11) Ejercicio 6

33 33/51 Calcular 2*(4 - 1)*6 + (8 - 6)*7 – 5/(4*7+9) + 3/ Ejercicio 7

34 34/51 Constantes >pi >(exp 1)

35 35/51 Predicados Son aquellas funciones cuyo resultado es un valor booleano atom numberp, symbolp listp, null, endp zerop, oddp, evenp, >, < equal, not

36 36/51 Predicados (/= atom atom.....) Desigualdad (atom item) Es un átomo (< atom atom.....) Menor (listp list) Es lista (<= atom atom.....) Menor o igual (boundp atom) Está inicializado (= atom atom.....) Igualdad (null item) Está inicializado en nil (> atom atom.....) Mayor (endp list) Lista vacía (>= atom atom.....) Mayor o igual (evenp number) Es par (or expression.....) or (nil si todos nil) (oddp number) Es impar (and expression.....) and (T si todos T) (numberp item) Es real o entero (not item) Es nil (symbolp symbol) Es símbolo (boole func int1 int2...) función booleana (zerop number) Es cero (eq exp1 exp2) igualdad (idénticos) (minusp item) T si es negativo (equal exp1 exp2) igualdad (estructural)

37 37/51 atom Identificación de átomos: atom –Identifica todo aquello que no es una lista no vacía –No sirve para diferenciar una lista vacía nil de algo que no sea una lista. –(atom ) > (setf x '123) > (atom x) T

38 38/51 listp, null, endp Identificación de listas: listp –Identifica listas –Sirve para distinguir lo que es nil o una lista no vacía de cualquier otra cosa. (listp ) Identificación de listas vacías –(null ) –(endp )

39 39/51 numberp, symbolp Identificación de números: numberp –Identifica átomos numéricos, (numberp ) –Ejemplos: (numberp 2) T (numberp PERRO) nil (numberp perro) nil Identificación de símbolos: symbolp –Identifica símbolos (symbolp ) –Ejemplos: (SYMBOLP 2) NIL (SYMBOLP PERRO) T (symbolp perro) nil

40 40/51 zerop, oddp, evenp, ZEROP devuelve T si su entrada es 0 ODDP devuelve T si su entrada es un numero impar EVENP devuelve T si su entrada es un numero par < devuelve T si su primera entrada es menor que la segunda > devuelve T si su primera entrada es mayor que la segunda (ZEROP 0) T; (ODDP 28) NIL; (EVENP 28) T; (ZEROP 4) NIL; (ODDP 27) T;(EVENP 27) NIL; (< 2 3) T (> 2 3) NIL

41 41/51 Átomos, listas, listas vacías átomolista vacíaes listalista vacía atom nulllistpendp '(1 2)nil T ()TTTT '()TTTT nilTTTT 'aTnil is not LIST '1Tnil is not LIST 1Tnil is not LIST ais unbound

42 42/51 Ejercicio 8 Diga qué retorna el LISP en los siguientes casos: 1.(and (atom 'a) (atom '()) (atom (+ 2 3))) 2.(and (oddp 3) (evenp 2) (minusp -3) (zerop 0.0)) 3.(and (> -3.0 (truncate -3.1))(= -3.0 (round -3.1)) (> -3.0 (ceiling -3.1))(= 4 (floor 4.31))) 4.(and (listp '()) (atom '()) (symbolp 'a) (listp '('1)) (atom 'abc)) 5. (and (symbolp 'anr) (symbolp "anr") (symbolp '()))

43 43/51 Ejercicio 9 Diga qué retorna el LISP en los siguientes casos: 1.(and (atom 'hola) (null 'hola) (listp '() ) (andp '() )) 2.(and (atom (+ 3 4)) (atom '(+ 3 4)) (listp (* 3 4)) (listp '(* 3 4))) 3.(and (listp '("(2 3)")) (listp '(nil)) (listp ()))

44 44/51 not Predicado NOT –Realiza la negación lógica de su único argumento (not ) Ejemplos: (NOT T) NIL (NOT NIL) T

45 45/51 igualdad = compara reales, enteros o imaginarios. eqcompara átomos eqlcompara átomos, es más flexible que eq. retorna nil si alguno de sus argumentos es list equalcompara objetos, devuelve T si su dos entradas son iguales, y NIL en caso contrario –(equal ) equalpcompara objetos, es más flexible que equal.

46 46/51 igualdad númerosátomosobjetosobjetos G a1a2 =eqeqlequalequalp '(1 2) '( )error typenil T '(1 2) error typenil TT '(A A) '(a a)error typenil TT 11.0Tnil T '11TTTTT '1.11.1TnilTTT (+ 2 3)5.0Tnil T (+ 2 3) '5TTTTT (+ 2 3)5TTTTT 'A 'aerror typeTTTT "abc" 'abcerror typenil "ABC""abc"error typenil T

47 47/51 Ejercicio 10 Diga qué retorna el LISP en los siguientes casos: (= (+2 3 4) 9) (eq ) (eq (12 12) (12 12)) (eql (12 12) (12 12)) (equal (12 12) (12 12)) (equal ( ) ( ))

48 48/51 CONCLUSIONES

49 49/51 Conclusiones LISP es un lenguaje de alto nivel de tipo funcional que es utilizado en múltiples aplicaciones de IA LISP se basa en manejo de listas y tiene desde funciones simples hasta estructuras de datos

50 50/51 Bibliografía LISP Winston and Horn Addison Wesley The Little Lisper Daniel Friedman and Mathias Felleisen SRA Apuntes de LISP Graeme Ritchie

51 51/51 PREGUNTAS


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