Wektory

W schemacie wektor jest kolejną podstawową strukturą danych używaną do grupowania wartości. W przeciwieństwie do list, wektory to indeksowane zbiory elementów o stałym rozmiarze, zapewniające szybszy losowy dostęp i aktualizacje. Każdy element wektora może być dowolnego typu, łącznie z innym wektorem. Wektory są reprezentowane za pomocą #, po którym następują nawiasy. #(1 2 3)

Chociaż wektory i listy mogą wyglądać podobnie, w programowaniu schematów służą różnym celom:

Listy są częściej używane w operacjach rekurencyjnych i strukturach dynamicznych, ponieważ ich implementacja w postaci połączonych węzłów umożliwia efektywną manipulację ich początkiem i przejściem poprzez dekompozycję rekurencyjną.
Z drugiej strony wektory są zoptymalizowane pod kątem scenariuszy, w których wymagany jest losowy dostęp do elementów lub aktualizacji w określonych indeksach, dzięki czemu są bardziej odpowiednie do przypadków użycia, takich jak tabele przeglądowe, konfiguracje o stałym rozmiarze lub operacje indeksowane o krytycznym znaczeniu dla wydajności.

Zasadniczo listy są naturalnym wyborem w przypadku algorytmów rekurencyjnych i danych o dynamicznie zmienianym rozmiarze, natomiast wektory wyróżniają się, gdy najważniejsze są wzorce dostępu o stałym rozmiarze lub indeksowane.

Proste wektory

(vector 1 2 3)

Tworzy wektor składający się z trzech elementów: 1, 2 i 3.

Wynik: #(1 2 3)

Dostęp do elementów wektorowych

Dostęp do elementów wektora uzyskuje się za pomocą procedury vector-ref, która pobiera element o określonym indeksie (zaczynając od 0).

(define my-vector (vector 1 2 3))
(vector-ref my-vector 0)  ; Retrieves the element at index 0
(vector-ref my-vector 1)  ; Retrieves the element at index 1

Iteracja: przetwarzanie każdego elementu w wektorze

Możesz iterować po wektorze za pomocą pętli lub rekurencji. Schemat zapewnia vector-length w celu określenia rozmiaru wektora. Oto prosta pętla do wydrukowania każdego elementu wektora:

(define (print-elements vec)
  (let loop ((i 0))
    (if (< i (vector-length vec))
      (begin
        (lumi-message (number->string (vector-ref vec i))) ; Print the element
        (loop (+ i 1)))                                    ; Process the next index
      (lumi-message "done"))))                             ; End loop

Przypadek podstawowy: Jeśli indeks i osiągnie długość wektora, zatrzymaj pętlę.
Przypadek rekurencyjny: Wydrukuj element o indeksie i, a następnie zwiększ i.

Przykładowe użycie

(print-elements (vector 1 2 3))

Wynik:

"1"
"2"
"3"

Wynik: „gotowe”

Mieszane wektory

Wektory mogą zawierać elementy różnych typów, w tym ciągi znaków, wartości logiczne, liczby, inne wektory, a nawet wyniki wyrażeń:

(vector 42 "hello" #t (vector 1 2) (+ 3 4))

Tworzy to wektor z:

Liczba (42)
Ciąg ("hello")
Wartość logiczna (#t)
Kolejny wektor (#(1 2))
Wynik wyrażenia ((+ 3 4), którego wynikiem jest 7)

Wynik: #(42 "hello" #t #(1 2) 7)

Konstruowanie wektorów

Wektory są tworzone przy użyciu vector lub przy użyciu make-vector w celu utworzenia wektora o stałym rozmiarze i wartości początkowej.

(make-vector 5 0)

Tworzy wektor o rozmiarze 5 ze wszystkimi elementami inicjalizowanymi na 0.

Wynik: #(0 0 0 0 0)

Aktualizacja wektorów

Procedura vector-set! aktualizuje element wektora o określonym indeksie.

(define my-vector (vector 1 2 3))
(vector-set! my-vector 1 42)  ; Sets the second element to 42
my-vector

Wynik: #(1 42 3)

Sprawdzanie wektorów

Procedura vector? sprawdza, czy dana wartość jest wektorem.

(vector? (vector 1 2 3))  ; Checks if #(1 2 3) is a vector
(vector? 42)              ; Checks if 42 is a vector

Wynik:

(vector? (vector 1 2 3)) zwraca #t (true)
(vector? 42) zwraca #f (fałsz)

Wektory i zachowanie podczas przekazywania przez referencjeNa schemacie wektory można modyfikować i przekazywać przez odniesienie. Oznacza to, że gdy przekazujesz wektor do funkcji, funkcja może bezpośrednio modyfikować oryginalny wektor. Wszelkie zmiany dokonane w wektorze wewnątrz funkcji zostaną odzwierciedlone również poza funkcją. To zachowanie jest przydatne do wydajnego udostępniania i aktualizowania danych w wielu funkcjach, ale wymaga również ostrożności, aby uniknąć niezamierzonych skutków ubocznych.

Przykład: modyfikowanie wektora w funkcji

Oto przykład pokazujący, jak wektory są przekazywane przez referencję i modyfikowane:

(define (modify-vector vec index new-value)
  (vector-set! vec index new-value))  ; Updates the vector at the specified index

(define my-vector (vector 10 20 30))
(modify-vector my-vector 1 99)         ; Modifies the second element to 99
my-vector                              ; The original vector is now updated

Wynik: #(10 99 30)

Wyjaśnienie krok po kroku

Utwórz wektor: my-vector jest inicjowany wartościami 10, 20 i 30.
Przejście do funkcji: my-vector jest przekazywane do modify-vector wraz z indeksem i nową wartością do aktualizacji.
Modyfikuj w funkcji: Procedura vector-set! aktualizuje wartość pod określonym indeksem bezpośrednio w oryginalnym wektorze.
Odzwierciedlaj zmiany: Ponieważ wektory są przekazywane przez odniesienie, zmiany dokonane w funkcji są odzwierciedlane w oryginalnym wektorze.

Konsekwencje przekazywania przez odwołanie

Wydajność: Przekazywanie wektorów przez referencje jest wydajne, ponieważ pozwala uniknąć kopiowania dużych struktur.
Skutki uboczne: Zachowaj ostrożność podczas udostępniania wektorów między funkcjami, aby uniknąć niezamierzonych modyfikacji udostępnianych danych.

Operacje na wektorach

Scheme udostępnia kilka wbudowanych procedur do pracy z wektorami, w tym:

vector-length: Zwraca liczbę elementów wektora.
vector->list: Konwertuje wektor na listę.
list->vector: Konwertuje listę na wektor.

(vector-length (vector 1 2 3))         ; Returns 3
(vector->list (vector 1 2 3))          ; Converts vector to list: (1 2 3)
(list->vector (list 1 2 3))            ; Converts list to vector: #(1 2 3)

Wynik:

(vector-length (vector 1 2 3)) zwraca 3
(vector->list (vector 1 2 3)) zwraca (1 2 3)
(list->vector (list 1 2 3)) zwraca #(1 2 3)

Zagnieżdżone wektory

Wektory na schemacie mogą zawierać inne wektory jako elementy, tworząc strukturę zagnieżdżoną.

(define nested-vector (vector (vector 1 2) (vector 3 4) (vector 5)))

Tworzy wektor składający się z trzech elementów, z których każdy sam jest wektorem.

Wynik: #(#(1 2) #(3 4) #(5))

Dostęp do danych zagnieżdżonych

Aby uzyskać dostęp do elementów w zagnieżdżonym wektorze, użyj vector-ref wielokrotnie, aby poruszać się po strukturze.

Przykład: uzyskiwanie dostępu do elementów

(vector-ref nested-vector 0)              ; Retrieves the first element: #(1 2)
(vector-ref (vector-ref nested-vector 0) 1) ; Retrieves the second element of the first vector: 2

Podsumowanie

Wektory na schemacie to indeksowane struktury danych o stałym rozmiarze.
Użyj vector, aby utworzyć wektor, vector-ref, aby uzyskać dostęp do elementów i vector-set!, aby zaktualizować elementy.
Wbudowane procedury, takie jak vector-length, vector->list i list->vector umożliwiają elastyczne operacje.
Zagnieżdżone wektory pozwalają na tworzenie złożonych, hierarchicznych struktur danych.

Listy Listy stowarzyszeń (alistów)