Спискові вирази англ list comprehension синтаксична конструкція в деяких мовах програмування для створення списків засто

Спискові вирази (англ. list comprehension) — синтаксична конструкція в деяких мовах програмування, для створення списків застосуванням операцій над уже наявними списками. Вона відповідає математичній нотації побудови множини і замінює використання функцій map та filter.

Опис

Розгляньмо наступний приклад запису множини:

S=\{\,2\cdot x\mid x\in \mathbb {N} ,\ x^{2}>3\,\}

Це можна прочитати як, « $S$ множина всіх чисел виду „2 на $x$ “, де $x$ — елемент з множини натуральних чисел ( $\mathbb {N}$ ), такий що $x$ у квадраті більше, ніж $3$ .»

В мові Haskell такий запис множини можна відтворити таким списковим виразом:

s = [ 2*x | x <- [1..], x^2 > 3 ]

Тут список [1..] представляє $\mathbb {N}$ , x^2>3 представляє предикат, а 2*x — вихідний вираз.

Спискові вирази дають результати в означеному порядку (на відміну від членів множини) і можуть ґенерувати елементи за потребою, а не одразу весь список, дозволяючи таким чином, наприклад, попереднє означення членів нескінченної множини.

Історія

Мова програмування SETL (кінець 1960-тих) мала інструкції конструювання множин, і система комп'ютерної алґебри AXIOM (1973) мала подібні конструкції, які обробляли потоки, але вперше термін «comprehension» для таких конструкцій був використаний Родом Бурсталом та Джоном Дарлінґтоном в описі мови програмування NPL (1977).

Smalltalk block context messages, якими є спискові вирази, були в цій мові щонайменше з часів Smalltalk-80.

Робота Бурстала та Дарглінґтона з NPL вплинула на багато мов програмування протягом 1980-тих, але не всі з них включали спискові вирази. Винятком була впливова лінива чисто функціональна мова програмування , випущена в 1985-тому. Розроблена пізніше, теж цілком функціональна мова з лінивими обчисленнями Haskell, увібрала багато особливостей Міранди, включно з списковими виразами. Мова програмування Python теж зазнала сильного впливу лінивих функціональних мов і ввела спискові вирази. Чисті функціональні мови залишаються нішевими, у той час як Python став значно популярнішим і представив спискові вирази ширшій авдиторії.

Спискові вирази пропонувались як нотація запитів до баз даних і були реалізовані в мові запитів Kleisli.

Приклади в різних мовах програмування

Далі йтимуть приклади синтаксису спискових виразів у різних мовах програмування: Хоча в оригінальному прикладі використовується нескінченний список, виразити його можуть не всі мови, тому в деяких ми покажемо як використати підмножину $\{0,1,...,100\}$ замість підмножини $\mathbb {N}$ .

C#

var s = from x in Enumerable.Range(0, 100) where x * x > 3 select x * 2;

чи

var s = Enumerable.Range(0, 100).Where(x => x*x > 3).Select(x => x*2);

Ceylon

{ for (x in 0..100) if ( x**2 > 3) x * 2 }

Clojure

Clojure ґенерує нескінченні ліниві послідовності (подібно до Гаскеля, чи ґенераторів Пайтона). Використовуйте take щоб отримати перші N результатів нескінченної послідовности.

(take 20 (for [x (iterate inc 0) :when (> (* x x) 3)] (* 2 x)))

CoffeeScript

 (x * 2 for x in [0..20] when x*x > 3)

Common Lisp

Спискові вирази можуть виражатись за допомогою ключового слова collect макроса loop. Умови виражаються за допомогою if, як показано нижче:

(loop for x from 0 to 100 if (> (* x x) 3) collect (* 2 x))

Нескінченна лінива послідовність може створюватись різними способами, наприклад за допомогою об'єктів CLOS чи макросом yield.

Erlang

 S = [2*X || X <- lists:seq(0,100), X*X > 3].

F#

Вирази мають форму [for x in collection do ... yield expr] для списків та seq {for x in collection do ... yield expr} для послідовностей.

> seq { for x in 0..100 do if x*x > 3 then yield 2*x } ;; val it : seq<int> = seq [4; 6; 8; 10; ...]

Groovy

Groovy підтримує вирази для таких колекцій в Java як list, set, map.

s = (1..100).grep { it ** 2 > 3 }.collect { it * 2 }

Змінна «it» є скороченням неявного параметра замикання. Наступний код є еквівалентом попереднього

s = (1..100).grep { x -> x ** 2 > 3 }.collect { x -> x * 2 }

Haskell

s = [ 2*x | x <- [0..], x^2 > 3 ]

Raku

my @s = ($_ * 2 if $_ ** 2 > 3 for ^100);

чи:

my @s = gather { for ^100 { take 2 * $_ if $_ ** 2 > 3 } };

PowerShell

0..100 | Where {$_ * $_ -gt 3} | ForEach {$_ * 2}

Python

S = [2*x for x in range(101) if x**2 > 3]

Див. також

Оператор SELECT в SQL
Монади
Інші конструкції для обробки послідовностей:
Інші конструкції програмування, перенесені з математичних форм запису:

Посилання

Comprehensions, a query notation for DBPLs
The functional guts of the Kleisli query system

in The Free On-line Dictionary of Computing, Editor Denis Howe.
Trinder, Phil (1992). Comprehensions, a query notation for DBPLs. Proceedings of the third international workshop on Database programming languages: bulk types & persistent data, Nafplion, Greece. с. 55—68.
Wadler, Philip (1990). . Proceedings of the 1990 ACM Conference on LISP and Functional Programming, Nice. Архів оригіналу за 29 березня 2008. Процитовано 22 липня 2011.
Wong, Limsoon (2000). The Functional Guts of the Kleisli Query System. Proceedings of the fifth ACM SIGPLAN international conference on Functional programming. International Conference on Functional Programming. с. 1—10.

Haskell

The Haskell 98 Report, chapter 3.11 List Comprehensions [ 11 листопада 2020 у Wayback Machine.].
The Glorious Glasgow Haskell Compilation System User's Guide, chapter .
The Hugs 98 User's Guide, chapter .

OCaml

OCaml Batteries Included [ 26 червня 2011 у Wayback Machine.]
Language extensions introduced in OCaml Batteries Included [ 3 березня 2016 у Wayback Machine.]

Python

Python Reference Manual, chapter .
Python Enhancement Proposal PEP 202: List Comprehensions [ 16 травня 2008 у Wayback Machine.].
Python Reference Manual, chapter .
Python Enhancement Proposal PEP 289: Generator Expressions [ 6 вересня 2008 у Wayback Machine.].

Common Lisp

Implementation of a Lisp comprehension macro [ 19 липня 2011 у Wayback Machine.] by Guy Lapalme

Clojure

Clojure API documentation — for macro [ 22 липня 2011 у Wayback Machine.]

Axiom

Решта

SQL-подібні оператори над множинами в Python Cookbook [ 2 липня 2008 у Wayback Machine.] (англ.)
Обговорення генераторних списків та пов'язаних конструкцій в Scheme [ 28 липня 2020 у Wayback Machine.] (англ.)
Генераторні списки в різних мовах програмування [ 9 листопада 2020 у Wayback Machine.] (англ.)

[1] Comprehensions, a query notation for DBPLs

[2] The functional guts of the Kleisli query system