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Common Lisp 自作関数・マクロ紹介

Last updated at Posted at 2023-02-08

plot

(ql:quickload :plot/vega)

(defun plot (lst)
    (plot:plot
     (vega:defplot plot
       `(:data ,(plot-list-to-plist lst)
         :mark line
         :width 480
         :heigth 320
         :encoding (:x (:field :x
                        :type :quantitative)
                    :y (:field :y
                        :type :quantitative))))))

(defun plot-list-to-plist (lst)
  `(:x ,(make-array (length lst) :initial-contents (qutimes (i (length lst)) i))
    :y ,(make-array (length lst) :initial-contents lst)))

(plot '(1 2 3 4 5)) ; plotが表示される

pythonで言うところのmatplotlib.pyplotに相当する関数。plot/vegaというパッケージを利用。listをplistに変換しないといけない点に注意。シンプルなプロット以外にも、ヒストグラム等いろいろな種類がある。コード内のqutimesも自作マクロで、後述。
vegaパッケージ内で利用できるデータ数がコード内で指定されているため、大量のデータを扱うときにsetq等で扱えるデータ数を変更するということができない。(ql:where-is-system :plot)で返るディレクトリ配下の、src/vega/plot.lispの109行目あたりにある50000という定数を大きくすることを推奨 (例えば500000くらいに)。
py4clからpyplotの呼び出しも試したのだけれど、プロットウィンドウが閉じなくなる等の不具合があったので、利用を諦めた。

qutimes

(defmacro qutimes (count &body body)
  (let ((i (car count))
        (stop (cadr count))
        (acc (gensym)))
    `(labels ((rev (,i ,acc)
                (if (< ,i ,stop)
                    (rev (1+ ,i) (cons (progn ,@body) ,acc))
                    (reverse ,acc))))
       (rev 0 nil))))

(qutimes (i 5)
  (+1 i)) ; (1 2 3 4 5)

pythonのnp.arange(0, x, 1)のような挙動をするマクロ。与えられた数まで0から1つずつ値を取っていって何かしらの処理を行い、その返り値で構成されたリストを返す。上記の例で言えば、pythonの[1 + x for x in np.arange(0, 5, 1)]と同じ。
挙動がdotimesと似ていて、各ステップの返り値を溜め込むという要素がqueueっぽいので、qutimesという名前にした。

qulist

(defmacro qulist (lst &body body)
  (let ((symbol (car lst))
        (for (cadr lst))
        (ls (gensym))
        (acc (gensym)))
    `(labels ((rev (,ls ,acc)
                (if (consp ,ls)
                    (rev (cdr ,ls)
                         (let ((,symbol (car ,ls)))
                           (cons (progn ,@body) ,acc)))
                    (reverse ,acc))))
       (rev ,for nil))))

(qulist (elm '(1 2 3 4 5))
  (1+ elm)) ; (2 3 4 5 6)

pythonのリスト内包表記のような挙動をするマクロ。与えられたリストから1つずつ値を取っていって何かしらの処理を行い、その返り値で構成されたリストを返す。上記の例で言えば、pythonの[elm + 1 for elm in [1, 2, 3, 4, 5]]と同じ。
挙動がdolistと似ていて、かつリストの返り値を溜め込むという要素がqueueっぽいので、qulistという名前にした。

fstr

(ql:quickload :cl-ppcre)

(defmacro fstr (str)
  (labels ((peel (str) (subseq str 1 (1- (length str)))))
    (let ((symbols (mapcar #'(lambda (str)
                               (let ((val (read-from-string str)))
                                 (cond ((stringp val) str)
                                       ((symbolp val) val)
                                       (t val))))
                           (mapcar #'peel (cl-ppcre:all-matches-as-strings "{.*?}" str))))
          (format (cl-ppcre:regex-replace-all "{.*?}" str "~A")))
      `(format nil ,format ,@symbols))))

(let ((hoge "hOgE")
      (piyo 'pIyO)
      (fuga (+ 1 2)))
  (fstr "{hoge}/{piyo}/{fuga}")) ; hOgE/PIYO/3

pythonのf文字列のような挙動をするマクロ。シンボルが大文字で表示される点と、:を用いた制御ができない点には注意。

let-if

(defmacro let-if (test symbols bindings &body body)
  `(multiple-value-bind ,symbols
       (if ,test
           (values ,@(car bindings))
           (values ,@(cadr bindings)))
     ,@body))

(let-if (> 10 0) (x y) (("Plus" (+ 1 2)) ("Minus" 'hoge))
  (print x)
  (print y)) ; "Plus" 3

bindingsのcar部分に条件が真の場合の値を、cdar部分に条件が偽の場合の値を入れる。
python等の手続き型言語であれば

if 10 > 0:
    x = "Plus"
    y = 1 + 2
else:
    x = "Minus"
    y = "hoge"
print(x)
print(y)

のように一般的に書ける処理でも、Lispだと

(if (> 10 0)
  (let ((x "Plus")
        (y (+ 1 2)))
    (print x)
    (print y))
  (let ((x "Minus")
        (y 'hoge))
    (print x)
    (print y)))

のように、if分岐ごとにletで束縛して、それぞれに処理 ((print x) (print y)) を書かないといけない (はず)。このlet-ifを利用すれば、条件ごとの束縛を一括して記述できる。引数の渡し方に少しクセがあるのはご愛嬌。

let-case

(defmacro let-case (keyform symbols bindings &body body)
  `(multiple-value-bind ,symbols
       (case ,keyform
         ,@(qulist (bind bindings)
             `(,(car bind) (values ,@(cdr bind)))))
       ,@body))

(let ((hoge 10))
  (let-case hoge (x y) ((5 0 0) (10 100 100))
    (print (+ x y)))) ; 200

let-ifcase版。bindingsの各リストの最初の値が判定用。それに続く値が,@で分解・分配されて、束縛される。

let-cond

(defmacro let-cond (symbols bindings &body body)
  `(multiple-value-bind ,symbols
       (cond ,@(qulist (bind bindings)
                 `(,(car bind) (values ,@(cdr bind)))))
     ,@body))

(let-cond (x y) (((= 3 5) 3 (+ 2 3))
                 ((= 1 1) "Hoge" 'hoge))
  (list x y)) ; ("Hoge" HOGE)

let-ifcond版。bindingsの各リストの最初の値が判定用。それに続く値が,@で分解・分配されて、束縛される。

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