替换子序列的标准功能

时间:2014-06-03 09:16:17

标签: function replace lisp common-lisp sequence

我经常需要将某些元素的子序列替换为相同类型的另一个序列,但可能具有不同的长度。实现这样的功能不是挑战,这就是我现在使用的:

(defun substitute* (new old where &key key (test #'eql))
  (funcall (alambda (rest)
             (aif (search old rest :key key :test test)
                  (concatenate (etypecase rest
                                 (string 'string)
                                 (vector 'vector)
                                 (list 'list))
                               (subseq rest 0 it)
                               new
                               (self (subseq rest (+ it (length old)))))
                  rest))
           where))

像这样工作:

CL-USER> (substitute* '(x y) '(z) '(1 z 5 8 y z))
(1 X Y 5 8 Y X Y)
CL-USER> (substitute* "green button" "red button"
                      "here are red indicator, red button and red wire")
"here are red indicator, green button and red wire"
CL-USER> (substitute* #(4) #(2 2) #(2 2 2 2 2))
#(4 4 2)

你看,它非常方便和有用,所以我觉得我正在重新发明轮子,它必须在标准库中,我只是不知道它的名字(有时名字不明显,你可以搜索对于filter而你需要的是set-difference)。

由于在清晰度和效率之间达成妥协:

(defun substitute* (new old where &key key (test #'eql))
  (let ((type (etypecase where
                (string 'string)
                (vector 'vector)
                (list 'list)))
        (new (coerce new 'list))
        (old (coerce old 'list))
        (where (coerce where 'list)))
    (coerce (funcall (alambda (rest)
                       (aif (search old rest :key key :test test)
                            (append (remove-if (constantly t) rest :start it)
                                    new
                                    (self (nthcdr (+ it (length old)) rest)))
                            rest))
                     where)
            type)))

1 个答案:

答案 0 :(得分:5)

我不认为这有任何标准功能。它比标准的replace函数族更复杂。那些可以破坏性地操作,因为你事先知道你可以逐个元素地替换。即使在这种情况下,有效地执行此操作仍然有些困难,因为列表和向量的访问时间非常不同,因此像subseq这样的通用函数可能会有问题。正如Rainer Joswig pointed out in a comment

  

很遗憾,对于序列中的许多算法而言   没有单一的有效实施。我经常看到有两个   版本,一个用于列表,一个用于向量,然后隐藏   在调度功能背后。对于黑客来说,一个简单的通用版本是   很好,但对于图书馆的功能,往往有不同   实现 - 如此处所示。

(事实上,在对某个库是否包含此函数进行一些研究时,我得到的第一个Google结果之一是关于Code Review的问题Generic sequence splitter in Common Lisp,其中Rainer和我都是有一些类似于这里的评论。)

列表的版本

但是,您的实现效率相当低,因为它会生成序列剩余部分的多个副本。例如,当您使用(z)替换(1 z 2 z 3 z)中的(x y)时,您首先制作(3 x y),然后将其复制到制作(2 x y 3 z y),然后你会在制作(1 x y 2 x y 3 x y)时复制它。你可能会更好地完成对序列的一次传递,确定要替换的子序列的索引,或者收集需要替换的位等等。你&# 39; ll可能想要列表和其他序列的单独实现。例如,您可以使用列表:

(defun splice-replace-list (old new list)
  (do ((new (coerce new 'list)) 
       (old-len (length old))
       (parts '()))
      ((endp list)
       (reduce 'append (nreverse parts) :from-end t))
    (let ((pos (search old list)))
      (push (subseq list 0 pos) parts)
      (cond 
        ((null pos)
         (setf list nil))
        (t 
         (push new parts)
         (setf list (nthcdr (+ old-len pos) list)))))))

如果您愿意,可以在这里进行一些优化。例如,您可以实现search-list,而不是返回所搜索序列的第一个实例的位置,可以返回头部的副本,直到该点和尾部开始将序列作为多个值,甚至是复制的头部,以及尾部序列之后,因为这是你真正感兴趣的,在这种情况下。此外,您可以通过不反转(reduce 'append (nreverse parts) :from-end t)来执行比parts更高效的操作,但使用反向追加。例如,

(flet ((xappend (l2 l1)
         (append l1 l2)))
  (reduce #'xappend '((5 6) (x y) (3 4) (x y))))
;=> (x y 3 4 x y 5 6)

我用一种有点势在必行的方式写了这个,但是如果你愿意,没有理由不能使用功能风格。请注意,并非所有Lisp实现都支持尾部调用优化,因此使用do可能更好,但您肯定不必这样做。这是一个功能更强大的版本:

(defun splice-replace-list (old new list)
  (let ((new-list (coerce new 'list))
        (old-len (length old)))
    (labels ((keep-going (list parts)
               (if (endp list)
                   (reduce 'append (nreverse parts) :from-end t)
                   (let* ((pos (search old list))
                          (parts (list* (subseq list 0 pos) parts)))
                     (if (null pos)
                         (keep-going '() parts)
                         (keep-going (nthcdr (+ old-len pos) list)
                                     (list* new-list parts)))))))
      (keep-going list '()))))

矢量

的版本

对于非列表,这更加困难,因为您没有特定的序列类型,而您应该将其用于结果。这就是像concatenate这样的函数需要结果类型参数的原因。您可以使用array-element-type获取输入序列的元素类型,然后使用make-array获取足够大的序列来保存结果。那个比较棘手的代码,会更复杂。例如,这是第一次尝试。它更复杂,但是你会得到一个非常接近原始矢量类型的结果:

(defun splice-replace-vector (old new vector &aux (new-len (length new)))
  (flet ((assemble-result (length parts)
           (let ((result (make-array length :element-type (array-element-type vector)))
                 (start 0))
             (dolist (part parts result)
               (cond
                 ((consp part)
                  (destructuring-bind (begin . end) part
                    (replace result vector :start1 start :start2 begin :end2 end)
                    (incf start (- end begin))))
                 (t
                  (replace result new :start1 start)
                  (incf start new-len)))))))
    (do ((old-len (length old))
         (total-len 0)
         (start 0)
         (indices '()))
        ((null start) (assemble-result total-len (nreverse indices)))
      (let ((pos (search old vector :start2 start)))
        (cond 
          ((null pos)
           (let ((vlength (length vector)))
             (push (cons start vlength) indices)
             (incf total-len (- vlength start))
             (setf start nil)))
          (t
           (push (cons start pos) indices)
           (push t indices)
           (incf total-len (- pos start))
           (incf total-len new-len)
           (setf start (+ pos old-len))))))))
CL-USER> (splice-replace-vector '(#\z) '(#\x #\y) "12z")
"12xy"
CL-USER> (splice-replace-vector '(z) '(x y) #(x y))
#(X Y)
CL-USER> (splice-replace-vector '(z) '(x y) #(1 z 2 z 3 4 z))
#(1 X Y 2 X Y 3 4 X Y)
CL-USER> (splice-replace-vector '(#\z) #(#\x #\y) "1z2z34z")
"1xy2xy34xy"

如果您只想通过输入向量进行一次传递,则可以使用可调整数组作为输出,并附加到它。可调节阵列比固定大小的阵列具有更多的开销,但它确实使代码更简单。

(defun splice-replace-vector (old new vector)
  (do ((vlength (length vector))
       (vnew (coerce new 'vector))
       (nlength (length new))
       (result (make-array 0
                           :element-type (array-element-type vector)
                           :adjustable t
                           :fill-pointer 0))
       (start 0))
      ((eql start vlength) result)
    (let ((pos (search old vector :start2 start)))
      (cond
        ;; add the remaining elements in vector to result
        ((null pos)
         (do () ((eql start vlength))
           (vector-push-extend (aref vector start) result)
           (incf start)))
        ;; add the elements between start and pos to the result, 
        ;; add a copy of new to result, and increment start
        ;; accordingly
        (t 
         ;; the copying here could be improved with adjust-array,
         ;; and replace, instead of repeated calls to vector-push-extend
         (do () ((eql start pos))
           (vector-push-extend (aref vector start) result)
           (incf start))
         (loop for x across vnew
            do (vector-push-extend x result))
         (incf start (1- nlength)))))))

“通用”版本

使用这两个函数,您可以定义一个通用splice-replace来检查原始输入序列的类型并调用相应的函数:

(defun splice-replace (old new sequence)
  (etypecase sequence
    (list   (splice-replace-list   old new sequence))
    (vector (splice-replace-vector old new sequence))))
CL-USER> (splice-replace #(z) '(x y) #(1 z 2 z 3 4 z))
#(1 X Y 2 X Y 3 4 X Y)
CL-USER> (splice-replace '(z) #(x y) '(1 z 2 z 3 4 z))
(1 X Y 2 X Y 3 4 X Y)