Особенности Scheme OTUS
2026-03-10 21:45 Diff

Языки программирования предназначены не только для создания игр, бизнес-приложений и иных программ. Они довольно часто применяются в области обработки данных. Это привело к тому, что в мире IT появились совершенно новые виды ЯП. Они специализируются в научной области и предназначаются для выполнения определенных задач. Пример – анализ и визуализация массивов данных.

Огромным спросом в этой сфере пользуется язык Scheme. О нем и зайдет речь далее. Предстоит разобраться с его особенностями, преимуществами и недостатками. Предложенные сведения помогут понять, стоит ли вообще учить The Scheme.

The Scheme – это диалект Lisp. Пользуется огромным спросом у программистов и аналитиков. Минималистичный вариант Лисп, предоставляющий разработчикам компактный базовый язык, а также мощный пакет инструментов для его расширения.

Появился в 1975 году. Его создателями стали Гай Стил и Джеральд Сассмен. Данный язык имеет стандартизацию IEEE Standard for the Scheme Programming Language 1995 года. Существую несколько фактических стандартов RnRS.

Ключевые особенности

The Scheme – один из нескольких популярных диалектов Лисп. Он отличается от них следующими чертами:

  1. Минималичность. Язык основан на лимбда-исчислениях. Оно применяется для получения основной части синтаксиса (11 из 23 конструкций).
  2. Область видимости. Она будет статической лексической. Здесь имя переменной будет относиться к самой локальной области видимости, что способствует созданию и интерпретации кода за пределами контекста.
  3. Блоки, выраженные всего тремя конструкциями. К ним относят let, letrec, а также let*.
  4. Грамотная хвостовая рекурсия, за счет которой можно вести запись итеративных алгоритмов более идиоматично. Оптимизация будет поддерживать бесконечное множество активных вызовов.
  5. Продолжения, представленные в виде объектов первого класса. Реализация осуществляется через процедуру call-with-current-continuation.
  6. Общее пространство, используемое не только для процедур, но и для переменных.

Это – отличный вариант Lisp для начинающих. Он достаточно прост в освоении даже теми, кто раньше не имел никаких дел с разработкой.

Сферы применения

The Scheme – узконаправленный диалект Лисп. Он используется в американских ВУЗах и школьных образовательных учреждениях. С его помощью познаются основы процедурной разработки. С другими базовыми языками подобный прием не работает – они не позволят полностью погрузиться в процесс.

В «обычной» жизни, за пределами обучения, The Schemer (диалект Lisps) не имеет определенной сферы применения. Он используется преимущественно для продолжения проектов студентов или программистов-новичков, а также выпуска пробных релизов в процедурной разработке.

Причинами данного явления являются следующие моменты:

  • размер написанного исходного кода;
  • вероятные трудности при отладке и поиске ошибок в приложении;
  • отсутствие функциональных преимуществ по сравнению с другими диалектами Lisp.

В своем первоначальном виде ЯП для опытных программистов не подходит. Можно воспользоваться интерпретаторами Bigloo или Racket, которые расширяют стандартные возможности «Схемы», включая синтаксис. С их помощью удается обогатить функционал, получив доступ к визуализации, работе с массивами и матрицами, взаимодействию с другими языками.

Синтаксис

Синтаксис все the language нельзя назвать «стандартным». Он базируется на принципе «действие – предмет». Каждая конечная фраза тут – это объект, окруженный круглыми скобками с двух сторон.

Если провести аналогию с русским языком, то синтаксис не вызовет затруднений. Последовательности здесь нередки:

  • сложить три и пять;
  • найти произведение 1, 2 и 3;
  • купить батон в булочной.

Если представить сказанное в the code, написанном на «Схеме», получится следующая запись:

  • (+ 3 5);
  • (* 1 2 3);
  • (купить батон в булочной).

Поддерживается и более сложная запись. Пример – купи в булочной батоны: два и еще один. Выглядит это так: (купи в булочной батоны (+ 2 1)).

Переменная в ЯП будет задана по схеме: (define имя <изначальное значение>). Функция имеет такой формат: (define (имя параметр параметр ….) тело_функции).

The Scheme предлагает несколько готовый «глаголов»-действий:

  • read – используется для того, чтобы считывать имена;
  • display – непосредственное отображение информации на дисплее устройства;
  • newline – вывод перевода строки.

Разобраться с The Scheme не так трудно, если постараться. Он с легкостью осваивается теми, кто уже имел дело с Lisp.

О реализациях

Сред разработки изучаемого ЯП достаточно много. Большинство документации по ним идут на английском языке. На русском материалов мало, обычно они являются лишь своеобразным введением в основы разработки.

Наиболее распространенными реализациями являются:

  1. Racket. Наиболее полная реализация. Она предусматривает удобную пользователю среду под названием The Dr.Scheme. Используется на всех популярных компьютерных платформах – Linux, Mac OS и Windows.
  2. Bigloo. Достаточно полный и функциональный вариант. Используется на платформах Линукс и Виндовс.
  3. LispMe. Реализация, которая не слишком популярна среди современных программистов. Является компактной версией для операционных систем Palm OS.
  4. GNU Guile. Распространенный вариант от крупного проекта CNU. Он используется в приложениях, работающих в The GNU Guix. Доступа не только для GNU, но и для Linux. Поддерживает опцию компиляции.

Наиболее быстрым компилятором является Gambit-C. Выбрать можно любой из перечисленных вариантов реализаций.

Базовый синтаксис

Вот базовые конструкции The Scheme, которые должен знать любой, кто хочет писать на данном ЯП:

Задание переменных производится при помощи такой записи: .

В качестве дополнительных конструкций в программном коде встречаются формы записей:

.

Функция repeat

Отдельно стоит изучить функцию repeat. Она позволяет повторить операцию, которая должна быть реализована несколько раз. Для того, чтобы обработать то или иное действие всего один раз, оно прописывается в коде единожды:

Для двукратного выполнения код повторяется дважды:

Это частные случаи, которые на практике встречаются крайне редко. Обычно операции приходится повторять снова и снова. Для этого используется специальная функция. Она будет носить имя repeat. Включает в себя всего один параметр – количество запросов. Алгоритм функционирования окажется следующим:

  1. Выполнить операцию.
  2. Вызвать функцию repeat с количеством повторов, уменьшенным на единицу.

В программном коде это выглядит так:

В качестве наглядного примера используется функция возведения в степень. Данная процедура может быть интерпретирована сразу несколькими способами:

(define (factorial n)

  (if (= n 0)

      1

      (* n (factorial (- n 1)))))

Но это еще не все, что требуется знать для грамотного применения The Scheme на первых порах. Каждому разработчику необходимо разобраться с блочной структурой.

Блочная структура

ЯП использует всего три типа блоков. Каждый предусматривает свои ключевые особенности и нюансы. Блоки могут быть вложенными. Они позволяют создавать более сложные блочные структуры согласно потребностям разработки. Такая концепция при работе с локальными привязками снижает риск возникновения конфликта пространств имен.

Let* допускает ссылки привязок на переменные, определенные в той же конструкции:

Letrec используется для обеспечения возможности привязки взаимно рекурсивных процедур друг к другу:

.

Все операции, прописанные в блоке letrec, могут ссылаться друг на друга по имени, на значение ранее определенных переменных. А вариант let-формы, типа named let обладает идентификатором после ключевого слова let. За счет этого происходит связывание переменной с аргументом процедуры, имя которой служит заданным идентификатором. Ее тело – это тело формы let.

(let loop ((n 1))    (if (> n 10)) ‘()       (cons n           (loop (+ n 1))) ===> (1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)

Данный фрагмент – это пример обычного счетчика. Любая процедура, созданная в The Scheme, является объектом первого класса.

Как выучить

Рассмотренный ЯП не слишком популярен, но тем, кто занимается функциональной разработкой, он пригодится. Изучить его не слишком трудно. Можно заняться самообразованием и найти видео-уроки, а также документацию на русском языке в Сети (или выучить английский и работать с первоисточниками). В ВУЗах и школах России Scheme не изучается – только за границей. Поэтому лучшим решением станет посещение специализированных компьютерных онлайн курсов. Пример – от образовательного центра OTUS.

Преимуществами такого подхода к изучению являются следующие моменты:

  1. Образовательный процесс в режиме «онлайн». Смотреть уроки можно с любого устройства через интернет.
  2. Сжатые сроки обучения. В зависимости от выбранного направления период учебы длится до 12 месяцев.
  3. Постоянное кураторство и продуманные интересные домашние задания.
  4. Помощь в формировании портфолио, а также богатый практический опыт.
  5. Подача материала. Предлагаемая информация с легкостью усваивается даже новичками, далекими от IT.

Дистанционные онлайн курсы – возможность освоить одновременно одну или несколько IT-профессий, научится процедурному и функциональному программированию, а также подтвердить приобретенные навыки специальным электронным сертификатом.

Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus! 

Также, возможно, вам будут интересны следующие курсы: