文字列リテラルが無いLazy Kで黒魔術も力技も使わずにクワイン
Lazy Kで素直にクワインを作ったときのメモ。
Lazy Kとは
Lazy Kは、あのHaskellと同じ純粋(Pure)関数型(Functional)言語である。
`fxで、xにfを適用する。
関数はi、k、sの3つ。
- `ix=x
- ``kxy=x
- ```sxyz=``xz`yz
入出力は、0~255までのチャーチ数のリストで表現する。ストリームの終端は256。
入力にプログラムを適用した結果を出力とする。
クワインについて
クワインとは、自分自身のソースコードを出力するプログラムのこと。
自分自身のソースコードをソースコードの一部に埋め込むことはできないので、難しく感じるだろう。
そこで、「クワイン化」という操作を定義する。「Aをクワイン化する」とは、"Aをクワイン化する"という文字列を生成することである。「Aをクワイン化する」とは、Aの自由変数を自身の引用で置換することである。ここで、"Aをクワイン化する"をクワイン化すると、"「Aをクワイン化する」をクワイン化する"となる。この文字列を解釈すると、「解釈する文字列(プログラム)」と、「解釈の結果(出力)」がまったく等しくなる。これがクワインである。
実装の前に
クワインはこのような形になる。
`[quine]"quine"
quineは、前述のクワイン化を行う関数である。しかし、Lazy Kには文字列リテラルは存在しないため、実際はこのような形になる。
`[quine][code]
quineは"codeにquineを適用する"という文字列を生成する関数。codeはLazy Kのコードで、かつcodeから構文解析する前のcodeを再現できることが要求される。
それを満たすのが、チャーチ数のリストである。「`」、「s」、「k」、「i」に0~3のチャーチ数を対応させる。
全体のコード量を減らすために、最もよく出てくる「`」に最もコードが短い1、「s」に0、kに2、そして最も出現しにくいiに最もコードが長い3を割り当てている。
実際に作る
Scheme→Lazy Kのコンパイラを使用する。(http://esoteric.sange.fi/essie2/download/からダウンロードしよう)
(load "lazier.scm") (load "prelude.scm") (load "prelude-numbers.scm")
文字列を結合する関数をあらかじめ定義しておく。
(lazy-def '(++ self xs ys) '(s (null? xs) (o (cons (car xs)) (self (cdr xs))) ys))
main
(lazy-def '(main input) '(s (o (Y ++) (Y show)) (Y quote-show) code))
codeにshowとquote-showを適用してくっつけるだけ。
`k```s``s`k```sii``s`k``s`k`s``s`ks``si`k`k`k`ki``s`k`s``s`ks```ss`s``s`ks``s`kk ``s`ks``s`k`si```ss`si`kk`kk``s``s`ksk`k``si`k`ki``sii```sii``s`k[show]``sii```s ii``s`k[quote-show]``sii[code]
showはチャーチ数のリストを`、s、k、iの列にする。
(lazy-def 'syms '(cons 115 (cons 96 (cons 107 (cons 105 ()))))) (lazy-def '(show self input) '(if (null? input) () (cons (nth (car input) syms) (self (cdr input)))))
``s`k`s``s``si`k`k`k`ki`k`kk``s`k`s``s`ks``s`k`si``s`kk``s`k``si`kk``s``s``si`kk `k``si`k`ki`k``s``si`k``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s `ksk```sii``s``s`ksk``s``s`kski`k``s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s` kski```s``siii``s``s`kski`k``s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k` `s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kski`k``s``si`k``s``s`ksk``s`k```sii` `s``s`kski``s``s`ksk```s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`kski`k`kk``s`k`s`kk``s``s `ksk`k``si`k`ki
quote-showは、チャーチ数のリストをチャーチ数のリストの表現に変換する。
(lazy-def 'f '(s o i (o (s o i (cons 96)) (cons 115)))) ; ``s``s (lazy-def 'g '(o (cons 96) (cons 107))) ;`k (lazy-def 'h '(s (o o (o (cons 96))) (o (cons 115)) (cons 107))) ;`ksk ;``s``si`k[a]`k[b] (lazy-def '(cons-show a b) '(o f (cons 105) (Y ++ (g a) (g b)))) (lazy-def 'quote-unit '(cons 96 ((s o i (cons 107)) end-of-output)) (lazy-def '(quote-n self origin) '(s cons (o self (o f h)) origin)) (lazy-def 'quote-nums '(s (o cons g) (Y quote-n) (cons 105 ()))) (lazy-def '(quote-show self input) '(if (null? input) quote-unit (cons-show (nth (car input) quote-nums) (self (cdr input)))))
``s`k`s``s``si`k`k`k`ki`k``s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s ``siii``s``s`kski`k````s``s`kski``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s` ksk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik`k```sii```sii``s``s`ks ki``s`k`s`k``s`k```s``s`kski``s`k```s``s`kski``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski` `s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s`k`s``si`k``s``s`ksk``s`k``s``s`ksk i``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`ksk``s``s`kskik``s`k`s``si`k`` s``s`ksk``s`k```sii``s``s`kski``s``s`ksk```s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`kskik ``s`k`s``s`k```sii``s`k``s`k`s``s`ks``si`k`k`k`ki``s`k`s``s`ks```ss`s``s`ks``s`k k``s`ks``s`k`si```ss`si`kk`kk``s``s`ksk`k``si`k`ki``sii``s`k``s`k`s``si`k``s`k`` s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s`k``s`k`s``si`k````` sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s`` s`kskik``s`k``si`kk``s``s``si`kk`k``si`k`ki`k```s``s`k``s``s`ks``s`kk``s`ks``s`k `sik`kk``s`k``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s ``s`kskik``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ksk```si i``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik```sii``s`k``s`k`s``s``s`ks``s`kk``s`ks``s`k`s ik`kk``s``s`ksk`k``s`k```s``s`kski``s`k```s``s`kski``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s `kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s`k`s``si`k``s``s`ksk``s`k``s` `s`kski``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`ksk``s``s`kskik```s``s`k ``s`ksk`s`k``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s` `s`kskik`s`k``s`k`s``si`k``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s ``s`ksk```sii``s``s`ksk``s``s`kskik``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s` `s`ksk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``sii``s``si`k``s``s `ksk``s`k```sii``s``s`kski``s``s`ksk```s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`kski`k`kk ``s`k`s`k``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s `kskik``s`k`s`k``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ks k```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s``s`ksk`k``si`k`ki
組み合わせるとこのようになる。
quine.scm
(load "lazier.scm") (load "prelude.scm") (load "prelude-numbers.scm") (lazy-def '(++ self xs ys) '(s (null? xs) (o (cons (car xs)) (self (cdr xs))) ys)) (lazy-def 'syms '(cons 115 (cons 96 (cons 107 (cons 105 ()))))) ; ['s', '`', 'k', 'i'] (lazy-def 'f '(s o i (o (s o i (cons 96)) (cons 115)))) ; ``s``s (lazy-def 'g '(o (cons 96) (cons 107))) ;`k (lazy-def 'h '(s (o o (o (cons 96))) (o (cons 115)) (cons 107))) ;`ksk ;``s``si`k[a]`k[b] (lazy-def '(cons-show a b) '(o f (cons 105) (Y ++ (g a) (g b)))) (lazy-def 'quote-unit '(cons 96 ((s o i (cons 107)) end-of-output))) (lazy-def '(quote-n self origin) '(s cons (o self (o f h)) origin)) (lazy-def 'quote-nums '(s (o cons g) (Y quote-n) (cons 105 ()))) (lazy-def '(quote-show self input) '(if (null? input) quote-unit (cons-show (nth (car input) quote-nums) (self (cdr input))))) (lazy-def '(show self input) '(if (null? input) () (cons (nth (car input) syms) (self (cdr input))))) (lazy-def '(main input) '(s (o (Y ++) (Y show)) (Y quote-show) code)) (print-as-unlambda (laze 'main))
`k```s``s`k```sii``s`k``s`k`s``s`ks``si`k`k`k`ki``s`k`s``s`ks```ss`s``s`ks``s`kk ``s`ks``s`k`si```ss`si`kk`kk``s``s`ksk`k``si`k`ki``sii```sii``s`k``s`k`s``s``si` k`k`k`ki`k`kk``s`k`s``s`ks``s`k`si``s`kk``s`k``si`kk``s``s``si`kk`k``si`k`ki`k`` s``si`k``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk```sii``s`` s`ksk``s``s`kski`k``s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii` `s``s`kski`k``s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ksk```sii ``s``s`kski```s``siii``s``s`kski`k``s``si`k``s``s`ksk``s`k```sii``s``s`kski``s`` s`ksk```s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`kski`k`kk``s`k`s`kk``s``s`ksk`k``si`k`ki ``sii```sii``s`k``s`k`s``s``si`k`k`k`ki`k``s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ks k``s``s`kski```s``siii``s``s`kski`k````s``s`kski``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk` `s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik`k```si i```sii``s``s`kski``s`k`s`k``s`k```s``s`kski``s`k```s``s`kski``s`k`s``si`k``s`k` `s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s`k`s``si`k``s``s`ks k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`ksk``s``s`kski k``s`k`s``si`k``s``s`ksk``s`k```sii``s``s`kski``s``s`ksk```s``s`kski``s``s`ksk`` `sii``s``s`kskik``s`k`s``s`k```sii``s`k``s`k`s``s`ks``si`k`k`k`ki``s`k`s``s`ks`` `ss`s``s`ks``s`kk``s`ks``s`k`si```ss`si`kk`kk``s``s`ksk`k``si`k`ki``sii``s`k``s` k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s`k`` s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`ksk i```s``siii``s``s`kskik``s`k``si`kk``s``s``si`kk`k``si`k`ki`k```s``s`k``s``s`ks` `s`kk``s`ks``s`k`sik`kk``s`k``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`k ski```s``siii``s``s`kskik``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`ksk``s` k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik```sii``s`k``s`k`s``s``s`ks``s `kk``s`ks``s`k`sik`kk``s``s`ksk`k``s`k```s``s`kski``s`k```s``s`kski``s`k`s``si`k ``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s`k`s``si`k``s ``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`ksk``s`` s`kskik```s``s`k``s`ksk`s`k``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`ks ki```s``siii``s``s`kskik`s`k``s`k`s``si`k``s``s`ksk``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s `k``s``s`kski``s``s`ksk```sii``s``s`ksk``s``s`kskik``s`k`s``si`k`````sii``s``s`k sk``s``s`kski`s``s`ksk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``si i``s``si`k``s``s`ksk``s`k```sii``s``s`kski``s``s`ksk```s``s`kski``s``s`ksk```sii ``s``s`kski`k`kk``s`k`s`k``s`k`s``si`k``s`k``s`k``s``s`kski``s``s`ksk``s``s`kski ```s``siii``s``s`kskik``s`k`s`k``s`k`s``si`k`````sii``s``s`ksk``s``s`kski`s``s`k sk``s`k``s``s`ksk```sii``s``s`kski```s``siii``s``s`kskik``s``s`ksk`k``si`k`ki``s ii[code]
[code]を、コードのチャーチ数のリストによる表現に置き換えればクワインの完成だ。
encode.hs
data Expr = Expr :$ Expr | I | K | S cons :: Expr -> Expr -> Expr cons a b = S :$ (S :$ I :$ (K :$ a)) :$ (K :$ b) church 's' = K :$ I church '`' = I church 'k' = S :$ (S :$ (K :$ S) :$ K) :$ I church 'i' = S :$ (S :$ (K :$ S) :$ K) :$ (S :$ (S :$ (K :$ S) :$ K) :$ I) end = (K :$ K) showUnlambda I = "i" showUnlambda K = "k" showUnlambda S = "s" showUnlambda (a :$ b) = "`" ++ showUnlambda a ++ showUnlambda b main = getContents >>= putStr . showUnlambda . foldr cons end . map church . filter (`elem` "`iks")
$ gosh -I./ quine.scm | tr -d "\n" | sed s/\\[code\\]// > prog.lazy
$ runhaskell encode.hs < prog.lazy | cat prog.lazy - > quine.lazy
$ ./lazyk quine.lazy > quine.lazy.out
$ md5sum quine.lazy quine.lazy.out
ハッシュ値が一致すれば成功。
ideoneで動くサンプル
http://ideone.com/ST3kF
