Lua基础小结（两个Lua程序示例）

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-02-22 12:18 865阅读 0赞

本篇文章作为Lua基础部分的一个小结，演示两个小程序，来表现Lua的不同特性。第一个例子说明Lua如何作为一门数据描述性语言使用。第2个例子，是一个马尔可夫链算法的实现。

**ps**：个人觉得书中的这一章有点莫名其妙，感觉两个例子也没有起到什么总结作用，反而感觉讲得有点云里雾里的。

# 1. 数据描述 #

在Lua的网站上保留了一个数据库，存储了世界上使用Lua的项目的一些示例代码。我们用一个结构体来表示数据库中的每一个条目，如下所示：

entry{
        title = "Tecgraf",
        org = "Computer Graphics Technology Group, PUC-Rio",
        url = "http://www.tecgraf.puc-rio.br/",
        contact = "Waldemar Celes",
        description = [[
            Tecgraf is the result of a partnership between PUC-Rio,
            the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro,
            and <a HREF="http://www.petrobras.com.br/">PETROBRAS</a>,
            the Brazilian Oil Company.
            Tecgraf is Lua's birthplace,
            and the language has been used there since 1993.
            Currently, more than thirty programmers in Tecgraf use
            Lua regularly; they have written more than two hundred
            thousand lines of code, distributed among dozens of
            final products.]]
    }

含有一系列这样条目的一个数据文件，居然也是一个Lua程序，它以table为参数去对函数*entry* 进行一系列调用。

我们要写一个程序将这些数据以HTML格式展示出来，这些数据就变成网页 http://www.lua.org/uses.html。 因为有很多项目，最终的页面先列出所有项目的主题，再展示每个项目的细节。如下所示，是程序的一个典型输出：

<html>
    <head><title>Projects using Lua</title></head>
    <body bgcolor="#FFFFFF">
    Here are brief descriptions of some projects around the
    world that use <a href="home.html">Lua</a>.
    <br>
    <ul>
    <li><a href="#1">Tecgraf</a>
    <li> <other entries>
    </ul>
    <h3>
    <a name="1" href="http://www.tecgraf.puc-rio.br/">Tecgraf</a>
    <br>
    <small><em>Computer Graphics Technology Group,
        PUC-Rio</em></small>
    </h3>
        Tecgraf is the result of a partnership between
        ...
        distributed among dozens of final products.<p>
    Contact: Waldemar Celes
    <a name="2"></a><hr>
    <other entries>
    </body></html>

为了读取数据，程序简单定义了*entry* ，然后用*dofile* 运行该数据文件。注意，我们必须遍历所有的条目两遍，第一次是为了获取主题列表，第二次来获取项目描述信息。一种方法是将所有的条目手收集到一个array中。但是，还有另一个比较吸引人的方法：运行这个数据文件两次，每次使用不同的*entry* 定义。下面我们使用第二种方法。

首先，我们定义一个格式化写入的函数：

function fwrite (fmt, ...)
        return io.write(string.format(fmt, ...))
    end

函数*writeheader* 简单的写入page header，如下：

function writeheader()
        io.write([[
            <html>
            <head><title>Projects using Lua</title></head>
            <body bgcolor="#FFFFFF">
            Here are brief descriptions of some projects around the
            world that use <a href="home.html">Lua</a>.
            <br>
        ]])
    end

*entry* 的第一个定义，将每一个项目主题写入到list中为一个条目，参数*o*  是描述项目的table：

function entry1 (o)
        count = count + 1
        local title = o.title or '(no title)'
        fwrite('<li><a href="#%d">%s</a>\n', count, title)
    end

如果*o.title* 为**nil** （也就是说这个域没有被提供），函数使用一个固定的"(no title)"。

*entry* 的第二个定义如下，写入一个项目的所有有用数据。有一点复杂，因为所有的选项都是可选的。（HTML中使用双引号，为了避免跟HTML冲突，我们在程序中使用单引号）。

function entry2 (o)
        count = count + 1
        fwrite('<hr>\n<h3>\n')
        local href = o.url and string.format(' href="%s"', o.url) or ''
        local title = o.title or o.org or 'org'
        fwrite('<a name="%d"%s>%s</a>\n', count, href, title)
        if o.title and o.org then
            fwrite('<br>\n<small><em>%s</em></small>', o.org)
        end
        fwrite('\n</h3>\n')
        if o.description then
            fwrite('%s<p>\n',
                    string.gsub(o.description, '\n\n+', '<p>\n'))
        end
        if o.email then
            fwrite('Contact: <a href="mailto:%s">%s</a>\n',
                    o.email, o.contact or o.email)
        elseif o.contact then
            fwrite('Contact: %s\n', o.contact)
        end
    end

最后一个函数*writetail* ，写page tail。

function writetail ()
        fwrite('</body></html>\n')
    end

主程序如下所示。程序打开页面，加载数据文件，用*entry* 的第一个定义（entry1）来创建主题列表，然后重置计数器，再用*entry* 的第二个定义（entry2）来运行数据文件，最后关闭页面。

local inputfile = 'db.lua'
    writeheader()
    count = 0
    f = loadfile(inputfile) -- loads data file
    entry = entry1 -- defines 'entry'
    fwrite('<ul>\n')
    f() -- runs data file
    fwrite('</ul>\n')
    count = 0
    entry = entry2 -- redefines 'entry'
    f() -- runs data file again
    writetail()

汇总了一下上面的程序代码如下：

function fwrite (fmt, ...)                                                                                                                                                                                                                                                    
        return io.write(string.format(fmt, ...))
    end
    
    function writeheader()
        io.write([[
        <html>
        <head><title>Projects using lua</title></head>
        <body bgcolor="#FFFFFF">
        Here are brief description of some projects around the world
        that use <a href="home.html">Lua</a>.
        <br>
        ]])
    end
    
    function entry1 (o) 
        count = count + 1 
        local title = o.title or '(no title)'
        fwrite('<li><a href="#%d">%s</a>\n', count, title)
    end
    
    function entry2 (o) 
        count = count + 1 
        fwrite('<hr>\n<h3>\n')
        local href = o.url and string.format(' href="%s"', o.url)
        local title = o.title or o.org or 'org'
        fwrite('<a name="%d"%s>%s</a>\n', count, href, title)
        if o.title and o.org then
            fwrite('<br>\n<small><em>%s</em></small>', o.org)
        end 
        fwrite('\n</h3>\n')
        if o.description then
            fwrite('%s<p>\n',
                    string.gsub(o.description, '\n\n+', '<p>\n'))
        end 
        if o.email then
            fwrite('Contact: <a href="mailto:%s">%s</a>\n',
                    o.email, o.contact or o.email)
        elseif o.contact then
            fwrite('Contact: %s\n', o.contact)
        end 
    end
    
    function writetail ()
        fwrite('</body></html>\n')
    end
    
    local inputfile = 'db.lua'
    writeheader()
    count = 0
    f = loadfile(inputfile) -- loads data file
    entry = entry1 -- defines 'entry'
    fwrite('<ul>\n')
    f() -- runs data file
    fwrite('</ul>\n')
    count = 0
    entry = entry2 -- redefines 'entry'
    f() -- runs data file again
    writetail()

db.lua文件的内容如下：

entry{                                                                                                                                                                                                                                                                        
          title = "Tecgraf",
          org = "Computer Graphics Technology Group, PUC-Rio",
          url = "http://www.tecgraf.puc-rio.br/",
          contact = "Waldemar Celes",
          description = [[
            TeCGraf is the result of a partnership between PUC-Rio,
            the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro,
            and <A HREF="http://www.petrobras.com.br/">PETROBRAS</A>,
            the Brazilian Oil Company.
            TeCGraf is Lua's birthplace,
            and the language has been used there since 1993.
            Currently, more than thirty programmers in TeCGraf use
            Lua regularly; they have written more than two hundred
            thousand lines of code, distributed among dozens of
            final products.]]
          }   
    entry{
          title = "Tecgraf_02",
          org = "Computer Graphics Technology Group, PUC-Rio, the 2nd entry",
          url = "http://www.tecgraf.puc-rio.br/, the 2nd entry",
          contact = "Waldemar Celes 02",
          description = [[
            This is the 2nd entry,
            TeCGraf is the result of a partnership between PUC-Rio,
            the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro,
            and <A HREF="http://www.petrobras.com.br/">PETROBRAS</A>,
            the Brazilian Oil Company.
            TeCGraf is Lua's birthplace,
            and the language has been used there since 1993.
            Currently, more than thirty programmers in TeCGraf use
            Lua regularly; they have written more than two hundred
            thousand lines of code, distributed among dozens of
            final products.]]
          }

运行结果如下：

![20130526192300560][]

# 2. 马尔可夫链算法 #

第2个例子是马尔可夫链算法的实现.这个程序基于文本中的前n个词来生成随机的文本，这里我们假设n为2。

程序的第一部分，读取基本文本，并创建一个table，每两个单词为一个前缀，将基本文本中在该前缀之后的单词（可能有多个）存入table中。创建完该table后，程序用这个table去随机生成文本，每个前缀后的单词出现的概率跟在基本文本中大致相同。这样，我们就得到一个相当随机的文本。

我们会把两个单词用一个空格“ ”链接起来，编码为前缀：

function prefix (w1, w2)
        return w1 .. " " .. w2
    end

我们使用字符串 NOWORD("\\n")来初始化前缀单词，并且标记文本的结尾。例如：

the more we try the more we do

生成的table将会是：

{ ["\n \n"] = {"the"},
      ["\n the"] = {"more"},
      ["the more"] = {"we", "we"}, -- 有两处"the more we" 
      ["more we"] = {"try", "do"}, -- 两处"more we try", "more we do"
      ["we try"] = {"the"},
      ["try the"] = {"more"},
      ["we do"] = {"\n"},
    }

程序将它的table保存到变量statetab中。我们用下面的函数在这个table的前缀list中插入一个新的单词

function insert (index, value)
        local list = statetab[index]
        if list == nil then
            statetab[index] = {value}
        else
            list[#list + 1] = value
        end
    end

它首先检查这个前缀是否有list了；如果么有，那么用这个新值创建一个新的list；否则，就将这个新值插入到已存在的list的末尾。

要创建statetab这个table，我们保存两个变量，w1 和 w2，保存最后读取的两个单词。每读取一个新的单词，我们就将它添加到与w1-w2关联的list中，然后update一下w1和w2。

创建完这个table后，程序开始用MAXGEN个单词来生成文本。首先，它重新初始化w1和w2。然后，对每个前缀，它从合法的下一个单词的list中随机选取一个，打印这个单词，然后update下w1和w2.   下面是完整版的程序。

-- Auxiliary definitions for the Markov program
    
    function allwords ()
        local line = io.read() -- current line
        local pos = 1 -- current position in the line
        return function () -- iterator function
            while line do -- repeat while there are lines
                local s, e = string.find(line, "%w+", pos)
                if s then -- found a word?
                    pos = e + 1 -- update next position
                    return string.sub(line, s, e) -- return the word
                else
                    line = io.read() -- word not found; try next line
                    pos = 1 -- restart from first position
                end
            end
            return nil -- no more lines: end of traversal
        end
    end
    
    function prefix (w1, w2)
        return w1 .. " " .. w2
    end
    
    local statetab = {}
    
    function insert (index, value)
        local list = statetab[index]
        if list == nil then
            statetab[index] = {value}
        else
            list[#list + 1] = value
        end
    end
    
    
    -- The Markov program
    
    local N = 2
    local MAXGEN = 10000
    local NOWORD = "\n"
    
    -- build table
    local w1, w2 = NOWORD, NOWORD
    for w in allwords() do
        insert(prefix(w1, w2), w)
        w1 = w2; w2 = w;
    end
    insert(prefix(w1, w2), NOWORD)
    
    -- generate text
    w1 = NOWORD; w2 = NOWORD -- reinitialize
    for i=1, MAXGEN do
        local list = statetab[prefix(w1, w2)]
        -- choose a random item from list
        local r = math.random(#list)
        local nextword = list[r]
        if nextword == NOWORD then return end
        io.write(nextword, " ")
        w1 = w2; w2 = nextword
    end

运行结果如下：

![20130526205607058][]

水平有限，如果有朋友发现错误，欢迎留言交流

[20130526192300560]: /images/20220222/875cb543c31742f6b854bb13d6fd245f.png
[20130526205607058]: /images/20220222/580f064715fd4ca2ab752603b76c7077.png