assignment1.mdwn

   1 Reduction
   2 ---------
   3
   4 Find "normal forms" for the following (that is, reduce them as far as it's possible to reduce
   5 them):
   6
   7     1. (\x \y. y x) z
   8     2. (\x (x x)) z
   9     3. (\x (\x x)) z
  10     4. (\x (\z x)) z
  11     5. (\x (x (\y y))) (\z (z z))
  12     6. (\x (x x)) (\x (x x))
  13     7. (\x (x x x)) (\x (x x x))
  14
  15
  16 Booleans
  17 --------
  18
  19 Recall our definitions of true and false.
  20
  21         "true" defined to be `\t \f. t`
  22         "false" defined to be `\t \f. f`
  23
  24 In Racket, these can be defined like this:
  25
  26         (define true (lambda (t) (lambda (f) t)))
  27         (define false (lambda (t) (lambda (f) f)))
  28
  29 8. [8] Define a "neg" operator that negates "true" and "false".
  30 Expected behavior:
  31
  32     (((neg true) 10) 20)
  33
  34 evaluates to 20, and
  35
  36     (((neg false) 10) 20)
  37
  38 evaluates to 10.
  39
  40 9. [9] Define an "and" operator.
  41
  42 10. [10] Define an "xor" operator. (If you haven't seen this term before, here's a truth table:
  43
  44         true xor true = false
  45         true xor false = true
  46         false xor true = true
  47         false xor false = false
  48
  49 )
  50
  51 * 11. Inspired by our definition of boolean values, propose a data structure
  52 capable of representing one of the two values "black" or "white". If we have
  53 one of those values, call it a black-or-white-value, we should be able to
  54 write:
  55
  56         the-black-or-white-value if-black if-white
  57
  58 (where if-black and if-white are anything), and get back one of if-black or
  59 if-white, depending on which of the black-or-white values we started with. Give
  60 a definition for each of "black" and "white". (Do it in both lambda calculus
  61 and also in Racket.)
  62
  63 12. Now propose a data structure capable of representing one of the three values
  64 "red" "green" or "blue," based on the same model. (Do it in both lambda
  65 calculus and also in Racket.)
  66
  67
  68
  69 Pairs
  70 -----
  71
  72 Recall our definitions of ordered pairs.
  73
  74         the pair (x,y) is defined as `\f. f x y`
  75
  76 To extract the first element of a pair p, you write:
  77
  78         p (\fst \snd. fst)
  79
  80 Here are some defintions in Racket:
  81
  82         (define make-pair (lambda (fst) (lambda (snd) (lambda (f) ((f fst) snd)))))
  83         (define get-first (lamda (fst) (lambda (snd) fst)))
  84         (define get-second (lamda (fst) (lambda (snd) snd)))
  85
  86 Now we can write:
  87
  88         (define p ((make-pair 10) 20))
  89         (p get-first)   ; will evaluate to 10
  90         (p get-second)  ; will evaluate to 20
  91
  92 If you're bothered by having the pair to the left and the function that operates on it come second, think about why it's being done this way: the pair is a package that takes a function for operating on its elements as an argument, and returns the result of operating on its elemens with that function. In other words, the pair is also a function.
  93
  94 If you like, you can disguise what's going on like this:
  95
  96         (define lifted-get-first (lambda (p) (p get-first)))
  97         (define lifted-get-second (lambda (p) (p get-second)))
  98
  99 Now you can write:
 100
 101         (lifted-get-first p)
 102
 103 instead of:
 104
 105         (p get-first)
 106
 107 However, the latter is still what's going on under the hood.
 108
 109
 110 13. Define a "swap" function that reverses the elements of a pair.
 111 Expected behavior:
 112
 113         (define p ((make-pair 10) 20))
 114         ((p swap) get-first) ; evaluates to 20
 115         ((p swap) get-second) ; evaluates to 10
 116
 117 Write out the definition of swap in Racket.
 118
 119
 120 14. Define a "dup" function that duplicates its argument to form a pair
 121 whose elements are the same.
 122 Expected behavior:
 123
 124         ((dup 10) get-first) ; evaluates to 10
 125         ((dup 10) get-second) ; evaluates to 10
 126
 127 15. Define a "sixteen" function that makes
 128 sixteen copies of its argument (and stores them in a data structure of
 129 your choice).
 130
 131 16. Inspired by our definition of ordered pairs, propose a data structure capable of representing ordered tripes. That is,
 132
 133         (((make-triple M) N) P)
 134
 135 should return an object that behaves in a reasonable way to serve as a triple. In addition to defining the make-triple function, you have to show how to extraxt elements of your triple. Write a get-first-of-triple function, that does for triples what get-first does for pairs. Also write get-second-of-triple and get-third-of-triple functions.
 136
 137 17. Write a function second-plus-third that when given to your triple, returns the result of adding the second and third members of the triple.
 138
 139 You can help yourself to the following definition:
 140
 141     (define add (lambda (x) (lambda (y) (+ x y))))
 142
 143 18. [Super hard, unless you have lots of experience programming] Write a function that reverses the order of the elements in a list.