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 * Define a "neg" operator that negates "true" and "false".
  30
  31 Expected behavior:
  32
  33     (((neg true) 10) 20)
  34
  35 evaluates to 20, and
  36
  37     (((neg false) 10) 20)
  38
  39 evaluates to 10.
  40
  41 * Define an "and" operator.
  42
  43 * Define an "xor" operator.
  44 (If you haven't seen this term before, here's a truth table:
  45
  46     true xor true = false
  47     true xor false = true
  48     false xor true = true
  49     false xor false = false
  50
  51 )
  52
  53 * Inspired by our definition of boolean values, propose a data structure
  54 capable of representing one of the two values "black" or "white".
  55 If we have
  56 one of those values, call it a black-or-white-value, we should be able to
  57 write:
  58
  59         the-black-or-white-value if-black if-white
  60
  61 (where if-black and if-white are anything), and get back one of if-black or
  62 if-white, depending on which of the black-or-white values we started with. Give
  63 a definition for each of "black" and "white". (Do it in both lambda calculus
  64 and also in Racket.)
  65
  66 * Now propose a data structure capable of representing one of the three values
  67 "red" "green" or "blue," based on the same model. (Do it in both lambda
  68 calculus and also in Racket.)
  69
  70
  71
  72 Pairs
  73 -----
  74
  75 Recall our definitions of ordered pairs.
  76
  77         the pair (x,y) is defined as `\f. f x y`
  78
  79 To extract the first element of a pair p, you write:
  80
  81         p (\fst \snd. fst)
  82
  83 Here are some defintions in Racket:
  84
  85         (define make-pair (lambda (fst) (lambda (snd) (lambda (f) ((f fst) snd)))))
  86         (define get-first (lamda (fst) (lambda (snd) fst)))
  87         (define get-second (lamda (fst) (lambda (snd) snd)))
  88
  89 Now we can write:
  90
  91         (define p ((make-pair 10) 20))
  92         (p get-first)   ; will evaluate to 10
  93         (p get-second)  ; will evaluate to 20
  94
  95 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.
  96
  97 If you like, you can disguise what's going on like this:
  98
  99         (define lifted-get-first (lambda (p) (p get-first)))
 100         (define lifted-get-second (lambda (p) (p get-second)))
 101
 102 Now you can write:
 103
 104         (lifted-get-first p)
 105
 106 instead of:
 107
 108         (p get-first)
 109
 110 However, the latter is still what's going on under the hood.
 111
 112
 113 13. Define a "swap" function that reverses the elements of a pair.
 114 Expected behavior:
 115
 116         (define p ((make-pair 10) 20))
 117         ((p swap) get-first) ; evaluates to 20
 118         ((p swap) get-second) ; evaluates to 10
 119
 120 Write out the definition of swap in Racket.
 121
 122
 123 14. Define a "dup" function that duplicates its argument to form a pair
 124 whose elements are the same.
 125 Expected behavior:
 126
 127         ((dup 10) get-first) ; evaluates to 10
 128         ((dup 10) get-second) ; evaluates to 10
 129
 130 15. Define a "sixteen" function that makes
 131 sixteen copies of its argument (and stores them in a data structure of
 132 your choice).
 133
 134 16. Inspired by our definition of ordered pairs, propose a data structure capable of representing ordered tripes. That is,
 135
 136         (((make-triple M) N) P)
 137
 138 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.
 139
 140 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.
 141
 142 You can help yourself to the following definition:
 143
 144     (define add (lambda (x) (lambda (y) (+ x y))))
 145
 146 18. [Super hard, unless you have lots of experience programming] Write a function that reverses the order of the elements in a list.