函数式编程和 J 编程语言 【已翻译100%】(1/3)

简介:

摘要:

这里是一个使用J编程语言作为例子对函数式编程所做的一个简要介绍. 用几个示例来向您展示函数式语言令人影响深刻的能力,以及它们在数学领域的应用. 讨论了使用J语言作为数学符号替代品.

主要领域:函数式编程,J编程语言.

关键词:函数式编程,J编程语言.

1 介绍

计算式是一种用来解释语言的机制. 计算机所解释 (执行特定动作的) 的语句,中所周在叫做计算机的机器语言. 因而它跟随关于计算机组织的研究,被关联到有关计算机语言的组织的研究.

计算机语言可以用很多种方式分类。而机器语言直接为计算机所解释。更高级别的计算机语言则往往在某种程度上独立于特定的计算机,并且在程序可能被解释(执行)之前需要翻译(编译)成机器语言。语言也依照系统所采用的运算基础模型,而被分成 命令解析型 和 可应用型 两类.

抽象是计算领域中的一个重要概念. 一般而言,较高级别的语言更具抽象性. 抽象的关键工具是名称的运用. 一些复杂的项目给定了一个名称. 这个名称随后被用来作为一个另外一个项目的构造块,另外这个项目也会被命名,如此等等. 抽象是管理计算机程序的一种重要工具.

2, 函数编程是什么

函数式编程不仅仅使用功能的编程语言。函数式编程的方法在实现方式上不同与命令式编程。功能编程范式涉及可靠地派生程序,分析程序、证明程序的正确性。这是因为函数式编程语言都基于从数学思想在,而数学工具可能需要程序推导、 分析和证明这样的过程。

函数式编程语言 (应用语言) 至少在以下方式不同于传统的编程语言 (命令式语言) :

2.1 名称的使用

在命令式语言中,名称被关联到其值(状态)在计算过程中会发生变化的内存单元.

在应用型语言中,名称被关联到存储在内存中的项目. 一旦在内存中被创建出来, 这个项目就再也不会被改变. 名称会被赋值给项目,只在这个项目需要在稍后的某个时间点被引用时,被存储到内存中. 被存储在内存中的项目作为参数用于后续函数式计算过程的函数中.

例如,在C(一种命令式语言)中,我们可能会这样写:

int foo;
...
   foo = 4;

此例中我们将名称foo同一个大小足以容纳一个整形的特定内存单元相关联. 它在那一刻的状态是不确定的. 后来foo被赋值为4, 如示例,其状态就变成了4.

在J(一种应用型语言),我们可能会这样写:

foo =: 4

一个项目 4 在内存中被创建,而名称foo被赋值到那个项目.

请注意在C中我们会说值4被赋值给了foo,而在J中我们会说名称foo被赋值给了4. 这一差别是微妙的. 使用命令式语言的关注点在于内存单元,还有程序执行期间他们的状态如何改变.

使用函数式语言的关注点在于内存中的项目. 一个项目一旦创建,它就再也不会被改变. 名称在它们提供对某些被存储在内存中的东西的引用,而不是一个普通的数据,这种意义上,更具抽象性. 函数被应用到项目来产生结果项目,而这一过程将重复直至运算完成.

2.2 状态改变

在命令式语言中,计算设计到被命令内存单元的状态改变.

例如,考虑一下底下的的C (一种命令式语言) 程序:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main (int argc, char *argv[])
{ int sum, count, n;
  count = 0;
  sum = 0;
  while (1 == scanf("%d\n", &n))
   { sum = sum + n;
     count++;
   }
  printf("%f\n", (float)sum / (float)count);
  exit(0);
}

程序会从标准输入流中读入一些整型值,计算这些值的平均值,并将这个平均值写到标准的输出流。在平均值计算的一开始,内存单元count和sum的状态被初始化为0. 内存单元n针对每一个个整形读取做出改变. 另外,sum的状态会累加每一个读取的整形数,而count的状态会递增读取的整形数的个数. 一旦所有的整形数读取完了,它们的sum的累加值和计数也就知晓,那样平均值就可以被计算出来了.

为了使用C的平均值计算程序,人们必须编译这个程序.

[jhowland@Ariel jhowland]$ make ave
cc     ave.c   -o ave
[jhowland@Ariel jhowland]$ echo "1 2 3" | ave
2.000000
[jhowland@Ariel jhowland]$

使用函数式语言,计算涉及到函数应用程序. 复杂的计算需要一个应用程序的结果作为另外一个应用程序的参数. 这个过程被称作功能性组合. 函数式语言可能会有特殊的组合规则被应用与程序中. 基于数学函数思想的函数式语言,从数学中获得了不少的好处. 数学的技术和工具就可以被用于 (推导,简化,转换,以及证明正确性) 程序的有关方面.

我们先看下面这个J(一种应用语言)程序的例子:

+/ % #

这个程序计算来自标准输入的一列数字的平均值。结果(因为没有给结果指定参数名)使用标准输出显示。

这个J 平均值程序有几个有趣的特点.

  • 程序简洁.
  • 程序存在没有命名的内存单元.
  • 程序不分配任务.
  • 数字不是挨个处理的。
  • 该算法被表示没有参考的数据.

使用J 平均值程序时,你应该把程序和数字表放在一个J计算机(解释器)的标准输入流中。

[jhowland@Ariel jhowland]$ echo "(+/ % #) 1 2 3" | jconsole
   (+/ % #) 1 2 3
2
   [jhowland@Ariel jhowland]$

这个J 平均值程序包含三个功能。

  • +/ 加法
  • % 除法
  • 计数

当一个三功能的程序被应用到一个单一的参数 ,y,则下列组成的交叉规则被使用。

(f g h) y = (f y) g (h y)

在这个J 平均值程序中, f是功能+ / ,表示相加;g是功能% ,表示相除;#是计数功能,计算元素列表中的元素的个数。

J求平均值的程序需要更多解释。/ (insert)是一个函数,它的作用是使两个参数的函数(二价元素)可用,它的返回值是一个重复获取导出函数参数列表中参数的函数,。例如,+/调用一个函数计算它的参数列表中的参数之和。*/导出一个函数计算它的参数列表中的参数。许多函数式语言允许在导出函数中设定返回值为函数类型。然而多数命令式语言却没有这个功能。

例如,调用导出函数 +/可以计算它的参数列表之和,*/计算参数列表之积。

2.3 表达式

函数式语言专门处理产值表达式。通常情况下,一个表达式产生一个值。

命令式语言使用语言结构(如赋值)——在计算过程中,被用来去描述指定内存单元的状态变化,如 C 中的 while 循环。这样的语言中包含很多不产生任何值的语句,以及一些对其他条目产生副作用的语句,如修改其他条目的值。

2.4 副作用

命令式语言可能会有产生副作用的语句。如,在C语言写的平均值程序中包含count++;这样一条语句,该语句引用了count的值(这个平均值程序并没有用到这个引用),并将它的值增1。这个C语言版的程序依赖于这个副作用。

纯函数式的语言没有副作用。

相关文章
|
12月前
|
存储 数据格式
|
人工智能 开发框架 物联网
为什么 C# 可能是最好的第一编程语言
C# 是一个全面领域的全能型语言,结合新时代的 .NET 平台,与时俱进的发展创新,未来无限可期!对于带着有色眼镜看待的人们,是否该刮目相看了呢?下面看看行业大佬关于 .NET 的解说。
1174 2
为什么 C# 可能是最好的第一编程语言
|
5月前
|
C语言
C 语言解 常见编程题(下)
C 语言解 常见编程题
61 0
|
5月前
|
C语言
C 语言解 常见编程题(上)
C 语言解 常见编程题
66 0
|
XML Java 程序员
python编程语言
python编程语言
153 0
|
Rust Ubuntu 编译器
“C 不再是一种编程语言”
本文标题里的观点很“刺激”,它来自国外一位 Swift 和 Rust 专家 Aria Beingessner,他近日撰写了一篇文章《C 不再是一种编程语言》,在技术社区引起了热议。
200 0
“C 不再是一种编程语言”
|
Java 程序员 容器
最好的编程语言是怎样的?
最好的编程语言是怎样的?
206 0
最好的编程语言是怎样的?
|
Web App开发
2011年需要关注的9大编程语言
导读:本文作者Rob Diana是国外知名技术博客Regular Geek的创始人,曾写有大量关于编程语言以及语言职位需求趋势的文章。这篇博文中,Diana将通过对Tiobe编程榜和编程语言职位需求方面的数据分析,展望编程语言未来一年的发展。
1007 0
|
程序员 Python Java
一个不被程序员认为是编程语言的语言
HTML究竟算不算是一门编程语言,这是争执已久的话题。其实,从本质来讲,HTML确实算不上是一门编程语言。关注我,发现更多互联网有趣的无聊的! HTML全称,HyperText Markup Language。