SCIP:构造过程抽象--python学习

心智的活动,除了尽力产生各种简单的认知之外,主要表现为如下三个方面:(1)将若干简单认知组合为一个复合的认识,由此产出各种复杂的认知。(2)将两个认知放在一起对照,不管他们如何简单或者复杂,在这样做时,并不能将他们合而为一。由此得到有关他们的相互关系的认知。(3)将有关认识与那些在实际中和它们同在的所有其他认识隔离开,这就是抽象。

所有普遍的认识都是这样得到的。
--John Locke 有关人类理解的随笔,1960

本文为SICP的一些笔记,用于记录一些对计算机程序不同的看法,旨在通过数学计算的思路入门程序设计。SCIP是一本关于计算过程的书,计算过程关心数据的操作,创建程序的目的也是为了数据的处理,表现在代码中便是符号表达式的精心编排,计算过程精密而准确地执行相应程序,初学程序设计的人们就像巫师的徒弟们,学习如何理解和预测咒语的效果,学习并验证结果,不过,学习程序的危险性远远小于巫术。SICP中所有的代码实践为scheme(scheme为Lisp的某个版本,Lisp仍是AI领域中拥有理论上最高演算能力的语言),执行过程为解释器的代码交互过程,依据同样的解释器运行程序原理,也可以用python实现书上的练习题。

程序设计的基本元素

每一种编程语言都有三种机制:

基本的表达形式

组合的方法

抽象的方法

基本表达式为程序语言所关心的最简单的个体,而组合的方法即组合这些简单的个体成为复杂的元素。再将复杂的元素进行抽象,便可得到一个单元,单元也可以作为一个简单的个体继续组合,层层递进便组成了完整的程序,这也是为什么许多书中一定会提到递归。

在程序中,有两类基本要素:过程和数据,数据为用户希望操作的“东西”,而过程就是有关操作这些规则的描述,任何强有力程序设计语言必须表述基本的数据和基本过程,还需提供对过程和数据进行组合和抽象的方法。

表达式

最简单的程序入门,观看代码与解释器交互,假设键盘输入了一个表达式,解释器将表达式的求值结果显示出来,最基本的表达式就是数,例如,给一个数486:

mt@mt-P243:~$ python Python 2.7.17 (default) [GCC 7.5.0] on linux2 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> 486 486

将表示数的表达式组合起来,形成复合表达式

Python 2.7.17 (default) [GCC 7.5.0] on linux2 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> 1000-7 993 >>> 993-7 986 >>> (3*((2*4)+(3+5)))+((10-7)+6) 57

对于复杂的算术式,解释其也按照基本循环进行操作,读入-求值-打印

命名和环境

通过给数据命名,通过使用名字进行运算,将名称标识符称为变量,将数据存到变量中。解决好命名问题,程序就完成一大半,最基本的表达式为变量赋值,此时数据到变量的过程也是一种抽象:

>>> size = 2 >>> size 2 组合

评估组合的过程有两步:

评估子过程

将表达式的值应用到新的过程
例如:

>>> (3*((2*4)+(3+5)))

可用树结构

graph TD root["3*((2*4)+(3+5))"]--> LT["3"] root["3*((2*4)+(3+5))"]--> RT["((2*4)+(3+5))"] RT["((2*4)+(3+5))"]-->RTL["(2*4)"] RT["((2*4)+(3+5))"]-->RTR["(3+5)"] RTL["(2*4)"] -->RTLL["2"] RTL["(2*4)"] -->RTLR["4"] RTR["(3+5)"] -->RTRL["3"] RTR["(3+5)"] -->RTRR["5"]

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