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计算机程序的构造和解释-笔记(一)

发表于 更新于 分类于 Valine：
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计算机程序的构造和解释，

前言

为什么要学计算机程序的构造与解释

http://blog.zhaojie.me/2009/07/recommended-reading-2-sicp.html 很老的一个帖子上的推荐

  • 了解任何东西，思想最重要
  • 抽象的思维，如何从简单到复杂
  • 用不同的角度去考虑用咒语来实现功能
  • 学习任何语言思想最重要的是思想本身，而scheme由于语言天生的自由性，可以极大的发挥程序员的思想空间
  • 学习思考问题的方式，以及解题思路

https://www.jianshu.com/p/0e6365f4bb03?utm_campaign=shakespeare 简书上面做的一个回答

一些感谢：

  1. 文科生学这个表表示虽然痛苦，但是会努力一步一步的学习
  2. 写出来是监督自己产出，这门语言非常深奥和困难，借助视频和书籍慢慢啃
  3. 一定要深入的理解黑盒抽象的思维，解题的思路大于题目本身的意义
  4. 持续更新，用文章输出来勉励和督促自己。

第一节课 上课笔记

计算机科学

  1. y^2 = x && y>= 0
  2. 亚历山大的连续平方根
  3. 知道规则不等于可以运用规则
  4. 复杂度控制
    1. 黑盒抽象
    2. 猜测->验证结果
  5. 寻找函数的不动点
    1. 输入
    2. 输出
  6. 线性组合的基本方法
  7. 构建大型程序
    1. 流
    2. OOP

黑盒抽象

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元语言抽象

  1. 数据抽象：如何组合程序的基本元素，构造更复杂的结构
  2. 过程抽象：如何将复杂的结构抽象出高层组件，提供更高维度的组合型
  3. 模块化，通过高抽象层次的组织方法，提高系统的模块性

约定接口

  1. 对应计算机的输入与输出
  2. 使用黑盒不需要知道内部结构，只需要知道约定俗称的接口的功能

在进行正式SCIP学习之前，需要安装环境

1. 下载 DrRacket

直接访问：https://racket-lang.org/

找到自己对应的内容下载页面

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2. 安装

下载完安装包之后，就可以进行安装操作了

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注意不要安装在C盘，一般习惯是直接切换一个盘符，直接安装到D盘即可

安装好之后，你在桌面上可能找不到你要的东西，所以请查看一下你的开始菜单（MAC不了解，这里只能说明windows的地址，抱歉）

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3. DrRacket

这个界面怎么说呢，如果你用过C语言的编辑器（没错就是老掉牙的那个），其实感觉还行，但是如果经常使用中文的菜单可能不习惯

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没关系，在HELP里面，可以切换：

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4. 安装 SICP Package

  1. 选择File -> Package Manger

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  1. 在标红的地方，输入sicp

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  1. 下载比较建议挂个梯子下载，需要访问github进行安装包的下载

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  1. 安装成功之后，大概类似这种界面

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5. 测试 SICP package 安装成功与否

  1. 首先在顶部输入#lang sicp然后run一下，如果看到下面的语言切换了，说明成功了。

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  1. 接着输入如下的方法：
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#lang sicp
(define (increase x) (+ x 1))

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  1. 文件夹管理的包：files-viewer，类似插件，安装方式如下：

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Sicp简单了解

基本语法：

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(+ 3  8)
(* 3 (+ 7 19.5))
(+ (+ 5 4) (* 6 (- 9 4)))
  1. 3 + 8 的和
  2. 3 * (7 + 19.5)

定义：

组织函数：

最简单的组织一个定义方式

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(define (square x) (* x x))

使用lambda表达式

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(define square (lambda (x) (* x x)) )

定义的组织函数本身也可以作为内容的一部分

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(define (sq x) (* x x))
  (define (sum x y) (* (sq x) (sq y)))

这样设计的好处：

  1. 可以让程序员灵活的搭配组织简单的程序形成复杂的程序
  2. 没有语言的约束，只有基本的语法规则

坏处：

  1. 你无法知道哪些是定义，哪些是引用
  2. 程序的可读性较差

条件语句：

cond：可以理解为switch ( (p1 p2) (p3 p4) (p5 p6) )

如果没有唯一的一个cond 的值，则cond 会没有定义

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cond (<p1> <e1>)

    (<p2> <e2>)

             .......

            (<pn> <en>))

或者

(cond (<p1> <e1>)

    (<p2> <e2>)

             .......

            (else <en>))

应用：

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(define (sq3 y)
  ((cond ((> y 0) y)
  ((= y 0) 0)
  ((< y 0) (- y)))))

另一种写法:

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(define (sq5 k)
  (cond ((< k 0) (- k))
  (else k)))
if：是一种语法糖:
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(define (zz x)
  (if (> x 0)
      (-1)
      x))
  1. 把自己的作为结果，带入到函数当中求值返回
(and ….. )
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(define (test t) 
  (and  (> t 5) (< t 1)))
(or ….. )
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(define (test t) 
  (or (> t 5) (< t 1)))
(not ….. )
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(define (test t) 
  (not (> t 5) (< t 1)))

什么是正则序求值，什么是应用序求值

结论：Lisp使用的是应用序求值

正则序求值：使用过程组合，层层的代换展开运算，最后完全展开运算完成的这个过程就叫做正则序求值（可以理解为懒加载，在只有实际使用到参数的时候，才会带入参数运算）

应用序求值：应用序求值，先对每一个形式参数带入实际的值进行实际的运算操作，直到返回最终结果

为什么Lisp使用应用序求值？

  1. 减少没有必要的计算，比如说正则序列求值，需要将一步完成的计算继续拆分为更多步骤
  2. 正则的结果不一定完全正确（特殊案例）

课后练习：

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非常好的一个问题：

在定义的时候，如下面所示的括号有无的区别

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(define (d) (* 5 5))
(define d (* 5 5)) 
> 输入 a = 5
结果 25
> 输入 d = 5
结果 25
两者内部的细节区别：
(define (d) (* 5 5)) -> 运行的是一个复合公式
(define d (* 5 5))  -> 函数的结果

课后练习 1.2

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(/ (+ 5 4 (-2 (-3 (+ 6 (/ 4 5))))) (* 3 (- 6 2) (- 2 7)))

解决思路：其实挺简单的，画树就行

课后练习 1.3

题目：求较大两数的两树之和？

分析：

使用双层if判断

拆分

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(define (maxVal3 x y z)
  (if (> x y)
      (if (> y z) (* x y)
          (* x z))
      (* z y)))

课后练习 1.4

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(define (a-plus-abs-b a b) ((if (> b 0) + -) a b))
  1. if (b > 0)
    1. + a b
  2. if(b < 0)
    1. - a b

解答：

可知，由于(define (p) (p))， 如果出现了对（p）求值的情况， 就会陷入循环 scheme中的解释器本身就是应用序的，函数的求值会先对每一个参数进行求值， 　　　 然后把参数的值代入函数，若对(test 0 (p))使用应用序,那么（p）就会被求值， 　　 进入死循环中。而正则序是“完全展开而后规约”，在展开之后，由if条件判断，然后 　　 对0求值，由于（p）不会进行求值，最终函数可以正确返回0值。 （Guile中测试此程序确会进入死循环。）

PS：这一段网上摘录的答案还不是很了解，还没有进行实际的验证