《编程原本 》一1.1 理念范畴: 实体, 类别, 类属

本文探讨了实体、类别和类属的概念,并区分了抽象实体与具体实体、抽象类别与具体类别之间的区别。通过实例说明了这些概念如何应用于计算机科学中。

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1.1 理念范畴: 实体, 类别, 类属

为了解释什么是对象、类型,以及其他基本的计算机概念,概述一下与这些概念对应的理念范畴是很有帮助的.
抽象实体(abstractentity)指永存的不变的事物,而具体实体(concreteentity)指具体的个别的事物,其出现和存在与时间和空间有关.一个属性(attribute)是具体实体与抽象实体之间的一种对应关系,它描述了该具体实体的某种性质、度量或者品质.标识(identity)是我们感知实在世界的一种基本概念,它确定一个事物在随着时间变化中的不变性.一个具体实体的属性可以改变,但这种改变不会影响其标识.一个具体实体的一个快照(snapshot)就是在某个特定时间点上这一事物的所有属性的完整集合.具体实体不仅包括所有物理上存在的实体,还包括法律的、经济的或者政治的实体.蓝色和13是抽象实体的例子.苏格拉底和美利坚合众国是具体实体的例子.苏格拉底的眼睛的颜色和美国的州的个数是属性的例子.
一个抽象类别(abstractspecies)描述一批本质上等价的抽象实体的共性.
抽象类别的例子如自然数和颜色.一个具体类别(concretespecies)描述一集本质上等价的具体实体的共性.具体类别的例子如男人和美国的州.
一个函数(function)是一套规则,它将一个或几个取自某个或某些相应类别的抽象实体(称为其参量,argument),关联到来自某个抽象类别的一个抽象实体(称为其结果,result).函数的例子如后继函数,它将每个自然数关联于紧随其后的那个自然数;再如将两种颜色关联于它们的混合色的函数.
一个抽象类属(abstractgenus)描述在某些方面类似的一些不同的抽象类别.抽象类属的例子如数和二元运算符.一个具体类属(concretegenus)描述在某些方面类似的一些不同的具体实体.具体类属的例子如哺乳动物和鸟.
一个实体属于某个特定的类别,这个类别确定了该实体的构造和存在的规则.一个实体可以属于多个类属,每个类属描述该实体的一些特定性质.
在本章的下面部分,我们将论证对象和值都是实体,类型是类别,而概念是类属.

编程原本》提供了有关编程种与众不同的理解。其主旨是,实际的编程也应像其他科学和工程领域样基于坚实的数学基础。本书展示了在实际编程语言(如C++)中实现的算法如何在最般的数学背景中操作。例如,如何定义快速求幂算法,使之能使用任何可交换运算。使用抽象算法将能得到更高效、可靠、安全和经济的软件。 这不是本很容易读的书,它也不是能提升你的编程技能的秘诀和技巧汇编。本书的价值是更根本性的,其终极目标是提升你对编程的洞察力。要想从中大获裨益,你需要从头到尾认真学习:阅读代码,证明引理,完成练习。到结束之时,你将看到如何把这里讨论的演绎方法应用到你的程序中,保证你做出的软件部件能起工作,并表现出它们所应该表现的行为。 书中给出的算法和需求针对某些被操作的类型。有关这些描述的代码(也可以通过Web得到)采用C++的个小子集书写,这样做是为了让所有有经验的程序员都能理解。这个小子集可以看做种特殊语言,是由Sean Parent和Bjarne Stroustrup起设计的。 无论你是位软件开发者,还是其他以编程作为项重要活动的专业人员,或者是名在校的学生,你都会逐渐理解本书的经验丰富的作者多年来直在教授和阐释的道理:数学对于编程是绝好的东西,理论对于实际是绝好的东西。
本书将演绎方法应用于程序设计,讨论程序与保证它们能正确工作的抽象数学理论之间的联系。书中把理论的规程、基于这些理论写出的算法,以及描述算法性质的引理和定理起呈现给读者。 第1章 基础 1 1.1 理念范畴实体,类别,类属 1 1.2 值 2 1.3 对象 4 1.4 过程 6 1.5 规范类型 7 1.6 规范过程 8 1.7 概念 10 1.8 总结 14 第2章 变换及其轨道 15 2.1 变换 15 2.2 轨道 18 2.3 碰撞点 21 2.4 轨道规模的度量 27 2.5 动作 28 2.6 总结 29 第3章 可结合运算 31 3.1 可结合性 31 3.2 计算乘幂 32 3.3 程序变换 35 3.4 处理特殊情况的过程 40 3.5 参数化算法 43 3.6 线性递归 44 3.7 累积过程 47 3.8 总结 48 第4章 线性序 49 4.1 关系的分类 49 4.2 全序和弱序 51 4.3 按序选取 52 4.4 自然全序 62 4.5 派生过程组 63 4.6 按序选取过程的扩展 63 4.7 总结 64 第5章 有序代数结构 65 5.1 基本代数结构 65 5.2 有序代数结构 70 5.3 求余 72 5.4 最大公因子 76 5.5 广义gcd 79 5.6 Steingcd 81 5.7 商 82 5.8 负量的商和余数 84 5.9 概念及其模型 87 5.10 计算机整数类型 88 5.11 结论 89 第6章 迭代器 91 6.1 可读性 91 6.2 迭代器 92 6.3 范围 94 6.4 可读范围 97 6.5 递增的范围 106 6.6 前向迭代器 108 6.7 索引迭代器 113 6.8 双向迭代器 114 6.9 随机访问迭代器 115 6.10 总结 117 第7章 坐标结构 119 7.1 二叉坐标 119 7.2 双向二叉坐标 123 7.3 坐标结构 129 7.4 同构,等价和有序 129 7.5 总结 137 第8章 后继可变的坐标 139 8.1 链接迭代器 139 8.2 链接重整 140 8.3 链接重整的应用 147 8.4 链接的二叉坐标 151 8.5 结论 155 第9章 拷贝 157 9.1 可写性 157 9.2 基于位置的拷贝 159 9.3 基于谓词的拷贝 166 9.4 范围的交换 174 9.5 总结 178 第10章 重整 179 10.1 置换 179 10.2 重整 182 10.3 反转算法 184 10.4 轮换算法 188 10.5 算法选择 196 10.6 总结 200 第11章 划分和归并 201 11.1 划分 201 11.2 平衡的归约 207 11.3 归并 212 11.4 总结 218 第12章 复合对象 219 12.1 简单复合对象 219 12.2 动态序列 227 12.3 基础类型 233 12.4 总结 236 跋 237 附录 A 数学表示 241 附录B 程序设计语言 243 参考文献 253 索引 257
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