SICP 读书笔记——第 一 章 构造过程抽象——第 1 节 程序设计的基本元素

构造过程抽象

心智的活动，除了尽力产生各种简单的认识之外，主要表现在如下三个方面：

• 将若干简单的认识组合为一个复合认识，由此产生出各种复杂的认识。

• 将两个认识放在一起对照，不管它们如何简单或者复杂，在这样做时并不将它们合而为一。由此得到有关它们互相关系的认识。

• 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，所有具有普遍性的认识都是这样得到的。

————John Locke,   An Essay Concerning Human Understanding

1. 程序设计的基本元素

一种强有力的程序设计语言，不仅是一种指挥计算机执行任务的方式，它还应该成为一种框架，使我们能够在其中组织自己有关计算过程的思想。每一种强有力的语言都为此提供了三种机制：

• 基本表达形式————用于表示语言所关心的最简单的个体
• 组合的方法—————通过它们可以从较简单的东西出发构造出复合的元素
• 抽象的方法—————通过它们可以为复合对象命名，并将它们当作单元去操作

在程序设计中，我们需要处理两类要素：过程和数据。非形式的说，数据是一种我们希望去操作的“东西”，而过程就是有关操作这些数据的规则的描述。这样，任何强有力的程序设计语言都必须能表述基本的数据和基本的过程，还需要提供对过程和数据进行组合和抽象的方法。

1.1 表达式

1.2 命名和环境

1.3 组合式的求值

处理组合式的求值，按照如下的方式进行处理：

• 数的值就是它们所表达的数值。
• 内部运算符的值就是能完成相应操作的机器指令序列。
• 其他名字的值就是在环境中关联于这一名字的那个对象。

环境所扮演的角色就是用于确定表达式中各个符号的意义。

1.4 复合过程

Lisp 提供的一些基本元素，包括：

• 数和算术运算是基本的数据和过程。
• 组合式的嵌套提供了一种组合起多个操作的方法。
• 定义是一种受限的抽象手段，它为名字关联相应的值

过程定义  是一种威力更加强大的抽下技术，通过它可以为复合操作提供名字，而后就可以将这样的操作作为一个单元使用了。

1.5 过程应用的代换模型

有两种形式：

• 正则序———完全展开而后归约。
• 应用序———先求值参数而后应用(Lisp)，可以避免重复求值。

编写程序（课后习题 1.5）来验证解释器是哪一种。

然后求值下面表达式，即可知道。

• （test   0   (p))

解释：首先 (define (p) (p)) 定义了一个死循环，直接调用 (p) 进入死循环。

• 如果是正则序，首先替换 (test x y) 中的 x,y，得到 (test 0 (p))。因此替换后得到：(if (= 0 0) 0 (p))，于是跳过了死循环。
• 如果是应用序，首先计算  (test x y)  的每个参数，计算 y (  (p) ) 时，就进去死循环了。

在 guile 的测试中，程序进入了死循环，说明是应用序求值的。

1.6 条件表达式和谓词

关键词 cond、and、or、not 的使用。

1.7 实例：采用牛顿法求平方根

1.8 过程作为黑箱抽象

对于平方根的计算问题，可以自然的分解为若干子问题：一个解怎样算作足够好？怎样去改进一个解等等。这些工作中的每一个都通过一个独立的过程完成，整个 my-sqrt 程序可以看作一族过程，它们直接反应了从原问题到子问题的分解。过程的分解如下图所示：

内部定义和块结构。 如下程序中嵌套的定义称为 块结构。

如下程序中，在外围的 my-sqrt1 被调用时，x 由实际参数得到自己的值，这种方式称为词法作用域。

参考：

• SICP 读书笔记
• 计算机程序的构造和解释