冒号和他的学生们（连载6）——基本范式 - 编程入门网

冒号和他的学生们（连载6）——基本范式

基本范式

人生最伟大的目标是行动　　 ——《洛克菲勒的忠告》

第二课伊始，冒号开门见山：“首先介绍的是最基本的两种编程范式：命令式和声明式，其中命令式又称过程式。通俗点说，命令式编程由命令序列组成，即一系列祈使句：‘先做这，再做那’，强调‘怎么做’；声明式编程由相关表达式组成，即一系列陈述句：‘已知这，求解那’，强调‘做什么’。学术点说，命令式编程是电脑（von Neumann机）运行机制的抽象，即有序地从内存中获取指令和数据然后去执行；声明式编程是人脑思维方式的抽象，即利用数理逻辑或既定规范（specification）对已知条件进行推理运算。”

引号嘟囔着：“大多数语言好像都是命令式的。”

冒号接口道：“语言的演化是渐进的，大多数语言追根溯源是汇编语言的升级，而作为与机器语言一一对应的汇编语言自然是命令式的，因而这种范式最为传统和普及。声明式语言则发轫于人工智能的研究，主要包括函数式语言和逻辑式语言。其实它们的出现并不比命令式的晚多少——最早的函数式语言Lisp（LISt Processor）已有半个世纪的历史，最早之一的逻辑式语言Prolog（PROgramming in LOGic）也与C同龄。只是由于大多数更多地用于学术研究而非商业应用，颇有些‘养在深闺人未识’。起源的不同决定了这两大类范式代表着迥然不同的编程理念和风格：命令式编程是行动导向（Action-Oriented）的，因而算法是显性而目标是隐性的；声明式编程是目标驱动（Goal-Driven）的，因而目标是显性而算法是隐性的。为便于说明，下面分别用三种代表性的语言来实现阶乘（factorial）运算。”

冒号在黑板上打出投影——

C（命令式）：

int factorial(int n) { 　　 int f = 1; 　　　for (; n > 0; --n) f　*= n; 　　　return f; }

Lisp（函数式）：

(defun factorial(n) (if (= n 0) 1　　　　　　　　　　　　　// 若n等于0，则n!等于 1 　　　(* n (factorial(- n 1)))))　　　//　否则n!等于n* (n-1)

Prolog（逻辑式）：

// 0! 等于1 factorial(0,1). // 若M等于N-1且 M!等于Fm且F等于N*Fm，则N! 等于F factorial(N,F) :-　 M is N-1, factorial(M,Fm), F is N * Fm.

冒号提问：“撇开语法细节，大家说说以上三段代码区别在哪里？”

句号沉思片刻，答道：“C明确给出了阶乘的迭代算法，而Lisp仅描述了阶乘的递归定义，Prolog则陈述了两个关于阶乘的断言。”

冒号很满意：“一语中的！第二个问题：你们更习惯哪一种思维方式？”

逗号不加思索：“当然是第一种！”

冒号微笑着说：“这证明你至少是受过一定训练的程序员。大家回想一下，当你们初学编程时，是否习惯这种思维方式？”

叹号沉吟道：“好像不太习惯i = i + 1之类的语句。”

冒号和他的学生们（连载6）——基本范式(2)

“对！”冒号的一嗓子吓了众人一跳，“我们最早接触的变量是代数方程中的x、y、z等，本质上是抽象化的符号，变量值是该符号在给定约束条件下的允许值。而命令式编程中的变量本质上是抽象化的内存，变量值是该内存的储存内容。通俗地说，前者好比姓名，所指之人是固定的；后者好比住址，所住之人是变化的。此外，等号在代数中是一种约束，而在许多命令式语言中则表示赋值。因此i = i + 1可以在命令式编程中出现，但绝不可能在数学推理中出现——除非在反证法中。”

叹号又道：“现在回头再看代数

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