函数式程序设计语言的教学研究与探讨

本文主要研究以OCaml为核心语言的函数式程序设计语言的课程教学设计,填补国内计算机专业在程序设计语言课程设置上的空白,以培养程序设计人员的程序设计全面素质和能力。

函数式程序设计语言的领军人物——北京大学讲座教授胡振江

函数式语言是将函数作为一阶实体的语言,具有描述能力强、无副作用、易于并行化等良好的性质。函数式程序设计语言从20世纪50年代开始发展,已有60多年历史。进入21世纪以来,随着摩尔定律的逐步失效和软件开发需求的不断增多,函数式语言因为其表达能力强、并行能力好等方面的特点,在软件开发中的作用变得越来越重要。目前,几乎所有的主流程序设计语言都添加了函数式程序设计特征,大量不同领域的主流软件开发框架比如大数据处理S park框架等都直接采用函数式程序设计语言开发,程序语言科研界的大量论文也都直接基于函数语言进行讨论。

纯函数式I/O的操作语义

目前被人们广泛采用的处理函数式I／O的机制有三种：Monad，Dialogue，CPS．本文采用CCS的理论和方法，把互模拟等价作为I／O程序的相等关系，描述了这三种I／O机制的操作语义，推导出这三种I／O机制相互之间的转换关系，从而证明了这三种I／O机制在语义上是等价的．

函数式语言中赋值语句(之二)

为了能够较好地处理函数式程序设计语言中的I/O问题 ,通过采用Monad方法将I/O加入到函数式程序设计语言中 ,来保持函数式程序设计语言的优点 .本文探讨了在函数式I/O系统中加入赋值操作与其引用透明性的问题 .

函数式语言泛型特性的研究与实现

对于泛型程序设计来说,类型的参数化多态是其理论框架,参数化多态引入了类型变量,使得类型参数化,支持类型上的抽象,从而可以大大提高软件的复用程度。泛型编程思想已经在多种语言中得到运用,并已取得了不小的成果。在函数式语言上进行泛型的研究与应用,Haskell语言是函数式语言中较为经典的一种语言,它的计算模型简单,语法清晰,易于编写,易于维护,拥有很大的发展空间。利用一些规则对Haskell语言的语法进行相关扩展,同时引入泛型的思想,研究与运用定义泛型函数的方法,在Haskell语言上实现了泛型功能。

SIMPLE:一种新型多范型程序设计语言

为了满足越来越高的软件开发需求,许多通用程序设计语言扩充了各种新的语言设施,从而使语言变得复杂而难于学习和使用。为了创造一个核心概念简单明确、同时可以广泛用于各类开发的语言,设计了一种具有简明核心概念和丰富语言设施的程序设计语言SIMPLE。首先对SIMPLE语言进行概述,然后针对SIMPLE的模块化、泛型、内存管理以及异常处理等设施进行阐述。此外,讨论了如何将过程式、面向对象、函数式3种程序设计范型在SIMPLE中实现有机的融合。

非线性冗余函数方程组的展开式解

本文讨论了常量函数不一定相同的二元非线性冗余函数方程组的展开式解，其中针对未知函数的４种不同的位置分别进行了求解，得到了二元三次冗余函数方程组的展开式解，并给出了实例。

函数语言Scheme的绘图应用

简单介绍函数式程序设计语言Scheme的使用方法,通过该语言提供的图形教学软件包draw.ss实现简单动画的制作,从中了解和分析函数式语言进行程序设计的风格和特点。

基于EXCEL函数式设计的播出排班场景系统

引言 排班场景，一直是困扰电视播出部门基层管理人员的难题。频繁倒班，人员调换班，无告警的编排，人力绩效统计。考勤表编制等等，常常使人陷入无边的数字苦海。

混合型冗余方程组与n－线性方程的求解

本文讨论了一类常量函数不一定相同的混合型冗余方程组的求解，依据程序依正交系展开的理论与方法，将ｎ－线程的求解进行了推广，使其应用范围更广泛，并给出了实例．

使递归算法泛型化

对于泛型程序设计来说,类型理论中的参数化多态是其理论框架,因为参数化多态引入了类型变量,使得类型参数化,从而完全支持类型上的抽象。然而对于现行的泛型算法,无论是C++标准模版库中的泛型算法还是基于函数式程序设计语言的算法,函数功能的定义比较具体化、单一化,因而缺乏可扩展性和高度的复用性。将对递归算法进行抽象,构造原始递归构造子,使得一般的泛型算法都可以通过该算子来构造,从而加强泛型算法的可复用型与可扩展性。除此之外,分析了递归算法构造子与泛型程序设计中的iterator概念和用于描叙泛型概念的形式化语言Tecton中所提倡的reuse概念的一致性。也给出算法复杂度的定量分析,并用函数式语言ML来实现。

苛求软件可靠性方法、技术与模型研究

从瀑布式程序设计的角度,综述了苛求系统软件生命周期各阶段的可靠性方法、技术和模型,包括需求形式化建模与验证、屏蔽设计错误的多版本软件容错、函数式程序设计以及可靠度评估模型等。总结比较各自适用的开发阶段、面向的目标错误类型及优缺点。

O'Caml泛型编程中“泛型抽象”的研究

泛型编程旨在编写一般化并可重复使用的算法,主要目的是提高程序的复用性,其效率与针对某特定数据类型而设计的算法相同。泛型编程可以使算法与数据结构完全分离,极大提高了程序的灵活性。在O'Caml语言中已经实现了类型标记函数和泛型函数,但泛型函数的类型参数只能是基本类型或实例化类型,不能使用抽象类型。"泛型抽象"是指使用抽象类型作为类型参数的函数定义方法,实现了"泛型编程"类型参数的多样化。文中在O'Caml语言上进行"泛型抽象"的研究,根据规则对O'Caml语言语法进行扩展,并在O'Caml语言中实现了"泛型抽象"函数定义。

突出编程能力培养的编译原理课程教学改革

针对编译原理课程教学存在的理论晦涩、实验片面和考核简单等问题,分析问题解决的关键在于突出编程能力培养,提出基于函数式程序设计语言的编译原理课程教学改革方案,并给出相应的教学实例,最后说明教学改革效果。

以己所学 服务国家——记北京大学计算机学院院长胡振江

如今,软件无处不在,软件开发也成为当下最重要的行业之一。软件开发离不开程序设计语言,它是开发者和计算机沟通的桥梁。“软件定义一切”这个理念代表了一个抽象复杂性、驾驭复杂性的方法,已经扩展到社会生活的方方面面。随着人机物融合的发展,计算的泛在化成为必然,泛在计算中不断涌现出的新计算模式、新计算平台和新的应用问题给程序设计语言的定义和实现带来了新的挑战。北京大学计算机学院教授胡振江长期从事程序设计语言和软件科学与工程的研究,在程序语言设计、结构化函数式程序设计、程序的自动综合和优化、并行程序设计、双向变换语言的设计和实现及软件的演化和维护等方面做出了很多开创性工作并取得了突出研究成果。