冒号课堂§2.2：声明范式 - 编程入门网

冒号课堂§2.2：声明范式

第二课 重要范式(2）

2.2 声明范式——目标决定行动

给我一个支点，我能挪动地球　　　　　　　　　　 ——Archimedes

关键词：编程范式,命令式,声明式,函数式,逻辑式

摘要：声明式编程简谈

？提问　

什么是声明式编程？它与命令式编程有何区别？

什么是函数式和逻辑式？

变量在命令式编程和声明式编程中有何不同的涵义？

声明式语言有何优点？为什么没有命令式语言流行？

命令式语言与声明式语言有无相通之处？

编程的本质是什么？命令式、函数式和逻辑式分别采用了怎样的编程机制？

：讲解

冒号迅速转移了话题：“下面我们来谈谈与命令式编程相对的声明式编程（declarative programming）。顾名思义，声明式编程由若干规范（specification）的声明组成的，即一系列陈述句：‘已知这，求解那’，强调‘做什么’而非‘怎么做’。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对已知条件进行推理或运算。”

冒号课堂§2.2：声明范式(2)

问号询问：“声明式产生的背景是什么呢？”

“声明式编程发轫于人工智能的研究，主要包括函数式编程（functional programming）和逻辑式编程（logic programming）。其中，函数式编程将计算描述为数学函数的求值，而逻辑式编程通过提供一系列事实和规则来推导或论证结论。其实支持它们的语言出现得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’啊。”冒号有些惋惜，“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，我们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：“一针见血！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。”

“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

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