本書從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)介紹計(jì)算以及程序設(shè)計(jì)的方法和過程。全書由6個(gè)部分和5個(gè)獨(dú)立章節(jié)組成，6個(gè)部分側(cè)重于介紹程序設(shè)計(jì)，分別介紹從數(shù)值和圖像等原子數(shù)據(jù)到區(qū)間、枚舉、條目、結(jié)構(gòu)體及其組合等新方法的基本概念，任意大的復(fù)合數(shù)據(jù)及其用途，用于創(chuàng)建和使用抽象的設(shè)計(jì)訣竅，迭代改進(jìn)的思想，生成遞歸以及關(guān)于累積器的用法；5個(gè)獨(dú)立章節(jié)引入編程機(jī)制和計(jì)算的概念，分別介紹教學(xué)語言的語法和語義、引用和反引用、作用域和抽象、數(shù)值的本質(zhì)以及計(jì)算的成本。
本書強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)的計(jì)劃和構(gòu)建、設(shè)計(jì)訣竅、抽象和迭代改進(jìn)等思想，邏輯清晰，循序漸進(jìn)，示例豐富，可以指導(dǎo)有一定編程經(jīng)驗(yàn)的讀者系統(tǒng)地學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，也可作為高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)程序設(shè)計(jì)導(dǎo)論和計(jì)算導(dǎo)論的教材和教學(xué)參考書。
1.世界知名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家、PLT Scheme（Racket）語言的創(chuàng)始人Matthias Felleisen作品。
2.第2版經(jīng)過了全面的修訂。雖然本書仍然是在教系統(tǒng)化的程序設(shè)計(jì)方法，但第2版為圖形界面的交互式程序和批處理程序提供了不同的設(shè)計(jì)訣竅。
3.對(duì)于函數(shù)的設(shè)計(jì)訣竅，第2版增加了很多新的提示。
4.本書使用的教學(xué)語言及其集成開發(fā)環(huán)境（IDE）現(xiàn)在還可以像支持?jǐn)?shù)值一樣支持圖像，并支持測(cè)試、事件驅(qū)動(dòng)編程，甚至分布式編程。
本書關(guān)注程序設(shè)計(jì)的過程，呈現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，向讀者展示如何分析問題陳述，如何編寫簡(jiǎn)明的目的聲明，如何列舉示例，如何開發(fā)解決方案的框架，如何完成程序，以及如何測(cè)試程序。因?yàn)閷W(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于研究原理和獲得通用技能，所以本書并沒有采用現(xiàn)成的工業(yè)用編程語言，而是提供了專門定制的教學(xué)用編程語言。出于同樣的理由，本書還提供了面向初學(xué)者的編程環(huán)境——DrRacket，它寓教于樂，注重教學(xué)反饋。隨著讀者逐步熟悉書中的內(nèi)容，編程環(huán)境也會(huì)不斷完備，直至可以支撐一種適用于所有編程任務(wù)的成熟語言。
作者簡(jiǎn)介
馬蒂亞斯·費(fèi)雷森（Matthias Felleisen）美國東北大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院Trustee 教授，世界知名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家，他最為人知的他是PLT Scheme（Racket）語言的創(chuàng)始人。2009年，他獲得Karl V. Karlstrom杰出教育家獎(jiǎng)。2010年，他獲得了SIGCSE計(jì)算機(jī)科學(xué)教育杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。2012年，他獲得了SIGPLAN編程語言成就獎(jiǎng)，以表彰他編程語言領(lǐng)域顯著和持久的貢獻(xiàn)。
羅伯特·布魯斯·芬德勒（Robert Bruce Findler）美國西北大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授
馬修·弗拉特（Matthew Flatt）美國猶他大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授
施拉姆·克里斯納默西（Shriram Krishnamurthi）美國布朗大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教授
（本書第一作者是其余3 位作者的博士生導(dǎo)師）
譯者簡(jiǎn)介
朱崇愷，美國猶他大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)碩士，碩士生導(dǎo)師為本書第三作者馬修·弗拉特。中文圈內(nèi)最早的PLT Scheme（Racket 的前身）研究者之一。除了翻譯本書，還翻譯過Programming Languages: Application and Interpretation （PLAI）和Object-Oriented Programming Languages: Application and Interpretation（OOPLAI）。
目 錄
開篇：如何編程
算術(shù) 3
輸入和輸出 6
計(jì)算的多種方式 10
一個(gè)程序，多個(gè)定義 13
另一個(gè)定義 15
現(xiàn)在你是一名程序員了 17
不！ 17
第 一部分 固定大小的數(shù)據(jù)
第 1章 算術(shù) 20
1．1 數(shù)值的算術(shù) 21
1．2 字符串的算術(shù) 22
1．3 二者的混合 23
1．4 圖像的算術(shù) 24
1．5 布爾值的算術(shù) 26
1．6 布爾值的混合 27
1．7 謂詞：了解你的數(shù)據(jù) 29
第 2章 函數(shù)和程序 31
2．1 函數(shù) 31
2．2 計(jì)算 33
2．3 函數(shù)的復(fù)合 36
2．4 全局常量 38
2．5 程序 39
第3章 程序設(shè)計(jì)方法 49
3．1 設(shè)計(jì)函數(shù) 50
3．2 熟練習(xí)題：函數(shù) 54
3．3 領(lǐng)域知識(shí) 54
3．4 從函數(shù)到程序 54
3．5 關(guān)于測(cè)試 55
3．6 設(shè)計(jì)世界程序 56
3．7 虛擬寵物世界 63
第4章 區(qū)間、枚舉和條目 65
4．1 條件編程 65
4．2 條件計(jì)算 67
4．3 枚舉 69
4．4 區(qū)間 71
4．5 條目 75
4．6 條目的設(shè)計(jì) 80
4．7 有限狀態(tài)世界 82
第5章 添加結(jié)構(gòu)體 88
5．1 從位置到posn結(jié)構(gòu)體 88
5．2 posn的計(jì)算 88
5．3 posn的編程 89
5．4 定義結(jié)構(gòu)體類型 91
5．5 結(jié)構(gòu)體的計(jì)算 94
5．6 結(jié)構(gòu)體的編程 97
5．7 數(shù)據(jù)的空間 102
5．8 結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì) 105
5．9 世界中的結(jié)構(gòu)體 106
5．10 圖形編輯器 107
5．11 再探虛擬寵物 109
第6章 條目和結(jié)構(gòu)體 111
6．1 再談條目的設(shè)計(jì) 111
6．2 世界的混合 119
6．3 輸入錯(cuò)誤 121
6．4 世界中的檢查 124
6．5 相等謂詞 125
第7章 總結(jié) 127
獨(dú)立章節(jié)1 初級(jí)語言 128
初級(jí)語言的詞匯 128
初級(jí)語言的文法 129
初級(jí)語言的含義 131
含義和計(jì)算 133
初級(jí)語言中的錯(cuò)誤 133
布爾表達(dá)式 135
常量定義 136
結(jié)構(gòu)體類型定義 137
初級(jí)語言中的測(cè)試 139
初級(jí)語言的錯(cuò)誤消息 140
第二部分 任意大的數(shù)據(jù)
第8章 鏈表 146
8．1 創(chuàng)建鏈表 146
8．2 '()是什么，cons又是什么 149
8．3 用鏈表編程 151
8．4 使用鏈表進(jìn)行計(jì)算 154
第9章 使用自引用數(shù)據(jù)定義進(jìn)行設(shè)計(jì) 156
9．1 熟練習(xí)題：鏈表 160
9．2 非空鏈表 161
9．3 自然數(shù) 166
9．4 俄羅斯套娃 168
9．5 鏈表和世界程序 171
9．6 關(guān)于鏈表和集合 174
第 10章 再談鏈表 178
10．1 生成鏈表的函數(shù) 178
10．2 鏈表中的結(jié)構(gòu)體 180
10．3 鏈表中鏈表以及文件 183
10．4 再談圖形編輯器 189
第 11章 組合式設(shè)計(jì) 197
11．1 list函數(shù) 197
11．2 函數(shù)的組合 199
11．3 遞歸的輔助函數(shù) 200
11．4 一般化的輔助函數(shù) 204
第 12章 項(xiàng)目：鏈表 212
12．1 現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)：字典 212
12．2 現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)：iTunes 213
12．3 文字游戲—組合的示例 217
12．4 文字游戲—問題的核心 220
12．5 貪吃蛇 221
12．6 簡(jiǎn)單俄羅斯方塊 223
12．7 全面太空戰(zhàn)爭(zhēng) 225
12．8 有限狀態(tài)機(jī) 226
第 13章 總結(jié) 231
獨(dú)立章節(jié)2 Quote和Unquote 232
Quote 232
Quasiquote和Unquote 233
Unquote Splice 236
第三部分 抽象
第 14章 無處不在的相似性 242
14．1 函數(shù)的相似性 242
14．2 不同的相似性 243
14．3 數(shù)據(jù)定義的相似性 246
14．4 函數(shù)是值 248
14．5 函數(shù)的計(jì)算 249
第 15章 設(shè)計(jì)抽象 252
15．1 抽象的示例 252
15．2 簽名的相似性 255
15．3 單個(gè)控制點(diǎn) 259
15．4 模板的抽象 259
第 16章 使用抽象 261
16．1 現(xiàn)有的抽象 261
16．2 局部定義 264
16．3 局部定義增強(qiáng)表達(dá)能力 266
16．4 local的計(jì)算 268
16．5 使用抽象的示例 271
16．6 用抽象設(shè)計(jì) 274
16．7 熟悉抽象的習(xí)題 275
16．8 項(xiàng)目中的抽象 276
第 17章 匿名函數(shù) 278
17．1 lambda函數(shù) 278
17．2 lambda的計(jì)算 280
17．3 用lambda抽象 282
17．4 用lambda制定規(guī)范 284
17．5 用lambda表示 289
第 18章 總結(jié) 293
獨(dú)立章節(jié)3 作用域和抽象 294
作用域 294
中級(jí)語言的循環(huán) 298
模式匹配 304
第四部分 交織的數(shù)據(jù)
第 19章 S表達(dá)式之詩 310
19．1 樹 310
19．2 森林 316
19．3 S表達(dá)式 317
19．4 對(duì)交織數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì) 321
19．5 項(xiàng)目：二叉查找樹 322
19．6 函數(shù)的簡(jiǎn)化 325
第 20章 迭代改進(jìn) 327
20．1 數(shù)據(jù)分析 327
20．2 數(shù)據(jù)定義的改進(jìn) 328
20．3 函數(shù)的改進(jìn) 330
第 21章 解釋器的改進(jìn) 332
21．1 表達(dá)式的解釋 332
21．2 變量的解釋 335
21．3 函數(shù)的解釋 336
21．4 解釋一切 338
第 22章 項(xiàng)目：XML商業(yè) 340
22．1 XML和S表達(dá)式 340
22．2 XML枚舉的呈現(xiàn) 344
22．3 領(lǐng)域特定語言 348
22．4 讀入XML 352
第 23章 同時(shí)處理 355
23．1 同時(shí)處理兩個(gè)鏈表：情況1 355
23．2 同時(shí)處理兩個(gè)鏈表：情況2 356
23．3 同時(shí)處理兩個(gè)鏈表：情況3 357
23．4 函數(shù)的簡(jiǎn)化 360
23．5 設(shè)計(jì)讀入兩個(gè)復(fù)雜輸入的函數(shù) 361
23．6 熟練習(xí)題：兩個(gè)輸入 362
23．7 項(xiàng)目：數(shù)據(jù)庫 365
第 24章 總結(jié) 374
獨(dú)立章節(jié)4 數(shù)值的本質(zhì) 375
固定大小的數(shù)值算術(shù) 375
溢出 379
下溢出 379
教學(xué)語言中的數(shù)值 380
第五部分 生成遞歸
第 25章 非標(biāo)準(zhǔn)遞歸 386
25．1 無結(jié)構(gòu)體的遞歸 386
25．2 忽略結(jié)構(gòu)體的遞歸 389
第 26章 設(shè)計(jì)算法 393
26．1 調(diào)整設(shè)計(jì)訣竅 393
26．2 終止 394
26．3 對(duì)比結(jié)構(gòu)化遞歸和生成遞歸 396
26．4 做出選擇 397
第 27章 主題的變化 401
27．1 初試分形 401
27．2 二分查找 403
27．3 初探解析 407
第 28章 數(shù)學(xué)的例子 411
28．1 牛頓法 411
28．2 數(shù)值積分 414
28．3 項(xiàng)目：高斯消元 418
第 29章 回溯的算法 423
29．1 圖的遍歷 423
29．2 項(xiàng)目：回溯 430
第30章 總結(jié) 434
獨(dú)立章節(jié)5 計(jì)算的成本 435
具體的時(shí)間和抽象的時(shí)間 436
“數(shù)量級(jí)”的定義 440
為何使用謂詞和選擇函數(shù) 442
第六部分 知識(shí)的累積
第31章 知識(shí)的丟失 446
31．1 結(jié)構(gòu)處理的問題 446
31．2 生成遞歸的問題 449
第32章 累積器風(fēng)格函數(shù)的設(shè)計(jì) 453
32．1 認(rèn)識(shí)到需要累積器 453
32．2 添加累積器 454
32．3 將函數(shù)轉(zhuǎn)換為累積器風(fēng)格 455
32．4 帶鼠標(biāo)的圖形編輯器 464
第33章 累積的更多用途 466
33．1 累積器和樹 466
33．2 帶累積器的數(shù)據(jù)表示 470
33．3 作為結(jié)果的累積器 474
第34章 總結(jié) 479
尾聲：繼續(xù)前進(jìn) 481
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