程序設計方法(第2版)（簡體書）

本書從系統設計的角度出發介紹計算以及程序設計的方法和過程。全書由6個部分和5個獨立章節組成，6個部分側重於介紹程序設計，分別介紹從數值和圖像等原子數據到區間、枚舉、條目、結構體及其組合等新方法的基本概念，任意大的複合數據及其用途，用於創建和使用抽象的設計訣竅，迭代改進的思想，生成遞歸以及關於累積器的用法；5個獨立章節引入編程機制和計算的概念，分別介紹教學語言的語法和語義、引用和反引用、作用域和抽象、數值的本質以及計算的成本。
本書強調程序設計的計劃和構建、設計訣竅、抽象和迭代改進等思想，邏輯清晰，循序漸進，示例豐富，可以指導有一定編程經驗的讀者系統地學習程序設計，也可作為高等院校計算機科學與技術專業程序設計導論和計算導論的教材和教學參考書。

馬蒂亞斯·費雷森（Matthias Felleisen），美國東北大學計算機科學學院Trustee 教授，世界知名的計算機科學家，他最為人知的他是PLT Scheme（Racket）語言的創始人。2009年，他獲得Karl V. Karlstrom傑出教育家獎。2010年，他獲得了SIGCSE計算機科學教育傑出貢獻獎。2012年，他獲得了SIGPLAN編程語言成就獎，以表彰他編程語言領域顯著和持久的貢獻。

羅伯特·布魯斯·芬德勒（Robert Bruce Findler），美國西北大學計算機科學副教授馬修·弗拉特（Matthew Flatt）美國猶他大學計算機學院教授施拉姆·克裡斯納默西（Shriram Krishnamurthi）美國布朗大學計算機科學教授（本書第一作者是其餘3 位作者的博士生導師）。

朱崇愷，美國猶他大學計算機科學碩士，碩士生導師為本書第三作者馬修·弗拉特。中文圈內最早的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）。

1.世界知名的計算機科學家、PLT Scheme（Racket）語言的創始人Matthias Felleisen作品。
2.第2版經過了全面的修訂。雖然本書仍然是在教系統化的程序設計方法，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計訣竅。
3.對於函數的設計訣竅，第2版增加了很多新的提示。
4.本書使用的教學語言及其集成開發環境（IDE）現在還可以像支持數值一樣支持圖像，並支持測試、事件驅動編程，甚至分布式編程。

本書關注程序設計的過程，呈現程序設計的準則，向讀者展示如何分析問題陳述，如何編寫簡明的目的聲明，如何列舉示例，如何開發解決方案的框架，如何完成程序，以及如何測試程序。因為學習程序設計的重點在於研究原理和獲得通用技能，所以本書並沒有採用現成的工業用編程語言，而是提供了專門定制的教學用編程語言。出於同樣的理由，本書還提供了面向初學者的編程環境――DrRacket，它寓教於樂，注重教學反饋。隨著讀者逐步熟悉書中的內容，編程環境也會不斷完備，直至可以支撐一種適用於所有編程任務的成熟語言。

開篇：如何編程
算術 3
輸入和輸出 6
計算的多種方式 10
一個程序，多個定義 13
另一個定義 15
現在你是一名程序員了 17
不！ 17
第 一部分 固定大小的數據
第 1章 算術 20
1.1 數值的算術 21
1.2 字符串的算術 22
1.3 二者的混合 23
1.4 圖像的算術 24
1.5 布爾值的算術 26
1.6 布爾值的混合 27
1.7 謂詞：瞭解你的數據 29
第 2章 函數和程序 31
2.1 函數 31
2.2 計算 33
2.3 函數的複合 36
2.4 全域常量 38
2.5 程序 39
第3章 程序設計方法 49
3.1 設計函數 50
3.2 熟練習題：函數 54
3.3 領域知識 54
3.4 從函數到程序 54
3.5 關於測試 55
3.6 設計世界程序 56
3.7 虛擬寵物世界 63
第4章 區間、枚舉和條目 65
4.1 條件編程 65
4.2 條件計算 67
4.3 枚舉 69
4.4 區間 71
4.5 條目 75
4.6 條目的設計 80
4.7 有限狀態世界 82
第5章 添加結構體 88
5.1 從位置到posn結構體 88
5.2 posn的計算 88
5.3 posn的編程 89
5.4 定義結構體類型 91
5.5 結構體的計算 94
5.6 結構體的編程 97
5.7 數據的空間 102
5.8 結構體的設計 105
5.9 世界中的結構體 106
5.10 圖形編輯器 107
5.11 再探虛擬寵物 109
第6章 條目和結構體 111
6.1 再談條目的設計 111
6.2 世界的混合 119
6.3 輸入錯誤 121
6.4 世界中的檢查 124
6.5 相等謂詞 125
第7章 總結 127
獨立章節1 初級語言 128
初級語言的詞匯 128
初級語言的文法 129
初級語言的含義 131
含義和計算 133
初級語言中的錯誤 133
布爾表達式 135
常量定義 136
結構體類型定義 137
初級語言中的測試 139
初級語言的錯誤消息 140
第二部分 任意大的數據
第8章 鏈表 146
8.1 創建鏈表 146
8.2 '()是什麼，cons又是什麼 149
8.3 用鏈表編程 151
8.4 使用鏈表進行計算 154
第9章 使用自引用數據定義進行設計 156
9.1 熟練習題：鏈表 160
9.2 非空鏈表 161
9.3 自然數 166
9.4 俄羅斯套娃 168
9.5 鏈表和世界程序 171
9.6 關於鏈表和集合 174
第 10章 再談鏈表 178
10.1 生成鏈表的函數 178
10.2 鏈表中的結構體 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 組合式設計 197
11.1 list函數 197
11.2 函數的組合 199
11.3 遞歸的輔助函數 200
11.4 一般化的輔助函數 204
第 12章 項目：鏈表 212
12.1 現實世界中的數據：字典 212
12.2 現實世界中的數據：iTunes 213
12.3 文字遊戲―組合的示例 217
12.4 文字遊戲―問題的核心 220
12.5 貪吃蛇 221
12.6 簡單俄羅斯方塊 223
12.7 全面太空戰爭 225
12.8 有限狀態機 226
第 13章 總結 231
獨立章節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 函數的相似性 242
14.2 不同的相似性 243
14.3 數據定義的相似性 246
14.4 函數是值 248
14.5 函數的計算 249
第 15章 設計抽象 252
15.1 抽象的示例 252
15.2 簽名的相似性 255
15.3 單個控制點 259
15.4 模板的抽象 259
第 16章 使用抽象 261
16.1 現有的抽象 261
16.2 局部定義 264
16.3 局部定義增強表達能力 266
16.4 local的計算 268
16.5 使用抽象的示例 271
16.6 用抽象設計 274
16.7 熟悉抽象的習題 275
16.8 項目中的抽象 276
第 17章 匿名函數 278
17.1 lambda函數 278
17.2 lambda的計算 280
17.3 用lambda抽象 282
17.4 用lambda制定規範 284
17.5 用lambda表示 289
第 18章 總結 293
獨立章節3 作用域和抽象 294
作用域 294
中級語言的循環 298
模式匹配 304
第四部分 交織的數據
第 19章 S表達式之詩 310
19.1 樹 310
19.2 森林 316
19.3 S表達式 317
19.4 對交織數據的設計 321
19.5 項目：二叉查找樹 322
19.6 函數的簡化 325
第 20章 迭代改進 327
20.1 數據分析 327
20.2 數據定義的改進 328
20.3 函數的改進 330
第 21章 解釋器的改進 332
21.1 表達式的解釋 332
21.2 變量的解釋 335
21.3 函數的解釋 336
21.4 解釋一切 338
第 22章 項目：XML商業 340
22.1 XML和S表達式 340
22.2 XML枚舉的呈現 344
22.3 領域特定語言 348
22.4 讀入XML 352
第 23章 同時處理 355
23.1 同時處理兩個鏈表：情況1 355
23.2 同時處理兩個鏈表：情況2 356
23.3 同時處理兩個鏈表：情況3 357
23.4 函數的簡化 360
23.5 設計讀入兩個複雜輸入的函數 361
23.6 熟練習題：兩個輸入 362
23.7 項目：數據庫 365
第 24章 總結 374
獨立章節4 數值的本質 375
固定大小的數值算術 375
溢出 379
下溢出 379
教學語言中的數值 380
第五部分 生成遞歸
第 25章 非標準遞歸 386
25.1 無結構體的遞歸 386
25.2 忽略結構體的遞歸 389
第 26章 設計算法 393
26.1 調整設計訣竅 393
26.2 終止 394
26.3 對比結構化遞歸和生成遞歸 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 數學的例子 411
28.1 牛頓法 411
28.2 數值積分 414
28.3 項目：高斯消元 418
第 29章 回溯的算法 423
29.1 圖的遍歷 423
29.2 項目：回溯 430
第30章 總結 434
獨立章節5 計算的成本 435
具體的時間和抽象的時間 436
“數量級”的定義 440
為何使用謂詞和選擇函數 442
第六部分 知識的累積
第31章 知識的丟失 446
31.1 結構處理的問題 446
31.2 生成遞歸的問題 449
第32章 累積器風格函數的設計 453
32.1 認識到需要累積器 453
32.2 添加累積器 454
32.3 將函數轉換為累積器風格 455
32.4 帶鼠標的圖形編輯器 464
第33章 累積的更多用途 466
33.1 累積器和樹 466
33.2 帶累積器的數據表示 470
33.3 作為結果的累積器 474
第34章 總結 479
尾聲：繼續前進 481