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陈钢，张静 著

图书标签:

• OCaml
• 函数式编程
• 编程教程
• 编程入门
• 计算机科学
• 软件开发
• 编程语言
• 算法
• 数据结构
• 编译原理

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115471215

版次：1

商品编码：12360858

品牌：异步图书

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-06-01

用纸：胶版纸

页数：314

正文语种：中文

编辑推荐

当前，函数式语言和函数式编程掀起了一股新的热潮，人们用函数式语言开发出越来越多的应用和系统。OCaml就是一种函数式程序设计语言。
本书是学习OCaml语言的入门读物，重点讲解函数式编程的基础知识以及OCaml语言编程技巧，同时兼顾应用软件开发的需求。本书注意将OCaml编程方式同其他语言的编程方式进行比较，便于熟悉其他语言的程序员理解OCaml的特点。书中给出了很多示例代码，并且在每章末尾给出了一些练习题，以帮助读者掌握所学的知识。附录部分给出了部分练习题的解答。
本书适合想要了解函数式语言原理和学习OCaml程序设计的读者阅读参考。
本书包括以下内容：
★ 函数式控制结构及OCaml语言基础；
★ 函数式数据结构；
★ 模块化程序设计；
★ 命令式程序设计；
★ 模块化图形程序设计；
★ 移植OCaml图形程序到F#；
★ 多语言联合程序设计；
★ 面向对象程序设计。

本书深入浅出，循序渐进，非常适合初学者从零起步阅读和学习。另一方面，书中不仅讨论了大量语言特征的情况和编程技术问题，也介绍了一些背景和相关理论问题，以帮助读者更清晰地理解函数式编程的思想、技术和方法。本书的出版将大大改善国内计算机工作者学习OCaml语言及其编程技术的基础条件。
——北京大学数学系教授 裘宗燕

内容简介

OCaml语言是一种函数式程序设计语言。
本书重点介绍函数式编程的基础知识以及OCaml程序设计的技巧，同时兼顾应用软件开发的需求。全书共8章，前5章讲解OCaml语言的函数式控制结构、数据结构、模块化程序设计、命令式程序设计和图形程序设计；第6章介绍如何把OCaml移植到F#，第7章介绍通过C#开发的用户界面调用OCaml或F#程序，第8章介绍面向对象程序设计。
本书适合想要学习OCaml程序语言或者想要学习函数式编程的读者阅读参考。

作者简介

陈钢
航天科工集团三院304所国家千人计划专家，中国计算机学会会员。本科毕业于浙江大学数学，硕士毕业于北京大学计算机系，并在法国巴黎第七大学获得计算机博士学位。在OCaml语言和COQ定理证明器发源地受过专业训练，是国内初次开展COQ定理证明工作及其在集成电路中的应用的学者，曾在上海交大、南澳大学、波士顿大学、摩托罗拉公司工作。2013年加入航天科工集团三院304所，从事基于定理证明的AES加密算法验证与FPGA实现研究、缺陷分析软件评估研究和形式化飞行控制数学研究。2017年组织了计算机学会“形式化工程数学”研讨会。

张静 东北大学计算机专业本科毕业。在北京京航计算通讯研究所工作期间，跟随陈钢老师学习OCaml和COQ，并从事程序缺陷分析软件的评估工作。目前在中石油新疆油田从事信息系统管理工作。

目录

第 1章 函数式控制结构 1
1．1　OCaml解释器　2
1．2　表达式和let定义　3
1．3　let局部定义　6
1．4　基本类型　8
1．4．1　整数类型int　9
1．4．2　浮点类型float　11
1．4．3　字符类型char　13
1．4．4　unit类型和简单输入输出　14
1．4．5　字符串类型string与
printf函数　15
1．4．6　bool类型和if表达式　18
1．5　乘积类型和模式匹配初步　21
1．6　函数和函数类型　23
1．6．1　简单函数　23
1．6．2　函数表达式　28
1．6．3　function和fun比较　30
1．6．4　高阶函数　31
1．6．5　递归函数　33
1．6．6　相互递归函数　36
1．6．7　模式匹配表达式　36
1．7　多态类型　40
1．7．1　类型变量　40
1．7．2　类型推导　42
1．8　λ演算对函数式语言的影响　44
1．9　中缀操作符与前缀操作符　45
1．10　同构函数和柯里化　46
1．11　循环迭代函数　47
1．12　本章小结　51
1．13　练习　52
第　2章 函数式数据结构　55
2．1　函数式数据类型和自动存储
管理　55
2．2　类型的显式定义　59
2．3　记录类型　61
2．3．1　记录类型和记录的创建　62
2．3．2　函数的记录参数　63
2．3．3　记录字段的重名　63
2．3．4　记录的部分重建　64
2．3．5　记录字段简写　65
2．3．6　多态记录类型　65
2．4　联合类型　65
2．4．1　带参数的构造子　67
2．4．2　由单个构造子构成
的联合类型　68
2．4．3　递归类型　68
2．4．4　带多态变量的联合类型　70
2．4．5　表　70
2．4．6　值的递归定义　71
2．4．7　多态变体　71
2．5　表的编程技术　73
2．5．1　表的基本操作　73
2．5．2　定义表处理函数　75
2．5．3　线性表的同态映射　78
2．5．4　快速排序算法　80
2．6　函数运行时间分析　83
2．7　程序文件的解释执行和编译执行　85
2．8　和C语言比较执行效率　88
2．9　尾递归　90
2．10　option类型和关联表　91
2．11　带标签的函数参数以及
可选参数　92
2．11．1　标签参数　92
2．11．2　可选参数　93
2．11．3　标签参数和可选参数
的显式类型说明　94
2．11．4　高阶函数与标签参数
和可选参数　95
2．11．5　带标签的标准库　96
2．12　延迟求值　96
2．13　本章小结　98
2．14　练习　99
第3章　模块化程序设计　102
3．1　基于无序表的集合　103
3．2　基于有序表的集合　105
3．3　模块和接口　106
3．4　函子　111
3．5　函子的接口　115
3．6　用Set库构造专用集合模块　119
3．7　生成质数集合　121
3．8　异常处理　125
3．8．1　异常表达式　125
3．8．2　异常捕获　126
3．8．3　几个常见的异常　128
3．9　模块的层次结构　129
3．9．1　多层模块　129
3．9．2　模块和文件　130
3．9．3　自动模块化编译
ocamlbuild　132
3．9．4　多参数函子　133
3．9．5　模块局部打开和
模块包含　134
3．10　模块用做表达式　136
3．11　抽象类型　138
3．11．1　抽象类型的作用和限制　138
3．11．2　私有抽象类型　139
3．11．3　局部抽象类型　141
3．12　动态构造模块接口　142
3．12．1　用接口构造接口　143
3．12．2　从模块推导接口　144
3．13　本章小结　144
3．14　练习　146
第4章　命令式程序设计　149
4．1　引用变量和赋值语句　150
4．2　可更改的记录分量　153
4．3　数组　155
4．4　字符串和字节序列　160
4．5　弱类型变量和多态
函数的部分作用　163
4．6　Printf库和格式化输出　165
4．7　Scanf库和格式化输入　168
4．8　文件输入输出　171
4．9　命令式控制结构　174
4．9．1　赋值语句　174
4．9．2　顺序控制　175
4．9．3　操作符“|>”　176
4．9．4　循环控制　177
4．9．5　修改输入参数的函数　178
4．10　编程案例：四向链表　178
4．11　散列表、栈、队列及
命令式模块　185
4．12　本章小结　189
4．13　练习　190
第5章　模块化图形程序设计　192
5．1　生成带图形库的OCaml解释器　193
5．2　图形窗口　193
5．3　图形窗口初始化及参数设置　196
5．4　事件循环　198
5．5　颜色设置　199
5．6　模块化图形编程　200
5．7　文本数字环及字符串绘制　204
5．8　端点小环及图形填充　208
5．9　端点连接线及弧线绘制　212
5．10　命令行参数　217
5．11　电机接线图的完整代码　220
5．12　本章小结　225
5．13　练习　226
第6章　移植OCaml图形程序到F#　229
6．1　打开窗体　230
6．2　窗体初始化　232
6．3　在窗体中间画圆　234
6．4　基本作图模块　235
6．5　文本数字环　239
6．6　端点小环　242
6．7　连接线　244
6．8　F#版电机接线图完整代码　245
6．9　怎样提高OCaml代码的
可移植性　252
6．10　本章小结　253
6．11　练习　254
第7章　多语言联合程序设计　255
7．1　软件总体架构　255
7．2　C#调用OCaml命令行作图
程序　257
7．3　C#调用F#动态共享DLL
作图程序库　259
7．4　C#调用Access数据库　261
7．5　本章小结　264
第8章　面向对象程序设计　265
8．1　类和对象　266
8．2　基于对象方法画电机圆　268
8．3　类的继承　269
8．4　多重继承　271
8．5　多重继承中的同名方法　272
8．6　同名方法的延迟绑定　275
8．7　私有方法　275
8．8　虚拟类和子类型　276
8．9　类中的多态类型　279
8．10　多态类的继承　283
8．11　二元方法　287
8．12　子类型与子类　288
8．13　类的类型　292
8．14　对象之间的相等关系　293
8．15　面向对象的电动机接线程序　294
8．16　本章小结　303
8．17　练习　305
附录　部分习题参考答案　307
参考文献　315

算法思维与函数式编程导引 本书旨在为读者打开一扇通往严谨计算思维的大门，并深入探索函数式编程范式在现代软件开发中的独特魅力与强大力量。我们不局限于单一编程语言的语法细节，而是着眼于构建抽象能力、理解问题本质以及设计优雅、可维护解决方案的核心理念。本书将引导您思考计算的本质，掌握分析和解决问题的系统化方法，并学会如何利用函数式编程的思想来编写出更具鲁棒性、更易于理解和测试的代码。 第一章：思维的画布——计算的本质与抽象 在踏上编程之旅之前，理解“计算”的本质至关重要。本章将从最基本的层面剖析计算意味着什么：输入、处理、输出，以及这些过程背后蕴含的逻辑。我们将探讨计算模型，例如图灵机的概念，并非为了深入研究其技术细节，而是为了培养一种宏观的、对计算能力边界的感知。 数据的本质与表示： 数据是计算的基石。本章将超越具体数据类型的限制，探讨数据的不同抽象层次，例如集合、序列、映射等，以及它们如何被表示和操作。我们将讨论不同数据结构背后的哲学，以及为何选择合适的数据结构能够极大地影响程序的效率和可读性。 算法的灵魂——逻辑与步骤： 算法是解决问题的蓝图。我们不回避算法的严谨性，而是将其视为一种清晰、无歧义的指令序列。本章将介绍构建算法的基本思维模式，例如分解问题、识别模式、迭代与递归。我们会通过一些经典问题（例如排序、搜索）来演示这些思维模式的应用，强调算法设计中的效率（时间与空间复杂度）和正确性。 抽象的力量： 抽象是编程中最强大的工具之一。本章将深入探讨如何通过抽象来管理复杂性。我们将讨论过程抽象（函数）、数据抽象（类型）以及它们如何帮助我们构建更模块化、更易于理解的代码。我们会通过一些实际的例子，展示如何从具体实现中提炼出通用原则，从而构建可复用的解决方案。 第二章：函数作为一等公民——函数式编程的基石 本章将引介函数式编程的核心理念，并将其视为一种独立于具体语言的编程范式。我们将强调“函数”在函数式编程中的特殊地位，并深入探讨其“一等公民”的含义。 何谓“一等公民”？ 函数不仅仅是代码块的集合，它们可以像数据一样被传递、赋值、存储和返回。本章将通过概念性的阐述和对常见编程语言的类比，帮助读者理解函数作为一等公民所带来的灵活性。 纯函数的威力： 纯函数是函数式编程的基石。我们将详细解释纯函数的定义（相同的输入产生相同的输出，且无副作用），并探讨其带来的诸多益处：可预测性、易于测试、并发安全性等。通过对比带有副作用的函数，读者将深刻体会到纯粹函数设计的优势。 不可变性： 函数式编程推崇数据的不可变性。本章将解释为何不可变性对于构建稳定、可推理的程序至关重要，尤其是在并发和并行环境中。我们将探讨如何通过设计来避免不必要的变异，以及它如何简化调试过程。 声明式编程的优雅： 函数式编程通常是一种声明式范式，强调“做什么”而非“怎么做”。本章将对比命令式编程，展示声明式风格如何通过描述期望的结果来简化代码，提高可读性，并减少潜在的错误。 第三章：组合的艺术——构建复杂的系统 本章将聚焦于如何利用函数式编程的原则来组合更小的、可信赖的单元，从而构建出复杂的系统。我们将探索函数组合、高阶函数以及数据转换的强大威力。 函数组合： 将多个小函数按顺序组合起来，以实现更复杂的功能，这是函数式编程的核心技巧之一。本章将介绍函数组合的概念，并探讨其在构建复杂逻辑中的应用。我们将通过具体的示例，演示如何将简单函数串联起来，形成强大的数据处理流水线。 高阶函数——函数的操作者： 高阶函数是指接受函数作为参数或返回函数的函数。本章将详细介绍几种关键的高阶函数，例如 `map`、`filter` 和 `reduce`（或 `fold`）。我们会深入分析它们的工作原理，以及如何利用它们对集合进行声明式的、高效的操作。 `map`：转换的艺术： 学习如何使用 `map` 来对集合中的每个元素应用一个函数，生成一个新的转换后的集合。 `filter`：筛选的智慧： 理解 `filter` 如何根据某个条件来选择集合中的元素，构建出满足特定要求的子集。 `reduce` / `fold`：聚合的力量： 掌握 `reduce` / `fold` 如何将集合中的元素逐步聚合为一个单一的值，例如计算总和、最大值等。 惰性求值（Lazy Evaluation）的优势： 本章还将探讨惰性求值的概念，以及它如何在某些场景下提高程序的效率，尤其是在处理大型数据结构或无限序列时。我们将分析惰性求值如何与函数组合和高阶函数协同工作，实现更优化的计算。 第四章：递归的思维——解决问题的深层结构 递归是函数式编程中解决许多问题的自然而然的方式。本章将深入探讨递归的思想，并将其应用于各种问题。 递归的定义与工作原理： 我们将清晰地定义递归：一个函数调用自身，直到达到某个基本情况（base case）。本章将详细解释递归如何通过将大问题分解为更小的、相似的问题来逐步解决。 基本情况（Base Case）的重要性： 强调识别和正确定义递归的基本情况是递归成功的关键，避免无限递归的发生。 递归的常见应用： 数据结构的遍历： 如何使用递归来遍历链表、树等递归定义的数据结构。 数学问题的求解： 例如阶乘、斐波那契数列的递归实现。 算法的实现： 探讨一些经典算法（如归并排序、快速排序）的递归版本。 尾递归优化： 介绍尾递归的概念，以及它如何在某些情况下被编译器优化，避免栈溢出问题，使得递归的效率媲美迭代。 第五章：类型与模式匹配——构建健壮的程序 本章将关注如何利用类型系统和模式匹配来增强代码的健壮性、可读性和可维护性。 强大的类型系统： 我们将探讨类型在编程中的作用，不仅仅是数据的容器，更是对数据含义和约束的表达。理解静态类型检查如何捕获潜在的错误，并在编译阶段就消除许多常见的 bug。 代数数据类型（Algebraic Data Types, ADTs）： 介绍 ADTs 的概念，它们允许我们定义可以表示多种不同但相关的值的复合类型。我们将通过示例展示 ADTs 如何清晰地建模现实世界中的问题。 模式匹配的强大： 模式匹配是一种强大的解构和分支机制，它允许我们根据数据的结构来执行不同的代码路径。本章将深入讲解模式匹配的用法，包括匹配常量、变量、结构体、列表等，以及它如何与 ADTs 协同工作，实现优雅而高效的条件逻辑。 枚举与联合类型： 探讨枚举（Enums）和联合类型（Union Types）在模式匹配中的应用，以及它们如何帮助我们表达复杂的状态和选择。 第六章：状态管理与副作用的控制 尽管函数式编程强调纯粹性，但在实际应用中，我们不可避免地需要处理状态和副作用。本章将探讨如何在函数式编程的框架下，以一种受控且可预测的方式来管理它们。 理解副作用的边界： 明确区分纯函数操作和产生副作用的操作（例如 I/O、全局变量修改）。 Monads（概念性介绍）： 在不深入具体实现细节的前提下，我们将介绍 Monads 作为一种抽象，用于处理带有副作用或需要序列化的计算。我们将解释 Monads 如何帮助我们以一种声明式的方式组织和组合具有副作用的操作，例如 `Maybe`（处理可能不存在的值）或 `IO`（处理输入/输出）。 显式的状态管理： 探讨如何在不引入可变状态的情况下，通过参数传递或特定的数据结构来管理程序的状态。 函数式响应式编程（FRP）的初步概念： 简要介绍 FRP 的思想，它将数据流和变化作为核心概念，为处理时间相关的事件和状态变化提供了一种声明式的方法。 第七章：函数式编程的实践与进阶 本章将引导读者将所学的函数式编程思想应用于实际的编程场景，并介绍一些更高级的概念和工具。 函数式思维在不同场景的应用： 探讨如何将函数式编程的原则应用于 Web 开发、数据处理、并发编程等领域。 柯里化（Currying）与部分应用（Partial Application）： 介绍这两个强大的函数转换技术，它们如何增加函数的灵活性，以及如何用于构建更简洁、更具表达力的代码。 函数组合库与工具： 简要介绍一些支持函数式编程的库或语言特性，帮助读者在实践中更有效地运用这些概念。 面向对象与函数式的融合： 探讨如何在面向对象编程的背景下，融入函数式编程的思想，以及两者的优势如何互补。 持续学习与探索： 鼓励读者在掌握基础之后，继续探索更广泛的函数式编程生态系统和高级主题。 本书的独特之处： 本书并非一份详尽的语言参考手册，而是致力于培养一种深层次的、抽象的计算思维。我们通过概念性的阐述、类比和对通用编程原则的强调，帮助读者建立起坚实的理论基础，使其能够将所学知识迁移到不同的编程语言和开发环境中。我们着重于“为什么”和“如何思考”，而非仅仅“如何做”。本书将赋能读者，让他们能够以一种更清晰、更严谨、更高效的方式来解决复杂的编程问题，并在未来的技术发展中保持敏锐和适应性。

评分☆☆☆☆☆

拿到《OCaml语言编程基础教程》之后，我花了很长时间反复研读，越发觉得这本书的价值非凡。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一次深入的OCaml哲学之旅。作者对OCaml的每一个核心概念都进行了细致入微的剖析，从最基本的变量和数据结构，到后面更为复杂的并发和异步编程，都解释得条理清晰、深入浅出。我特别欣赏作者在讲解OCaml的并发模型时，是如何通过清晰的图示和易于理解的示例，将 Actor 模型和消息传递的概念变得如此直观。这对于我这个之前一直对并发编程感到头疼的开发者来说，简直是雪中送炭。书中的代码片段都经过精心设计，能够完美地展示OCaml语言的强大表达力和安全性，让我能够亲身体验到“少出错，快开发”的魅力。我尤其喜欢书中对于OCaml在领域特定语言（DSL）构建方面的应用讲解，这让我看到了OCaml在特定领域的巨大潜力，也启发了我未来的一些项目方向。这本书的深度和广度都令人惊叹，它为我打开了一个全新的编程世界，让我对软件开发的理解有了颠覆性的改变。

评分☆☆☆☆☆

我最近开始接触OCaml，这本《OCaml语言编程基础教程》真是我目前为止找到的最有帮助的资源了。作者的写作风格非常平易近人，即使我之前没有任何函数式编程的背景，也能够轻松理解书中的内容。最让我印象深刻的是，书中对于OCaml的类型系统讲解得非常透彻，通过一些生动形象的比喻，让我完全理解了它为什么是如此强大且安全。那些关于类型推导、代数数据类型以及模块系统的章节，对于我理解OCaml的严谨性和表达力至关重要。我特别喜欢作者在讲解抽象和封装时所举的例子，让我体会到了OCaml在构建大型、健壮系统方面的潜力。书中的练习题也设计得恰到好处，既能巩固所学知识，又不会让人觉得过于困难。我发现，通过解决这些练习题，我能够更深入地理解OCaml的各种特性，并且开始尝试自己动手编写一些小型的OCaml程序。这本书不仅仅是讲解了OCaml的语法，更重要的是它传达了一种思考问题的方式，一种更加函数式的、声明式的编程哲学。我已经迫不及待地想继续深入学习，并且将OCaml应用到我自己的项目中去了。

评分☆☆☆☆☆

这本《OCaml语言编程基础教程》我真的爱不释手，自从拿到手以来，就一直沉浸在OCaml的世界里。书的内容组织得非常合理，从最基础的概念讲起，循序渐进，一点点地引导读者深入理解OCaml的精妙之处。我尤其欣赏作者在讲解函数式编程思想时所采用的方式，没有生硬地灌输理论，而是通过大量的实例，让读者在实践中体会函数式编程的优雅与高效。那些关于不可变性、高阶函数、模式匹配的讲解，都清晰透彻，让我这个之前对函数式编程有些畏惧的初学者，也茅塞顿开。而且，书中的代码示例都非常贴合实际应用，不仅仅是枯燥的语法演示，而是能让我感受到OCaml在实际开发中的强大能力。读完这本书，我感觉自己对编程的理解又上升了一个层次，不再仅仅局限于命令式编程的思维模式，而是能够从一个更广阔的视角去审视和解决问题。书中对OCaml编译器和标准库的介绍也十分到位，为我后续的学习打下了坚实的基础，让我知道如何去查找文档，如何去利用现有的工具来提升开发效率。总的来说，这本书是我学习OCaml以来最重要的一本启蒙读物，它的价值远超乎我的想象。

评分☆☆☆☆☆

这本《OCaml语言编程基础教程》简直是为我量身定制的！我一直想找一本能够系统学习OCaml的书，这本恰好满足了我的所有需求。作者在解释OCaml的核心概念时，采用了非常生动形象的比喻和贴近生活的例子，让我这个之前对函数式编程感到陌生的读者，也能迅速上手。我尤其喜欢书中关于模式匹配的讲解，作者用了很多有趣的案例，让我深刻理解了模式匹配是如何简化复杂逻辑，并且大大提高代码的安全性。书中的代码示例都非常简洁、优雅，并且都附带了详细的解释，让我能够一边阅读一边实践，从而更好地掌握OCaml的语法和编程范式。我特别关注了书中关于OCaml在性能优化和内存管理方面的讨论，这对于我这样的开发者来说，非常有价值。我感觉这本书不仅仅教会了我OCaml的语法，更重要的是它帮助我培养了一种全新的编程思维方式，让我能够用更加高效、安全的方式来编写代码。这本书的价值远远超出了我的预期，我强烈推荐给任何对OCaml感兴趣的开发者。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚开始系统性地学习OCaml，而这本《OCaml语言编程基础教程》无疑是我的首选指南。书的结构安排非常精巧，从入门的基础语法到一些进阶的主题，都循序渐进，不会让人感到突兀。我尤其赞赏作者在讲解OCaml的类型系统时，是如何巧妙地将理论知识与实际代码相结合，让我能够真正理解为什么OCaml的类型推导如此强大，以及它如何在编译时捕获大量潜在的错误。书中的许多例子都非常有启发性，不仅仅是展示语法，更是传达了一种如何用OCaml的思维方式去解决问题的思路。例如，书中关于如何使用管道操作符（|>）来构建清晰的函数链，就让我体会到了函数式编程在提高代码可读性方面的巨大优势。此外，我对书中关于OCaml的性能优化技巧和并发编程的介绍尤为感兴趣，这让我对OCaml作为一种高性能、可靠的语言有了更深的认识。我感觉这本书的内容非常扎实，信息量也很大，但由于作者的讲解方式清晰易懂，我能够很顺利地消化和吸收。