从规范出发的程序设计

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出版者:机械工业出版社
作者:[美] Carroll Morgan
出品人:
页数:314
译者:裘宗燕
出版时间:2002-8
价格:45.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787111108474
丛书系列:华章·软件工程技术丛书
图书标签:
  • 软件工程
  • 计算机
  • 形式化方法
  • 软件开发
  • 程序
  • 编程
  • 方法论
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  • 规范
  • 软件开发
  • 算法
  • 代码规范
  • 编程实践
  • 软件工程
  • 设计模式
  • 可维护性
  • 效率
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具体描述

本书详细论述了有关规范程序设计的内容,包括:程序和精化、谓词演算、选择、迭代、构造类型、模块和封装等,最后几章还包含了大量的实例研究和一些更高级的程序设计技术。本书提倡一种严格的程序开发方法,分析问题要用严格方式写出程序的规范,而后通过一系列具有严格理论基础的推导,最终得到可以运行的程序。

本书是被世界上许多重要大学采用的教材,适于计算机及相关专业的本科生和研究生使用。

《从规范出发的程序设计》 内容概述 本书并非一本关于特定编程语言的入门教程,也不是一本深挖算法或数据结构的专业书籍。相反,它着眼于程序设计这一更为宏观的领域,探讨如何构建可靠、易维护且真正满足用户需求的软件系统。本书的核心理念在于强调“规范”的重要性,并以此为基石,引导读者掌握一套系统性的程序设计思维与方法。 核心理念与方法 本书认为,优秀的程序设计始于清晰、明确的规范。这些规范不仅包括功能需求,更涵盖了性能指标、安全要求、用户体验准则,甚至开发团队内部的代码风格与协作流程。在本书的框架下,“规范”被视为连接需求方与实现方之间的桥梁,是防止项目脱离轨道、规避潜在风险的关键。 书中详细阐述了如何从模糊的需求中提炼出可执行、可验证的规范。这包括: 需求分析与建模: 如何通过访谈、问卷、场景分析等多种手段,深入理解用户真实意图,并将其转化为结构化的模型,如用例图、活动图、状态图等,确保每个环节的意图都被准确捕捉。 规范的细化与形式化: 如何将高层级的需求细化为详细的功能规格说明、接口定义、数据模型等。书中会介绍一些常用的形式化方法,例如使用形式化语言来描述关键算法或安全属性,从而减少歧义,提高严谨性。 非功能性需求的考量: 除了功能本身,本书还高度重视性能、安全性、可靠性、可扩展性、可维护性等非功能性需求的规范制定。它会提供方法论来评估这些需求的优先级,并将其融入到设计与实现的各个阶段。 规范的评审与迭代: 强调规范并非一成不变,而是一个持续迭代和优化的过程。书中会介绍有效的规范评审机制,包括技术评审、用户评审等,以及如何根据反馈进行调整,确保规范始终贴合实际。 设计原则与实践 在明确了规范之后,本书将重点转移到如何基于这些规范进行高质量的程序设计。它不局限于某一种设计模式,而是提倡一套通用的设计原则,并辅以丰富的实践案例: 面向对象设计的深入理解: 尽管面向对象是一种普遍的设计范式,本书将超越基本的类与对象概念,深入探讨如何运用SOLID原则(单一职责、开放封闭、里氏替换、接口隔离、依赖倒置)来构建灵活、可扩展的代码。 模块化与组件化设计: 讲解如何将复杂的系统分解为相互独立、功能清晰的模块或组件。这包括如何定义清晰的接口,以及如何管理模块间的依赖关系,以实现代码的复用和系统的解耦。 数据结构与算法的选择: 在明确了程序的功能和性能要求后,本书会指导读者如何根据规范选择最合适的数据结构和算法。它会侧重于解释不同选择背后的权衡,例如时间复杂度、空间复杂度、以及对代码可读性的影响。 状态管理与并发控制: 针对现代软件开发中常见的复杂状态管理和并发编程问题,本书会提供系统性的解决方案,包括如何清晰地定义状态转移,以及如何有效地处理多线程环境下的资源竞争。 异常处理与错误恢复: 强调健壮的程序需要有完善的异常处理机制。本书会指导读者如何识别潜在的错误点,如何设计合理的错误码和异常类型,以及如何实现有效的错误恢复策略,以保证程序的稳定运行。 测试与验证 本书将测试视为程序设计不可分割的一部分,而非事后补充。从规范的制定开始,就贯穿着测试的思维: 测试驱动开发(TDD)的应用: 介绍TDD的核心理念,即先编写测试用例,再编写满足测试的代码。书中会阐述TDD如何促进对需求的深刻理解,以及如何有效驱动代码设计。 单元测试、集成测试与系统测试: 详细讲解不同层级的测试方法,以及如何在程序设计过程中为每一种测试奠定基础。例如,如何设计易于单元测试的模块,如何定义清晰的接口以方便集成测试。 契约式设计(Design by Contract)的引入: 讲解契约式设计如何通过前置条件、后置条件和不变式来精确定义组件的行为,并将其与测试紧密结合,实现更高级别的验证。 代码审查与静态分析: 强调人工代码审查和自动化静态分析工具在发现潜在问题、保证代码质量方面的重要作用,并说明如何使其与规范保持一致。 实践指导与案例分析 本书的特色之一在于其丰富的实践指导和详实的案例分析。书中会通过一系列贴近实际的例子,展示如何在不同场景下应用书中介绍的设计理念与方法。这些案例可能涵盖: Web应用后端设计: 如何从用户故事出发,设计RESTful API,规范数据交互,并考虑系统的可伸缩性。 桌面应用程序的UI/UX设计: 如何将用户体验要求转化为界面元素和交互流程的规范,并驱动代码实现。 嵌入式系统中的资源受限设计: 如何在资源有限的环境下,通过精细的规范和高效的设计,实现高性能的嵌入式程序。 分布式系统的可靠性设计: 如何针对分布式系统的挑战,如网络分区、节点故障等,进行规范的制定和健壮的设计。 目标读者 本书适合于有一定编程基础,希望提升程序设计能力,构建更可靠、更易于维护的软件的开发者。无论是初入职场的程序员,还是经验丰富的技术骨干,都将从中受益。它尤其适合于那些对“如何写出好代码”和“如何避免常见的软件开发陷阱”感兴趣的读者。 总结 《从规范出发的程序设计》是一本指导读者建立系统性程序设计思维的书籍。它强调,优秀的程序设计并非灵感的爆发,而是源于清晰的规范、严谨的设计原则和持续的验证。通过本书的学习,读者将能够更有效地理解需求,设计出更优雅、更健壮的软件解决方案,最终提升整个软件开发的效率和质量。

作者简介

目录信息

第1章 程序和精化
1.1 传统观点
1.2 一种新观点
1.3 程序作为契约:精化
1.4 抽象程序
1.5 可执行程序
1.6 混合程序
1.7 不可行程序
1.8 一些常见习惯用法
1.9 几个极端程序
1.10 练习
第2章 谓词演算
2.1 相关性
2.2 项
2.3 简单公式
2.4 命题公式
2.5 量词
2.6 (一般)公式
2.7 运算符的优先级
2.8 谓词演算
.2.9 练习
第3章 赋值和顺序复合
3.1 引言
3.2 赋值
3.3 开赋值
3.4 skip命令
3.5 顺序复合
3.6 赋值与复合的结合
3.7 例:交换变量的值
3.8 练习
第4章 选择
4.1 操作性描述
4.2 精化法则
4.3 练习
第5章 迭代
5.1 操作性描述
5.2 精化法则:非形式的
5.3 迭代的终止性:变动量
5.4 迭代的精化法则
5.5 迭代的"核查表"
5.6 练习
第6章 类型和声明
6.1 类型
6.2 声明
6.3 局部块
6.4 类型与不变式的使用
6.5 关于可行性的最后注记
6.6 类型和不变式的检查
6.7 无定义表达式
6.8 练习
第7章 实例研究:平方根
7.1 抽象程序:出发点
7.2 除去"外来"运算符
7.3 寻找不变式
7.4 练习
第8章 初始变量
8.1 简单规范
8.2 初始变量的精确化
8.3 再看顺序复合
8.4 先导赋值
8.5 练习
第9章 构造类型
9.1 幂集
9.2 包
9. 3 序列
9.4 分配运算符
9.5 函数
9.6 关系
9.7 练习
第10章 实例研究:插入排序
10.1 什么叫排序
10.2 类似的前后条件
10.3 减小变动量
10.4 向上或向下迭代
10.5 一个巧妙的不变式
10.6 对序列赋值
10.7 删除局部不变式
10.8 练习
第11章 过程和参数
11.1 无参过程
11.2 用值做替换
11.3 带参数的过程
11.4 对过程调用的精化
11.5 多重替换
11.6 值结果替换
11.7 语法问题
11.8 引用替换
11.9 练习
第12章 实例研究:堆排序
12.1 代码的时间复杂性
12.2 堆
12.3 堆的收缩
12.4 建堆
12.5 过程sift
12.6 练习
第13章 递归过程
13.1 部分正确性
13.2 递归的变动员
13.3 一个完整例子
13.4 跋:递归块
13.5 练月
第14章 实例研究:灰色编码
14.1 灰色编码
14.2 输入输出
14. 3 孤立的基础情况
14.4 练习
第13章 递归类型
15.1 不相交并
15.2 标志测试
15.3 对选择的模式匹配
15.4 类型声明
15.5 递归类型
15.6 结构序
15.7 迭代中的模式匹配
15.8 例子:树的求和
15.9 练习
第16章 模块和封装
16.1 模块声明
16.2 引出的和局部的过程
16.3 模块的精化
16.4 引入过程和变量
16.5 定义模块与实现模块
16.6 循环引出/引入
16.7 代码中的初始式
16.8 练习
第17章 状态变换和数据精化
17.1 我们还不能证明什么
17.2 状态变换
17.3 强制
17.4 加入变量:扩张
17.5 删除辅助变量:收缩
17.6 数据精化的一个实例
17.7 函数式抽象
17.8 练习
第18章 实例研究:多数表决
18.1 代码精化
18. 2 赢得选举
18.3 直接开发得到平方型代码
18.4 第二个尝试更快速
18.5 代码变换
18.6 简化的代码
18.7 练习
第19章 起源和总结
第20章 实 例研究:分段问题
20.1 均匀分段
20.2 最小损耗
20.3 生成均匀分段
20.4 练习
第21章 实例研究:直方图的最大矩形
21.1 做好基础性工作
21.2 分治法
21.3 强化不变式以恢复可行性
21.4 引入递归
21.5 包装
21.6 练习
第22章 实例研究:一个mail系统
22.1 第一个规范
22.2 标识符的重用
22.3 第二个规范:重用
22.4 第三个规范:延迟
22.5 第一个开发:异步发送
22.6 第二步开发:收条
22.7 最后的开发步骤:打包
22.8 练习
第23章 语义
23.1 引言
23.2 谓词变换器
23.3 语义定义
附录a 谓词演算的一些法则
a.1 一些命题法则
a.2 一些谓词法则
附录b 习题解答
附录c 法则汇编
参考文献
索引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这是一本让我醍醐灌顶的书!我一直觉得自己写代码“差不多就行”,能跑通就行,但总觉得不够优雅,也不够健壮。读了这本书,我才明白,很多时候我们之所以掉进各种坑,之所以代码难以维护,是因为我们没有一个明确的“规范”作为出发点。作者并没有上来就讲各种高深的算法或者设计模式,而是从最基本的,例如如何定义一个清晰的函数、如何命名一个变量、如何组织一个文件结构入手,娓娓道来。他用生动的例子,比如类比建筑设计,强调了“设计图”的重要性。很多时候,我们匆忙动工,就像没有图纸就砌墙,出了问题才发现地基不稳。这本书让我开始反思自己过去的编码习惯,原来很多“直觉”性的做法,在规范面前是多么的脆弱。我尤其喜欢书中关于“意图明确”的章节,它教会我写代码不仅仅是为了让机器理解,更是为了让其他开发者(包括未来的自己)能够一眼看出代码想做什么。这需要我们在编写每一行代码时,都带着一种“为什么这么写”的思考,而不是“怎么写才能跑”。读完这本书,我感觉自己的思维方式发生了根本性的转变,编码不再是填鸭式的堆砌,而是一种精雕细琢的艺术。

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我一直对那种“从0到1”的编程教学方式感到不适应,总是觉得学习起来断断续续,缺乏一个清晰的脉络。而《从规范出发的程序设计》这本书,恰恰填补了我在这方面的空白。它不是让你死记硬背某些语法或者工具的使用,而是从根本上,从“为什么”和“怎么做”的层面,建立起一套完整的程序设计理念。作者并没有回避一些初学者可能会遇到的困难,反而用非常耐心和细致的语言,解释了为什么需要遵循某些规范,这些规范又如何帮助我们写出更易于理解、更易于维护的代码。我尤其喜欢书中关于“代码复用”和“模块化”的讨论,它不是简单地告诉你“要怎么做”,而是让你明白“为什么这么做”能够带来长远的好处。书中举例非常贴切,我感觉就像在和一位经验丰富的导师交流,他不会直接给你答案,而是引导你去思考,去发现。这本书让我明白,程序设计不仅仅是一门技术,更是一种思维方式,一种解决问题的哲学。它让我开始重新审视自己的代码,不再仅仅关注“能不能用”,而是更加关注“好不好用”、“容不容易坏”。

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这本书的内容,简直是我一直以来在编程学习中寻找的“缺失的一环”。我之前接触过不少编程书籍,但总感觉它们更侧重于“术”的层面,即如何使用某个工具、某个语言写出功能性的代码。而《从规范出发的程序设计》,却从“道”的层面,为我打开了一扇新的大门。它没有让我去死记硬背那些繁琐的语法规则,而是从“为什么”我们需要规范,以及“如何”通过规范来指导我们的设计思路,进行了深入的阐释。我尤其喜欢书中关于“意图”的讨论,它让我明白,写代码不仅仅是为了让机器执行,更是为了表达我们的思考过程和业务逻辑。作者用了很多生活化的例子,将抽象的概念具象化,让我很容易理解。比如,他将编写清晰的函数比作清晰的指令,将良好的命名比作精准的标签,这些都让我恍然大悟。这本书让我意识到,很多时候,我们写出难以维护的代码,并不是因为技术不够高明,而是因为我们在设计之初就没有一个清晰的“蓝图”。它让我开始注重代码的“健壮性”和“扩展性”,不再仅仅追求“能跑就行”,而是更加注重“能跑多久”、“能改多方便”。

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说实话,我一开始是被这本书的书名所吸引,觉得“规范”这个词听起来就很有分量,而且“程序设计”也是我一直感兴趣的领域。然而,这本书带给我的惊喜远不止于此。它并没有上来就讲那些晦涩难懂的理论,而是从最基础的“如何开始写代码”入手,就像一个循循善诱的老师,一步步引导我建立起正确的编程思维。我特别赞赏作者在书中反复强调的“沟通成本”和“可维护性”。很多时候,我们写代码只是为了自己一时爽快,却忽略了代码是需要被他人阅读和理解的,尤其是未来的自己。这本书让我认识到,规范的重要性不仅仅在于防止错误,更在于提高协作效率,降低沟通成本。它教会我如何写出“清晰”的代码,就像一本写给其他程序员的说明书。书中对不同编程范式的对比分析也让我受益匪浅,让我明白并没有万能的解决方案,而是要根据具体场景选择最合适的方式。读完这本书,我感觉自己看待编程的角度发生了根本性的变化,不再是机械的敲代码,而是更加注重代码的“生命力”。

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说实话,这本书的标题一开始吸引我的是“规范”二字。我一直觉得,做事情要有规矩,尤其是技术这种需要严谨性的领域。这本书确实满足了我的期待,甚至超出了我的想象。它没有像很多技术书籍那样,一开始就抛出一堆晦涩的概念,而是以一种非常平实的语言,从最基础的“良好编码习惯”开始,一步步引导读者建立起一套完整的程序设计思维。我特别欣赏作者对于“可读性”的强调,这在我看来,是衡量一个程序员是否成熟的重要标准。他用大量的代码片段展示了坏例子和好例子,并且详细分析了为什么好例子更好。这种“对比式”的学习方法,让我更容易理解抽象的概念。而且,书中还穿插了对一些常见陷阱的剖析,比如过度设计、过度抽象,以及如何避免这些问题。我发现,很多时候我们之所以写出难以理解的代码,并不是因为技术不够好,而是因为思维上的误区。这本书就像一面镜子,照出了我过去很多不好的编码习惯,也提供了解决问题的思路。我感觉自己像是经历了一次“内功”的修炼,不再仅仅追求“招式”的华丽,而是更加注重根基的稳固。

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