From Logic to Logic Programming (Foundations of Computing) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:The MIT Press

作者:Kees Doets

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:1994-01-11

价格:USD 48.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780262041423

丛书系列:Foundations of Computing

图书标签:

• 计算机科学
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编程世界的基石：从逻辑推理到高效执行 本书旨在为读者搭建一座通往计算世界深层奥秘的桥梁，它并非一本简单的编程入门手册，而是深入探究了编程语言背后至关重要的思想根源——逻辑。我们将一同踏上一段旅程，从抽象的逻辑推理原理出发，逐步揭示其如何塑造了我们今天所熟知的强大编程范式，特别是逻辑编程。本书将以严谨的学术视角，结合生动的例子和清晰的讲解，引导读者理解计算的本质，掌握构建高效、可维护软件的底层逻辑。 第一部分：理性之思——逻辑学的基本原理 在踏入编程的殿堂之前，理解“逻辑”本身是不可或缺的。本部分将从逻辑学的基本概念入手，为读者构建一个坚实的理论基础。 命题逻辑：真理与推理的构建块 我们首先会接触到“命题”——那些可以判断真假的陈述句。例如，“太阳从东方升起”是一个真命题，“2+2=5”是一个假命题。我们将学习如何使用逻辑联结词（如“与”、“或”、“非”、“蕴含”、“等价”）来组合简单的命题，形成更复杂的复合命题。理解这些联结词的真值表，是掌握逻辑推理的关键。例如，命题 P 和 Q 的“与”（P ∧ Q）只有当 P 和 Q 都为真时才为真。我们将深入探讨蕴含（P → Q），它描述了一种“如果…那么…”的关系，并学习如何识别其真值，理解“假命题蕴含任何命题都为真”这一反直觉但逻辑上严谨的规则。 推理规则：从已知到未知的飞跃 逻辑不仅仅是关于命题的组合，更是关于如何从已知的事实推导出新的结论。本部分将介绍各种有效的推理规则，例如： 肯定前件 (Modus Ponens): 如果我们知道“P → Q”为真，并且“P”为真，那么我们可以确信“Q”也为真。这是一个极其重要的推理形式，在数学证明和程序推理中无处不在。 否定后件 (Modus Tollens): 如果我们知道“P → Q”为真，并且“Q”为假，那么我们可以确信“P”也为假。这为我们提供了排除错误信息的有力工具。 假言三段论 (Hypothetical Syllogism): 如果“P → Q”为真，并且“Q → R”为真，那么我们可以得出“P → R”为真。这允许我们链接一系列逻辑关系，构建更长的推理链。 我们将通过具体的例子来展示这些推理规则的应用，帮助读者理解如何在不同的情境下运用它们来验证论证的有效性。 谓词逻辑：更丰富的表达能力 命题逻辑虽然强大，但其表达能力有限，无法处理像“所有人都终将一死”这样的普遍性陈述。谓词逻辑在此基础上引入了“谓词”和“量词”，极大地增强了逻辑的表达力。 谓词 (Predicates): 谓词代表了对象或对象集合的属性或关系。例如，“是人(x)”就是一个谓词，它描述了“x”是否具有“人”的属性。 量词 (Quantifiers): 量词用于表达命题的普遍性或存在性。 全称量词 (∀): 表示“对于所有的…”。例如，“∀x (是人(x) → 终将一死(x))”表示“对于所有x，如果x是人，那么x终将一死”。 存在量词 (∃): 表示“存在…”。例如，“∃x (是猫(x) ∧ 会飞(x))”表示“存在一个x，x是猫并且x会飞”。 我们将学习如何将自然语言中的陈述转化为谓词逻辑公式，以及如何运用推理规则来处理带有量词的语句。理解谓词逻辑对于理解数据库查询、程序分析以及形式化验证等领域至关重要。 证明的艺术：形式化验证的基石 在逻辑学中，“证明”是确立命题真实性的过程。本部分将介绍不同类型的证明方法，包括直接证明、间接证明（反证法）以及数学归纳法。我们将强调形式化证明的重要性，即按照严格的逻辑规则进行推理，避免任何模糊或主观的判断。掌握证明的艺术，不仅是逻辑能力的体现，更是培养严谨思维和解决复杂问题的能力。 第二部分：逻辑的化身——面向逻辑编程 当我们将逻辑学的原理应用于计算机科学时，便催生了逻辑编程这一强大的范式。本部分将重点介绍逻辑编程的核心概念及其在实际应用中的意义。 逻辑编程的哲学：声明式与过程式的区别 传统的编程范式，如命令式编程，侧重于“如何”做，即详细描述计算的步骤。而逻辑编程则是一种“声明式”的范式，它更关注“是什么”，即声明我们想要什么结果，并将计算的细节留给系统来解决。我们将通过对比来阐明这一核心区别。例如，在命令式编程中，我们可能需要编写代码来循环遍历列表并进行比较，以查找某个元素。而在逻辑编程中，我们只需要声明“查找元素X在列表中”，系统会自行找到解决方案。 Prolog：逻辑编程的代表性语言 Prolog（Programming in Logic）是逻辑编程领域最著名和最具代表性的语言。本部分将深入介绍Prolog的语法和核心机制。 事实 (Facts): 在Prolog中，事实是描述世界状态的基本语句。例如，“dog(fido).” 表示“Fido是一只狗”。 规则 (Rules): 规则定义了如何从已知事实推导出新的结论。例如，“mammal(X) :- dog(X).” 表示“如果X是一只狗，那么X是一种哺乳动物”。这里的 `:-` 可以读作“如果”，`X` 是一个变量。 查询 (Queries): 查询是向Prolog系统提出的问题，系统会尝试根据已知的事实和规则找到答案。例如，“?- mammal(fido).” 系统会根据上面定义的规则，如果 `dog(fido)` 为真，则返回 `true`。 统一 (Unification) 与回溯 (Backtracking)：Prolog的推理引擎 Prolog能够自动解决问题的强大能力，源于其核心的两个机制：统一和回溯。 统一 (Unification): 统一是Prolog中最基本的匹配过程。当系统尝试将一个查询与一个事实或规则的头部进行匹配时，就会发生统一。如果能够为变量找到合适的值，使得查询与事实/规则头部完全一致，则认为匹配成功。例如，查询 `?- parent(john, X).` 和事实 `parent(john, mary).` 进行统一时，变量 `X` 会被绑定为 `mary`。 回溯 (Backtracking): 当Prolog尝试执行一个查询，并且找到多个可能的解决方案时，它会按照一定的顺序探索这些解决方案。如果在一个分支的探索中遇到困难（例如，无法找到匹配的事实或规则），它会“回溯”到上一个选择点，尝试另一个可能的路径。这种机制使得Prolog能够自动搜索解空间，找到所有满足条件的答案。我们将通过生动的例子来演示统一和回溯的协同工作，例如查找所有与某人有关联的对象。 递归：逻辑编程的强大表达工具 在Prolog中，递归是一种非常自然且强大的表达方式，尤其适用于处理列表、树形结构等递归定义的数据。我们将学习如何使用递归来定义列表操作，例如查找列表中某个元素是否存在、计算列表的长度、反转列表等。递归与回溯相结合，使得Prolog能够优雅地处理复杂的搜索和遍历问题。 逻辑编程的应用场景 逻辑编程虽然不如命令式编程普及，但在特定领域展现出了独特的优势。我们将探讨其一些重要的应用场景： 人工智能 (Artificial Intelligence): 逻辑编程是许多AI应用的基础，特别是在专家系统、自然语言处理、问题求解等领域。 数据库查询 (Database Querying): 逻辑编程的声明式特性使其非常适合构建和查询复杂的数据库。 形式化验证 (Formal Verification): 在软件和硬件设计中，使用逻辑编程可以对系统进行形式化的验证，确保其正确性和可靠性。 符号计算 (Symbolic Computation): 逻辑编程在处理符号表达式和进行符号推理方面具有天然的优势。 第三部分：从逻辑到实践——编程中的智慧 本部分将超越理论，将逻辑学的思想融入到更广泛的编程实践中，帮助读者培养一种更具洞察力和解决问题的编程思维。 算法的逻辑基础 任何算法都可以从逻辑的角度来审视。我们将探讨如何将算法的需求和步骤形式化为逻辑语句，并理解算法的正确性证明的本质。例如，排序算法的正确性可以通过逻辑推理来证明：如果一个列表已经被排序，那么满足某个逻辑条件。 数据结构的逻辑表达 数据结构本身也可以用逻辑来描述。例如，链表的定义可以看作是“一个节点包含数据和指向下一个节点的引用，直到一个特殊标记的结束节点”。理解数据结构的逻辑特性，有助于更有效地设计和操作它们。 程序的正确性与可靠性 编写可靠的软件是每个程序员的目标。本部分将介绍如何利用逻辑学的原理来思考程序的正确性。我们将讨论不变式（Invariants）的概念，即在程序执行过程中始终保持为真的逻辑陈述，它们是证明程序正确性的重要工具。 面向对象编程中的逻辑思维 即使是在面向对象编程（OOP）中，逻辑思维也扮演着重要角色。类的属性和方法、继承和多态的规则，都可以用逻辑来描述。我们将探讨如何运用逻辑推理来设计更清晰、更健壮的面向对象系统。 函数式编程与逻辑的交汇 函数式编程与逻辑编程在强调声明式和无副作用等方面有着共同之处。本部分将简要探讨函数式编程的核心思想，并说明其与逻辑原理的联系，例如纯函数的概念可以被视为一种逻辑关系。 总结 本书旨在为读者提供一个深刻的计算视角，超越具体的编程语言，深入理解编程的本质。通过对逻辑学基本原理的学习，我们能够更清晰地认识到程序是如何工作的，以及如何设计出更严谨、更高效、更可靠的软件。无论是初涉编程的学子，还是经验丰富的开发者，本书都将为您打开一扇新的视野，帮助您在编程世界的探索中，拥有更坚实的逻辑基石和更深刻的智慧。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调与抽象的几何图形交织在一起，立刻给人一种置身于严谨而又充满想象力的知识殿堂的感觉。初次翻开时，那种纸张特有的微涩感和油墨的清香扑面而来，让人忍不住深吸一口气，仿佛已经准备好要进入一个全新的思维领域。它不仅仅是一本教科书，更像是一件艺术品，每一个排版、每一个图表的布局都透露出设计者对细节的极致追求。书脊的设计也十分考究，即使随意放在书架上，那种沉稳的气质也难以掩盖。我特别喜欢它在章节过渡处的留白处理，那种恰到好处的呼吸感，让密集的技术内容在视觉上得到了极大的舒缓，避免了阅读过程中的疲劳感。这种对书籍物理形态的重视，无疑提升了阅读体验，让人从一开始就对内容的深度和广度充满了期待，感觉自己手中拿的不是一份知识的罗列，而是一份精心打磨的智慧结晶。

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坦率地说，这本书的阅读体验是一场智力上的“马拉松”，它要求读者全神贯注，容不得一丝一毫的懈怠。我发现自己常常需要停下来，反复阅读某个复杂的推导过程，甚至需要借助外部工具来可视化某些抽象的概念。但正是这种挑战性，赋予了这本书非凡的价值。它没有试图迎合快餐式的学习潮流，而是坚持为读者提供一个扎实、可靠、能够经受时间检验的知识体系。读完这本书，我最大的感受是，我的思维“肌肉”得到了极大的锻炼，处理复杂信息和进行多步推理的能力都有了质的飞跃。它就像是一位严厉而又充满远见的导师，用最精确的工具，为我的学术生涯打下了一块无比坚实的基石。

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翻阅这本书的章节目录，我立刻被那种清晰的逻辑脉络所吸引，它不像某些同类书籍那样堆砌晦涩的术语，而是采取了一种层层递进、剥茧抽丝的讲解方式。作者在构建理论框架时，显然投入了巨大的心血，从最基础的公理化体系开始，稳扎稳打地引入复杂的推理规则。我尤其欣赏作者在解释关键概念时所使用的那些精妙的比喻，它们往往能瞬间点亮那些原本混沌不清的逻辑节点。比如，在讲解某种特定范式的演化过程时，作者没有直接抛出复杂的数学证明，而是用了一个非常贴近日常生活的场景来做类比，这种“润物细无声”的教学手法，极大地降低了初学者的畏惧感。读完一个段落，总有一种茅塞顿开的畅快感，仿佛原本缠绕在脑海中的一团乱麻被瞬间梳理得井井有条，这种学习上的愉悦感，是很多技术书籍难以提供的。

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在配套的习题和案例设计上，这本书展现了极高的实用价值与挑战性。我特别喜欢那些被巧妙嵌入正文的“思考题”，它们不是简单的重复练习，而是真正考验读者对底层原理的理解和灵活运用能力的试金石。有些案例的复杂程度，即便是对有一定经验的读者来说，也需要花费一番心思才能完全消化。更令人称道的是，作者对于每一个算法的实现细节都讲解得极其透彻，代码片段的排版清晰易读，注释的密度恰到好处，既没有过多干扰阅读，又能在关键处提供及时的指引。这种“授人以渔”的教学理念贯穿始终，使得读者在完成练习的过程中，不仅仅是学会了某个知识点，更是掌握了一种解决复杂问题的系统性方法论。

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这本书的行文风格非常独特，它既保持了学术著作应有的严谨性，又流淌着一种近乎哲学的思辨色彩。作者在阐述每一个逻辑结构时，似乎都在引导读者去思考“为什么是这样”，而非仅仅停留在“是什么”的层面。我注意到，在关键的定理推导之后，总会有几段深入的讨论，这些讨论往往会涉及该理论在计算科学乃至认知科学中的深远影响，这种跨学科的视野极大地拓宽了我的认知边界。我甚至觉得，这更像是一部关于思维本质的探讨集，逻辑程序设计只是它探讨人类理性结构的一个载体。书中的一些论述句式长短错落有致，偶尔会出现一些古典韵味十足的长句，充满了思辨的力量感，让人在阅读时需要放慢语速，细细咀嚼其中的深意。

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