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被哈佛扫地出门,他发明了让无数程序员痛不欲生的编程语言
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2024.09.04 上海

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码客人生
2024-08-29 16:47优质科技领域创作者

肯尼斯·艾弗森在哈佛大学当了5年助教,没有获得终身教职。

院长不提拔他的一个重要原因就是:这5年,除了一本小书之外,什么都没出版!

那本小书后来帮助他获得了计算机界最高奖:图灵奖。

这本小书的名字叫做《A Programming Language

(注:这个故事是另外一个图灵奖获得者布鲁克斯讲的,我搜了一下,《A Programming Language》这本小书其实在哈佛大学的时候并没有出版,艾弗森当时只是发明了一套符号系统,主要用于教学)

A Programming Language 缩写是APL, 它真的是一个编程语言!

这个名字实在是搞笑,不由得让人想起周星驰的电影《鹿鼎记》中的“有间客栈”。

一个编程语言,为什么有这么大的影响力,竟然能获得图灵奖?

有人认为APL是世界上最丑陋的编程语言,因为用它写出的代码实在是太难懂了。

下面是个康威生命游戏的代码,一行就能实现极为复杂的功能。

看看这奇奇怪怪的符号,甚至得配一个专用的键盘,要不然你根本就敲不出来。

还有人认为它是有史以来最重要的编程语言,它本质上是函数式的,迫使程序员进行并行思考,它支持任意形状和大小的矩阵,提供了任何你能想象得到的运算符进行选择,拆分,连接,投影,重塑等各种运算,几天内就可以用APL写一个SQL解释器,没有任何语言能和它媲美。

其实,艾弗森并不是为了编写计算机程序而设计APL的,他是为了更好地表达数学思想和算法,这使得APL具有一种非常独特的符号体系,如希腊字母、箭头、圆圈等。

比如数组a = [1,2,3,4] 在APL 中是这么表示的:

A 1 2 3 4

两个数组相加:

A  1 2 3 4
B  5 6 7 8
A + B  输出 6 8 10 12

创建一个从1到5的数组:

n ← ⍳ 5 ⍝ n的值是[1,2,3,4,5]

把数组n的每个元素做平方:

n * 2     ⍝ 结果是[1,4,9,16,25]APL中星号表达的是平方,不是乘法

对数组n中每个元素相加,求和:

+/ n 结果是 1+2+3+4+5 = 15 ,“/”是规约运算,它使得左侧的 运算符(+)应用到右侧所有元素

对数组n求平均值

(+/ n) ÷ ⍴n     ⍝ ⍴ 是求一个数组的个数

再来一个复杂一点儿的:生成6个随机数,范围在1到999之间,并按照升序显示

x [ x 6 ? 40 ]

APL对矩阵运算和高维数组操作非常简洁和直观,假设我们有两个矩阵A和B

我们要计算两个矩阵的乘积C = A × B

A  2 2  1 2 3 4
B  2 2  5 6 7 8
C  A +.× B

解释一下:

(1) 2 2 1 2 3 4 将一维数组 1 2 3 4 重新排列为一个 2x2 的矩阵 A。⍴ 是reshape的意思。

(2) 2 2 5 6 7 8 将一维数组 5 6 7 8 重新排列为一个 2x2 的矩阵 B。

(3) +.× 是APL的内置运算符,用于矩阵乘法。

一旦你记住了这些符号,代码就变得非常简洁。

APL的核心就是数组,它甚至可以叫做“Array Programming Language”。

我们回过头来说艾弗森,他“黯然”离开哈佛大学以后,加入了IBM的研究院,薪水也翻了一番。

在IBM,弗雷德·布鲁克斯(System/360架构师,图灵奖获得者,《人月神话》作者)建议他:坚持做你真正想做的事情,管理层非常需要新想法,只要不是非常疯狂的想法,都会得到支持。

于是艾弗森就继续发展自己在哈佛大学创建的符号系统,这一发展不得了,竟然变成了一门计算机编程语言。

1964年,IBM推出著名的大型机System/360,APL也在System/360上实现了。

当时的编程语言,基本上都是批处理的,就是说把代码输入计算机,“等半天”后查看运行结果。

但是APL是一套完整的交互式编程环境,程序员可以输入 APL 语句并立即得到响应。

程序可以在数十人同时使用的计算机上定义、调试、运行和保存。

对于许多曾经饱受使用打孔卡进行批处理编程之苦的程序员来说,APL绝对是一大福音。

IBM肯定不会放过这样的商业机会,开发了很多软件和库,吸引用户使用APL,比如

Starmap :一组绘制恒星和行星位置的函数

IBGS:交互式商业模拟游戏

Graphpak:交互式图形包

MINIPERT:项目管理的关键路径方法 (CPM) 系统

APL 财务规划系统

APL 计量经济学规划语言

......

一旦掌握APL,编写程序的速度就非常快,这让它在建模和原型方面有重要价值。

1973年,Continental Can公司需要给旗下的21家制造厂提供一个库存管理程序,他们的FORTRAN程序员干了一年也没搞定,后来STSC公司的一个销售出马,用APL Plus一周内就把一个可用的工作模型给弄好了。

可以说,在20世纪60年代末到80年代初的大型机上,APL编程语言占有重要的一席之地。

1980年,在IBM工作了20年的艾弗森离开IBM,回到加拿大,加入IP Sharp Associates公司,从事APL语言的咨询和服务工作。

1990年,为了解决APL中的特殊字符问题,艾弗森和华裔科学家Roger Hui一起发明了J语言,J语言完全使用基本ASCII字符集。

80年代以后,随着个人计算机的兴起,Basic、Pascal、C语言等新贵开始统治市场,APL慢慢地退居到了科学计算、统计、保险精算和金融等领域,APL的符号性质和数组功能使其受到领域专家和数据科学家的欢迎,他们不具备程序员的技能。

那么,都2024年了,APL值得我们去了解吗?

首届图灵奖获得者Alan J. Perlis说过:一门语言如果不能影响你编程的思维方式,是不值得了解的

而APL就是一门能影响你编程思维的语言,强烈建议去Try APL网站去玩一下。

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