J (язык программирования) - J (programming language)

J

Разработано	Кеннет Э. Айверсон, Роджер Хуэй
Разработчик	JSoftware
Впервые появился	1990; 30 лет назад (1990)
Стабильный выпуск	J901 / 15 декабря 2019 г.; 11 месяцев назад (2019-12-15)[1]
Печатная дисциплина	динамичный
Операционные системы	Кроссплатформенность: Windows, Linux, macOS
Лицензия	GPLv3
Интернет сайт	www.jsoftware.com
Главный реализации
J
Под влиянием
APL
Под влиянием
NumPy,[2] Суперколлайдер[3]

В J язык программирования, разработанная в начале 1990-х годов Кеннет Э. Айверсон и Роджер Хуэй,^[4][5] является программирование массива язык, основанный прежде всего на APL (также Айверсоном).

Чтобы избежать повторения проблемы со специальными символами APL, J использует только основные ASCII набор символов, прибегая к использованию точки и двоеточия в качестве интонации^[6] формировать короткие слова, похожие на диграфы. Большинство таких первичный (или примитивный) J слова служат математическими символами, при этом точка или двоеточие расширяют значение основных доступных символов. Кроме того, многие символы, которые в других языках часто необходимо сопоставлять (например, [] {} "" `` или <>) обрабатываются J как отдельные слова или, если они изменяются, как односимвольные корни многосимвольных слов.

J очень лаконичный язык программирования массивов, и наиболее подходит для математический и статистический программирование, особенно при выполнении операций на матрицы. Он также использовался в экстремальное программирование^[7] и производительность сети анализ.^[8]

подобно Джон Бэкус языки FP и FL, J поддерживает программирование на функциональном уровне через его молчаливое программирование Особенности.

В отличие от большинства языков, поддерживающих объектно-ориентированного программирования, Гибкая иерархическая пространство имен схема (где каждое имя существует в определенном регион) можно эффективно использовать как основу для обоих основанный на классе и на основе прототипа объектно-ориентированного программирования.

С марта 2011 года J является бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом под Стандартная общественная лицензия GNU версия 3 (GPLv3).^[9][10][11] Можно также приобрести источник по договорной лицензии.^[12]

Примеры

J разрешает безточечный стиль и функциональная композиция. Таким образом, его программы могут быть очень краткими и считается трудным для чтения некоторыми программистами.

В "Привет мир!" программа в J

  'Привет мир!'

Эта реализация hello world отражает традиционное использование J - программы вводятся в сеанс интерпретатора J, и отображаются результаты выражений. Также возможно организовать выполнение J-скриптов как автономных программ. Вот как это может выглядеть на Unix система:

   #! / bin / jc   эхо 'Привет мир!'   выход ''

Исторически APL использовали / указать складывать, так +/1 2 3 был эквивалентен 1+2+3. Между тем, деление было представлено математическим символ деления (÷), который был реализован чрезмерный знак минус и двоеточие (на бумаге EBCDIC и ASCII текстовые терминалы ). Поскольку ASCII в целом не поддерживает переопределения независимо от устройства и не включает символ разделения как таковой, J использует% для обозначения деления в качестве визуального приближения или напоминания. (Это частично иллюстрирует мнемонический характер токенов J и некоторые затруднения, возникающие при использовании ASCII.)

Определение J-функции с именем средний для вычисления среднего значения списка чисел дает:

  средний=: +/ % #

Это тестовое выполнение функции:

  средний 1 2 3 42.5

# подсчитывает количество элементов в массиве. +/ суммирует элементы массива. % делит сумму на количество элементов. Над, средний определяется с помощью цепочки из трех глаголов (+/, %, и #) названный вилка. В частности (V0 V1 V2) Нью-Йорк такой же как (V0 (Ny)) V1 (V2 (Ny)) который показывает некоторую силу J. (Здесь V0, V1 и V2 обозначают глаголы, а Ny обозначает существительное).

Некоторые примеры использования средний:

  v=: ?. 20 $100     NB. случайный вектор  v46 55 79 52 54 39 60 57 60 94 46 78 13 18 51 92 78 60 90 62  средний v59.2

  4 средний\ v            NB. скользящая средняя на периодах размером 458 60 56 51.25 52.5 54 67.75 64.25 69.5 57.75 38.75 40 43.5 59.75 70.25 80 72.5

  м=: ?. 4 5 $50     NB. случайная матрица  м46  5 29  2  439 10  7 10 4446 28 13 18  142 28 10 40 12

  средний"1 м             NB. применить среднее значение к каждому подмассиву ранга 1 (каждой строке) m17.2 22 21.2 26.4

Ранг является ключевым понятием в J. Его значение в J аналогично значению Выбрать в SQL и из в то время как в C.

Реализация быстрая сортировка, из J Dictionary дает:

   сел=: наречие def 'u # ['      быстрая сортировка=: глагол определить    если. 1 >: #у делать. у    еще.     (быстрая сортировка у <сел е),(у =сел е),быстрая сортировка у >сел е=.у{~?#у    конец.   )

Ниже приведена реализация быстрой сортировки, демонстрирующая молчаливое программирование. Второй вариант включает в себя составление функций вместе без явной ссылки на какие-либо переменные. J поддерживает вилки и крючки определяет правила того, как аргументы, применяемые к этой функции, будут применяться к ее функциям-компонентам.

   быстрая сортировка=: (($:@(<#[), (=#[), $:@(>#[)) ({~ ?@#)) ^: (1<#)

Сортировка в J обычно выполняется с помощью встроенных (примитивных) глаголов /: (сортировка) и \: (отсортировать). Пользовательские сортировки, такие как быстрая сортировка, описанные выше, обычно служат только для иллюстрации.

В следующем примере демонстрируется использование глагола со ссылкой на себя $: для рекурсивного вычисления чисел Фибоначчи:

1:`($:@-&2+$:@<:)@.(>&2)

Эта рекурсия также может быть выполнена путем обращения к глаголу по имени, хотя это, конечно, возможно, только если глагол назван:

Фибоначчи=:1:`(Фибоначчи@-&2+Фибоначчи@<:)@.(>&2)

Следующее выражение показывает Пи с n цифрами и демонстрирует возможности повышенной точности J:

  п=: 50                      NB. установите n как необходимое количество цифр  <.@о. 10x^п                 NB. расширенная точность 10 до n-го * пи314159265358979323846264338327950288419716939937510

Глаголы и модификаторы

Программа или процедура - то, что принимает данные на входе и производит данные на выходе - называется глагол. J имеет богатый набор предопределенных глаголов, каждый из которых автоматически работает с несколькими типами данных: например, глагол я. поиск в массивах любого размера для поиска совпадений:

   3 1 4 1 5 9 я. 3 1  NB. найти индекс первого появления 3 и 10 1   3 1 4 1 5 9 я: 3 1  NB. найти индекс последнего вхождения 3 и 10 3

Пользовательские программы можно именовать и использовать везде, где разрешены примитивы.

Сила J во многом определяется его модификаторы: символы, употребляющие существительные и глаголы как операнды и применяют операнды определенным образом. Например, модификатор / берет один операнд, глагол слева от него, и производит глагол, который применяет этот глагол между каждым элементом своего аргумента. Это, +/ глагол, определяемый как 'применять + между элементами вашего аргумента 'Таким образом, предложение

   +/ 1 2 3 4 5

производит эффект

   1 + 2 + 3 + 4 + 5   +/ 1 2 3 4 515

У J есть примерно две дюжины этих модификаторов. Все они могут применяться к любому глаголу, даже к глаголу, написанному пользователем, и пользователи могут писать свои собственные модификаторы. Хотя модификаторы сильны по отдельности, позволяя

• повторное выполнение, т.е. е. делать пока
• условное исполнение, т.е. е. если
• выполнение регулярных или нерегулярных подмножеств аргументов

некоторые из модификаторов управляют порядком, в котором выполняются компоненты, позволяя комбинировать модификаторы в любом порядке для создания неограниченного разнообразия операций, необходимых для практического программирования.

Типы и структуры данных

J поддерживает три простых типа:

• Числовой
• Литерал (символ)
• В штучной упаковке

Из них у числового больше всего вариантов.

Один из числовых типов J - это немного. Есть два битовых значения: 0, и 1. Также биты могут быть сформированы в списки. Например, 1 0 1 0 1 1 0 0 это список из восьми бит. Синтаксически синтаксический анализатор J рассматривает это как одно слово. (Пробел распознается как словообразовательный символ между числовыми словами.) Поддерживаются списки произвольной длины.

Кроме того, J поддерживает все обычные бинарные операции с этими списками, такие как и, или, Эксклюзивный или, вращать, сдвиг, неи т. д. Например,

  1 0 0 1 0 0 1 0 +. 0 1 0 1 1 0 1 0     NB. или1 1 0 1 1 0 1 0

  3 |. 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1             NB. вращать1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1

J также поддерживает массивы битов более высокого порядка. Они могут быть сформированы в двумерные, трехмерные и т.д. массивы. Вышеупомянутые операции одинаково хорошо работают с этими массивами.

Другие числовые типы включают целое число (например, 3, 42), с плавающей запятой (3.14, 8.8e22), комплексное (0j1, 2.5j3e88), целое число повышенной точности (12345678901234567890x) и рациональную дробь (повышенной точности) (1r2, 3r4). Как и в случае с битами, они могут быть сформированы в виде списков или массивов произвольного размера. Как и в случае с битами, операции выполняются со всеми числами в массиве.

Списки битов можно преобразовать в целые числа с помощью #. глагол Целые числа можно преобразовать в списки битов с помощью #: глагол (При разборе J, . (период) и : (двоеточие) - словообразующие символы. Они никогда не являются только токенами, если им не предшествует пробельные символы.)

J также поддерживает буквальный (символьный) тип. Литералы заключаются в кавычки, например, 'а' или 'b'. Списки литералов также поддерживаются с использованием обычного соглашения о заключении нескольких символов в кавычки, например 'abcdefg'. Обычно отдельные литералы имеют ширину 8 бит (ASCII), но J также поддерживает другие литералы (Unicode ). Числовые и логические операции не поддерживаются для литералов, но поддерживаются операции, ориентированные на сбор данных (например, поворот).

Наконец, есть упакованный тип данных. Обычно данные помещаются в поле с помощью < операция (без левого аргумента; если есть левый аргумент, это будет меньше, чем операция). Это аналогично C с & операция (без левого аргумента). Однако если результат C & имеет ссылочную семантику, результат J's < имеет семантику значений. Другими словами, < это функция, и она дает результат. Результат имеет 0 измерений, независимо от структуры содержащихся данных. С точки зрения J-программиста, < помещает данные в коробку и позволяет работать с массивом ящиков (его можно собрать с другими ящиками и / или сделать несколько копий ящика).

  <1 0 0 1 0+---------+|1 0 0 1 0|+---------+

Единственный тип коллекции, предлагаемый J, - это массив произвольных размеров. Большинство алгоритмов можно очень кратко выразить с помощью операций с этими массивами.

Массивы J имеют однородную типизацию, например список 1 2 3 это список целых чисел, несмотря на 1 быть немного. По большей части подобные проблемы с типами прозрачны для программистов. Только некоторые специализированные операции обнаруживают различия по типу. Например, список 1.0 0.0 1.0 0.0 будет обрабатываться большинством операций точно так же, как список 1 0 1 0 .

J также поддерживает разреженные числовые массивы, в которых ненулевые значения хранятся вместе с их индексами. Это эффективный механизм, в котором относительно небольшое количество ненулевых значений.

J также поддерживает объекты и классы,^[13] но это артефакт способа именования вещей, а не типы данных. Вместо этого для ссылки на объекты (и классы) используются литералы в рамке. Данные J имеют семантику значений, но объектам и классам нужна ссылочная семантика.^{[нужна цитата ]}

Другой псевдотип, связанный с именем, а не значением, - это файл с отображением в память.

Отладка

Рассечение последовательности Коллатца, начиная с 6

J имеет обычные возможности для остановки в случае ошибки или в определенных местах глаголов. Он также имеет уникальный визуальный отладчик, который называется Рассекать, который дает двухмерное интерактивное отображение выполнения одного предложения J. Поскольку одно предложение J выполняет столько же вычислений, сколько и вся подпрограмма в языках нижнего уровня, визуальное отображение весьма полезно.

Документация

Документация J включает толковый словарь, со словами в J, обозначенными как существительные, глаголы, модификаторы, и так далее. Основные слова перечислены в запас слов, в котором их соответствующие части речи обозначаются с помощью разметки. Обратите внимание, что глаголы имеют две формы: монадический (аргументы только справа) и диадический (аргументы слева и справа). Например, в '-1'дефис - монадический глагол, а в'3-2'дефис - диадический глагол. Монадическое определение в основном не зависит от диадического определения, независимо от того, является ли глагол примитивным глаголом или производным глаголом.

Структуры управления

J предоставляет управляющие структуры (подробности здесь) похож на другие процедурные языки. Основные контрольные слова в каждой категории включают:

• утверждать.
• перерыв.
• Продолжать.
• для.
• goto_label.
• если. еще. elseif.
• вернуть.
• Выбрать. кейс.
• бросить.
• пытаться. ловить.
• в то время как. пока.

Смотрите также

• K (язык программирования) - еще один язык под влиянием APL
• Q - Язык KDB + и новая объединенная версия K и KSQL.

использованная литература

внешние ссылки

• Официальный веб-сайт - JSoftware, создатели J
• Openj на GitHub - Репозиторий
• Обучение J - Введение в язык программирования J от Роджера Стоукса