scala - 术语 "reason about"在计算机科学中意味着什么？

Question

在学习函数式编程时，我不断遇到“原因”这个术语，尤其是在纯函数和/或引用透明性的背景下。有人能解释一下这到底是什么意思吗？

Answer 1

通常，在编写程序时，您的工作不仅仅只是编写代码，您还想了解代码所展示的一些属性。您可以通过两种方式获得这些属性:通过逻辑分析或通过经验观察。

此类属性的示例包括:

• 正确性(程序是否执行其预期的操作)
• 性能(需要多长时间)
• 可扩展性(输入如何影响性能)
• 安全性(算法是否会被恶意滥用)

当您凭经验测量这些属性时，您得到的结果精度有限。因此，从数学上证明这些性质要优越得多，但并不总是那么容易做到。函数式语言的设计目标之一通常是使其属性的数学证明更容易处理。这就是程序推理的典型含义。

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就函数或较小的单位而言，上述内容适用，但有时作者也仅仅意味着思考算法或设计算法。这取决于具体的用途。

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顺便说一句，一些例子说明了如何推理其中一些事情以及如何进行实证观察:

正确性:如果我们能够用等式证明代码做了它应该做的事情，我们就可以证明代码是正确的。因此，对于排序函数，如果我们可以证明我们给它的任何列表都具有被排序的属性，我们就知道我们的代码是正确的。根据经验，我们可以创建一个单元测试套件，在其中提供输入的代码示例，并检查代码是否具有所需的输出。

性能和可扩展性:我们可以分析我们的代码并证明算法的性能范围，以便我们知道所需的时间如何取决于输入的大小。根据经验，我们可以对代码进行基准测试，看看它在特定机器上实际运行的速度有多快。我们可以执行负载测试，看看我们的机器/算法在折叠/变得不切实际之前可以接受多少实际输入。