mathematica-基于过程编程

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-03-12 07:29 7阅读 0赞

在本章中，我们将介绍Mathematica的那些特性，它们与过程式编程语言(例如c、c++、Fortran和Pascal)的特性最为接近。过程式编程是一种编程风格，其特点是大量的小步骤和普遍使用的副作用(例如，赋值给变量)在这些步骤之间传递信息。它还依赖于迭代(如，循环)来处理数据集合。一般来说，如果您看到赋值语句和循环，则样式是过程化的。

而大多数Mathematica专家不鼓励使用过程化程序，对于那些主要使用上述语言的编程人员来说，这是一个非常有用的工具，可以帮助他们学习Mathematica编程。请记住，本章所阐述的大多数技术都只是“冰山一角”;也就是说，它们是非常强大的概念的简单表现，我们将在接下来的章节中更详细地探讨这些概念。

# 函数 #

Mathematica函数是一种编程构造，它允许您以一种方便的方式重复使用代码段。Mathematica内置了数以百计的函数，比如Integrate、Table和Plot。但是Mathematica也让你很容易定义你自己的函数，它可以像系统提供的函数一样复杂。

## 函数定义 ##

area[]:=Pi r^2

上面是面积的定义。左边是函数声明，右边是函数体。

## 参数 ##

area[]:=Pi r^2

其中r是参数名，\_表示空白，意为“fill in the blank”，表示r是个参数，而不是一个值。

## 类型检查 ##

每个表达式有一个Head，可认为是类型。

## 本地变量 ##

使用Module定义本地变量（作用域内会变），不会污染全局作用域：

Module[declarations,body]

使用With声明本地常量（作用域内不会变）：

With[{name=expr},body]

## Set vs SetDelayed ##

Set右边的表达式定义时立即执行；而SetDelayed右边的表达式调用时才执行。

## 返回值 ##

使用Return或者最后一个表达式的结果作为返回值。

# 条件执行 #

Mathematica提供三种条件执行方法：If，Switch和Which。

## If ##

类似if-else

If[test,if,else]

## Switch ##

类似switch

Switch[x,a,do,b,do,c,do,_,do]

## Which ##

类似if-elseif-elseif-…-else

Which[test1,do,test2,do,test3,do,True,do]

# 迭代 #

提供Do，While，For，没有返回值。

## Do ##

返回Null

Do[body,{i,min,max,step}]

## For ##

返回Null

For[initializer,test,increment,body]

## While ##

返回Null

While[test,body]

## 控制流 ##

Break，Continue，Return，Goto，Label，Abort，Throw，Catch。

# 参数传递语义 #

## 参数非本地变量 ##

不能在函数体内部修改参数。

## 值传递 ##

通过把参数赋给本地变量，进而修改本地变量。

## 名称传递 ##

类似C语言的宏。

## 引用传递 ##

Head为Symbol的参数。

# 高级主题：作用域 #

函数作用域、Module作用域、With作用域，这些都成为词法作用域。还有一种动态作用域，由Block提供。

## 词法作用域vs动态作用域 ##

词法作用域中的变量是单独的变量，不和全局变量冲突。而动态作用域的变量可以暂时使全局变量失效。

## 嵌套作用域结构 ##

With、Module和Block作用域可以嵌套使用，进行粒度更小的控制。

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