1、程序设计语言的进化

C语言程序设计参考文献
C语言作为一种高级编程语言，是编程语言中最基础的部分，也是软件开发领域中最常用的一种编程语言。

学习C语言的过程中，往往需要参考一些相关的参考文献，以便更好地理解C语言的知识点。

一、《C语言程序设计》（第3版）
该书由著名编程大师Brian W.Kernighan和Dennis M.Ritchie合著，是一本关于C语言程序设计的典型参考书。

该书介绍了C语言的基本概念、程序结构、语言特性，以及程序设计实践的相关知识，是学习C语言的优秀参考书籍。

二、《C语言高级程序设计》
该书由著名程序设计专家Brian W.Kernighan和Rob Pike合著，是一本关于C语言高级程序设计的参考书。

该书介绍了C语言中比较复杂的程序设计技术，如设计模式、面向对象编程、数据结构等，是理解C语言高级程序设计的重要参考书籍。

三、《The C++ Programming Language》
该书由著名编程大师Bjarne Stroustrup著，是一本关于C++编程语言的参考书。

C++是C语言的进化版本，也是当今开发领域中最为流行的编程语言之一。

本书介绍了C++语言的基本概念、语法特性、程序设计实践等，是学习C++语言的重要参考书籍。

以上就是C语言程序设计参考文献的介绍，学习C语言的过程中，参考这些参考文献可以加深对C语言的理解，从而更好地进行程序设计。

人工智能心得体会(9篇)人工智能心得体会1一、在中小学开展的机器人教育具有重要的意义。

主要体现在以下几个方面：１、促进教育方式的变革，培养学生的综合能力在机器人教育中，课堂以学生为中心，教师作为指导者提供学习材料和建议，学生必须自己去学习知识，构建知识体系，提出自己的解决方案，从而有效培养了动手能力、学生创新思维能力。

２、有效激发学习兴趣、动机“寓教于乐”是我们教育追求的目标。

这也是当前教育游戏成为当前研究热点一个原因。

学习兴趣是学生的学习成功重要因素。

机器人教育可以通过比赛形式，得到周围环境的认可和赞赏，能够激发学生学习的兴趣，激发学生的斗志和拼博精神。

３、培养学生的团队协作能力机器人教育中大多以小组形式开始，机器人的学习、竞赛实际上是一个团体学习的过程。

它需要学习者团结协作，包容小组其他成员的缺点和不足，能够与他人进行有效沟通与交流。

在实践锻炼中提高自己的团队协作能力，其效果比普通的教育方式、方法更加有效。

４、扩大知识面，转换思维方式在机器人的学习过程中，通过制作机器人过程中的实际问题解决，可以学到模拟电路、力学等方面知识，不但对物理学科、计算机学科的教学起到促进作用，同时也扩大、加深了学生科学知识；通过完成任务和模拟项目使学生在为机器人扩充接口的过程中学习有关数字电路方面的知识；通过为机器人编写程序，不但学到计算机编程语言、算法等显性知识，更有意义的是通过为机器人编写程序学到科学而高效的思维方式，逻辑判断思维、系统思维等隐性知识二、中小学机器人教学活动的几点做法：考虑到中小学生和机器人课程的特点，为培养学生的综合设计能力和创新能力，本人认为机器人教学应该在教学内容、教学方法、教学组织方面一改其它课程的教学模式，走出一条新的路子来。

1、教学内容：机器人教学应注意学生知识广度的学习。

虽然仅通过一门课程来扩充学生的知识面效果有限，但是由于机器人的设计涉及到光机电一体化、自动控制、人工智能等多方面问题，既有硬件设计也有软件设计，所以是让学生了解和掌握大量知识的绝好机会。

分类号：密级：专业学位研究生学位论文论文题目（中文）进化程序设计模式研究和生命进化现象的程序模拟论文题目（外文）The study on "Evolutionary Programming Model"and the programming simulation on the phenomenon of the life evolution研究生姓名范玫学位类别工程硕士专业学位领域计算机应用学位级别硕士校内导师姓名、职称马义忠教授校外导师单位、姓名甘肃省冶金设计院郎宪录高工论文工作起止年月2011 年1月至2012年3月论文提交日期2012年 3月论文答辩日期2012年 5月学位授予日期2012年 5月校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。

本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。

本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。

本学位论文研究内容：□可以公开□不易公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。

（请在以上选项内选择其中一项打“√”）论文作者签名：导师签名：日期：日期：进化程序设计模式研究和生命进化现象的程序模拟摘要目前在计算机程序设计领域，对软件的动态自适应能力的需求越来越强烈，它要求软件在运行过程中能够根据运行环境的情况动态地改变行为，从而更好地适应环境，这就要求我们的程序和软件能够自动地进化，能够动态适应不同的运行环境。

程序设计语言的发展程序设计语言是计算机科学领域中一个至关重要的组成部分，它的发展经历了多个阶段，从早期的机器语言到现代的高级语言，每一次的变革都极大地推动了计算机技术的进步。

程序设计语言的起源程序设计语言的起源可以追溯到20世纪40年代，当时计算机刚刚诞生，使用的是机器语言，即直接用二进制代码编写程序。

这种方式编程效率极低，且难以理解和维护。

汇编语言的出现为了提高编程效率，人们发明了汇编语言。

汇编语言是一种低级语言，它使用助记符来代替机器语言中的二进制代码，使得程序更加易于编写和理解。

尽管如此，汇编语言仍然需要程序员对计算机硬件有深入的了解。

高级语言的诞生20世纪50年代，为了进一步提高编程效率和可读性，高级语言应运而生。

高级语言如FORTRAN、COBOL等，它们允许程序员使用接近自然语言的语法来编写程序，极大地简化了编程过程。

结构化编程的兴起60年代，随着计算机应用的日益广泛，程序的复杂性也日益增加。

为了解决程序设计中的复杂性问题，结构化编程的概念被提出。

结构化编程强调使用顺序、选择和循环三种基本控制结构来构建程序，提高了程序的可读性和可维护性。

Pascal和C语言是这一时期的代表。

面向对象编程的革命80年代，面向对象编程（OOP）的概念开始流行。

面向对象编程是一种以对象和类为基础的编程范式，它强调数据和功能的封装、继承和多态性。

这种编程方式使得软件设计更加模块化，易于扩展和维护。

C++、Java和Python等语言都是面向对象编程的典型代表。

函数式编程的复兴随着并行计算和分布式计算的发展，函数式编程语言因其天然支持并发的特性而重新受到关注。

函数式编程语言如Haskell、Scala和Erlang等，它们强调函数的不可变性和高阶函数的使用，为并发编程提供了一种新的解决方案。

脚本语言的普及90年代以来，随着互联网的兴起，脚本语言如JavaScript、PHP和Ruby等开始广泛使用。

脚本语言通常用于快速开发Web应用程序，它们简单易学，能够快速响应用户需求。

计算机软件发展历史（简史）来源：互联网计算机软件技术发展很快。

50年前，计算机只能被高素质的专家使用，今天，计算机的使用非常普遍，甚至没有上学的小孩都可以灵活操作；40年前，文件不能方便地在两台计算机之间进行交换，甚至在同一台计算机的两个不同的应用程序之间进行交换也很困难，今天，网络在两个平台和应用程序之间提供了无损的文件传输；30年前，多个应用程序不能方便地共享相同的数据，今天，数据库技术使得多个用户、多个应用程序可以互相覆盖地共享数据。

了解计算机软件的进化过程，对理解计算机软件在计算机系统中的作用至关重要。

第一代软件（1946－1953）第一代软件是用机器语言编写的，机器语言是内置在计算机电路中的指令，由0和1组成。

例如计算2+6在某种计算机上的机器语言指令如下：第一条指令表示将“6”送到寄存器AL中，第二条指令表示将“2”与寄存器AL 中的内容相加，结果仍在寄存器AL中，第三条指令表示将AL中的内容送到地址为5的单元中。

不同的计算机使用不同的机器语言，程序员必须记住每条及其语言指令的二进制数字组合，因此，只有少数专业人员能够为计算机编写程序，这就大大限制了计算机的推广和使用。

用机器语言进行程序设计不仅枯燥费时，而且容易出错。

想一想如何在一页全是0和1的纸上找一个打错的字符！在这个时代的末期出现了汇编语言，它使用助记符（一种辅助记忆方法，采用字母的缩写来表示指令）表示每条机器语言指令，例如ADD表示加，SUB表示减，MOV表示移动数据。

相对于机器语言，用汇编语言编写程序就容易多了。

例如计算2+6的汇编语言指令如下：MOV AL，6ADD AL，2MOV #5，AL由于程序最终在计算机上执行时采用的都是机器语言，所以需要用一种称为汇编器的翻译程序，把用汇编语言编写的程序翻译成机器代码。

编写汇编器的程序员简化了他人的程序设计，是最初的系统程序员。

第二代软件（1954－1964）当硬件变得更强大时，就需要更强大的软件工具使计算机得到更有效地使用。

计算机编程语言的种类与具体运用1、引言计算机技术被运用到涉及人们生活的许多领域当中，同时为了掌握这门技术也同样涉及多样化的学科，随着社会的不断发展，计算机的发展更新速度也需要跟上社会发展的步伐，于是需要在提升和保证计算机软件发展的质量的同时，还需要让更多的人了解这些计算机应用的基础知识，那就是编程。

软件的开发应用都不可避免地运用到计算机编程语言。

2、计算机的发展科学技术的进步使得计算机成为了一项新兴的技术产业，计算机的发展提升了我国社会现代化发展的速度。

计算机处理信息及基本过程就是将使用者待处理的问题用机器语言编入计算机内，用储蓄程序控制计算机从而达到对计算机进行控制的目的，在信息的处理过程当中，在操作进行前要理解计算机急需搞定的难题，然后根据确定的解决方式将特定编程代码输入计算机操作系统中去，接着，通过计算机的存储程序指挥能力对计算机内部信息开始自动处理，直至完成最后的操作。

3、计算机组成计算机主要是由硬件和软件这两大部分构成的，在硬件方面，计算机的输入输出设备、存储器、运算器、控制器等都属于硬件。

而硬件只是基本的外壳，如果计算机需要运行就必须有相应的软件支持，软件又分为系统软件，也就是经常用的操作系统，WINXP、Win2000 等，再者就是通用软件和应用软件，常见的应用软件有辅助教学软件、辅助设计软件、文字处理软件、信息管理软件和自动控制软件。

计算机组成如图1 所示。

图1计算机组成示意图4、计算机编程语言4.1、编程语言的发展计算机语言最开始的计算机语言，也就是011010111，那个时候编程要会用0 和1 表示一切，后来逐步发展，把一些常用的指令用英语单词表示出来，形成了汇编语言，这时候需要记住那些单词的含义，还必须告诉计算机每一步要怎么做，而计算机的计算程序相当谨慎，掉一个步骤就无法运行，而且汇编语言的可移植性差，也就是说在这台计算机上写的程序到另一台计算机上可能就不能用了。

在此之后，程序员为了方便对软件进行改写，高级语言就此诞生了，高级语言不要求程序员掌握计算机的硬件运行，程序员只要将上层编码改写完工之后，编译软件就可以将高级语言翻译成汇编语言，然后再将汇编语言转化成计算机语言，从而在计算机中执行。

AI开创全新程序设计模式随着人工智能（AI）的迅猛发展，它正逐渐改变着我们的生活方式和工作方式。

在软件开发领域，AI正逐渐开创出全新的程序设计模式，为我们带来前所未有的创新和效益。

一、AI程序设计的基本原理AI程序设计的核心原理是使用人工智能算法来实现自动化的问题求解和决策，以替代传统的手工编程方法。

AI程序设计模式可以分为以下几种：1. 机器学习（Machine Learning）：通过训练模型，使其能够从数据中自动学习和提取特征，并根据学习到的知识进行预测和分类。

机器学习可以应用于各种领域，例如图像识别、自然语言处理等。

2. 深度学习（Deep Learning）：深度学习是机器学习的一个分支，其核心是构建多层神经网络，通过层层抽象和训练，实现更高级别的特征提取和模式识别。

深度学习在图像、语音等领域具有显著的效果。

3. 遗传算法（Genetic Algorithms）：遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化算法，通过模拟遗传、突变和选择等操作，优化和求解复杂问题。

遗传算法可以应用于寻找最优解、优化参数等问题。

4. 专家系统（Expert Systems）：专家系统基于人工智能技术和专业知识，通过模拟专家的思维和决策过程，解决复杂的专业问题。

专家系统具有较强的推理和解释能力，在医疗、金融等领域具有广泛应用。

二、AI程序设计的优势和挑战AI程序设计模式相比传统的手工编程方法，具有以下优势：1. 自动化和智能化：AI程序设计可以自动从数据中学习和提取知识，并根据学习到的知识进行决策和求解，从而实现自动化和智能化。

2. 提高效率和准确性：AI程序设计可以通过大规模数据的分析和处理，提高问题求解的效率和准确性，减少人为错误。

3. 创新和突破：AI程序设计通过创新的算法和模型，可以实现一些传统方法难以解决的问题，为领域的发展带来突破。

然而，AI程序设计也面临一些挑战：1. 数据依赖性：AI程序设计的效果很大程度上依赖于所使用的数据，如果数据存在偏差或者不足，可能影响到结果的准确性。

12 种编程语言的起源故事过去的几十年间，大量的编程语言被发明、被替换、被修改或组合在一起。

每种语言总在争论中诞生，又在进化中消亡。

而这些语言的的创造者，无一不是编程世界中的标志性人物，高举探索的旗帜不断前行。

敬仰之情促使了这篇文章的诞生，这里收集并分享了这五十年来最成功、最流行的十二门编程语言和它们的创造者的故事。

1、Java 的起源1990 年代初，任职于Sun 公司的詹姆斯·高斯林等人开始开发Java语言的雏形，最初被命名为Oak，目标设置在家用电器等小型系统的程序语言，应用在电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通讯。

由于这些智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun 公司放弃了该项计划。

随着1990 年代互联网的发展，Sun 公司看见Oak 在互联网上应用的前景，于是改造了Oak，于1995年5月以Java 的名称正式发布。

Java 伴随着互联网的迅猛发展而发展，逐渐成为重要的网络编程语言。

与传统型态不同，Sun 公司在推出Java 时就将其作为开放的技术。

全球数以万计的Java 开发公司被要求所设计的Java软件必须相互兼容。

“Java语言靠群体的力量而非公司的力量”是Sun 公司的口号之一，并获得了广大软件开发商的认同。

这与微软公司所倡导的注重精英和封闭式的模式完全不同，此外，微软公司后来推出了与之竞争的.NET平台以及模仿Java 的C# 语言。

后来Sun 公司被甲骨文公司并购，Java 也随之成为甲骨文公司的产品。

Java 的创造是为了完成WORA（Write once, run anywhere 一次编写到处运行）的理念，它的平台独立性使它在企业应用中获得了巨大成功。

到目前为止，它已经成为了最流行的一门应用程序编程语言，被广泛应用于企业级Web应用开发和移动应用开发。

2、C++ 的起源这个构思起源于Stroustrup 做博士论文时的一些程序撰写经验。

他发现Simula 具备很利于大型软件开发的特点，但Simula 的运行速度太慢，无法对现实需求发挥功效；BCPL 虽快得多，但它过于低级的特性，使其不适于大型软件的开发。

c语言程序设计第4版C语言程序设计第4版C语言是一种通用的编程语言，由丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）在1972年于贝尔实验室开发。

自从其诞生以来，C语言以其高效、灵活和强大的功能，成为了系统编程、嵌入式编程以及操作系统开发等领域的主流语言。

随着技术的不断发展，C语言也在不断地更新和完善，以适应新的编程需求和挑战。

第一章：C语言概述C语言的设计哲学是提供一种简洁、高效的编程方式。

它支持结构化编程，允许程序员以模块化的方式构建程序。

C语言的语法简洁，但功能强大，能够实现高级语言的许多特性。

第二章：C语言基础在开始编写C程序之前，需要了解一些基本概念，如变量、数据类型、运算符和控制结构。

C语言提供了丰富的数据类型，包括整型、浮点型、字符型等，以满足不同的数据存储需求。

控制结构包括条件语句（if、switch）、循环语句（for、while、do-while）和跳转语句（break、continue、return）。

第三章：函数函数是C语言中实现代码复用的重要手段。

一个函数可以接收参数，执行特定的任务，并返回结果。

C语言支持函数的递归调用，也允许函数指针的使用，这为编写灵活的程序提供了可能。

第四章：数组和字符串数组是存储固定数量相同类型元素的集合。

C语言中的数组是静态的，其大小在编译时确定。

字符串在C语言中以字符数组的形式存在，以空字符（'\0'）作为结束标志。

第五章：指针指针是C语言中的核心概念之一。

它允许程序员直接操作内存地址，这为动态内存分配、数组操作等提供了极大的灵活性。

指针的高级使用包括指针数组、函数指针和指针的指针。

第六章：结构体和联合体结构体允许将不同类型的数据组合成一个单一的数据类型。

联合体则允许在同一内存位置存储不同的数据类型，但其大小取决于最大的成员。

第七章：预处理器C语言的预处理器提供了条件编译、宏定义和文件包含等功能，这使得代码更加模块化和可重用。

程序设计语言习题与答案程序设计语言习题与答案Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】第六章习题（1）复习题1、简述自然语言与形式语言的概念以及区别、汇编语言与机器语言的概念及区别。

自然语言是某一社会发展中形成的一种民族语言，而形式语言是进行形式化工作的元语言，它是以数学和数理逻辑为基础的科学语言。

用机器指令形式编写的程序称为机器语言，用带符号或助记符的指令和地址代替二进制代码成为语言进化的目标。

这些使用助记符语言的语言后来就被称之为汇编语言。

（P135 P136）2、什么是高级程序设计语言它有什么特点高级语言是汇编语言的一种抽象。

高级语言的设计目标就是使程序员摆脱汇编语言细节的繁琐。

高级语言同汇编语言都有一个共性，那就是：它们必须被转化为机器语言，这个转化的过程称为解释或编译。

（1）高级语言接近算法语言，易学、易掌握；（2）高级语言设计出来的程序可读性好，可维护性强，可靠性高；（3）高级语言与具体的计算机硬件关系不大，其程序可移植性好，重用率高；（4）高级语言自动化程度高，开发周期短，利于提高程序的质量。

（P138）3、列举程序设计语言的几种范型。

程序语言大致分为命令式程序设计语言、面向对象的程序设计语言、函数式程序设计语言和逻辑型程序设计语言等范型。

（P138-140）4、简述语言虚拟机。

提示：语言虚拟机是某种语言的解释器。

语言虚拟机是建立在硬件和操作系统之上，针对不同的硬件和操作系统有不同的虚拟机，通过语言虚拟机屏蔽掉硬件的差异。

这样使得硬件系统能够支持这种语言编写的程序的有效执行。

目前最流行的语言虚拟机是Java虚拟机。

（P147）5、计算机执行用高级语言编写的程序有哪些途径它们之间的主要区别是什么提示：主要有编译、解释等方式，也有两种方式的混合使用的形式。

编译是使用编译器将高级语言编写的源程序转换成计算机可以执行的机器语言可执行程序，也可以理解为用编译器产生可执行程序的动作。

计算机语言发展简史计算机语言总的来说分为机器语言，汇编一语言，高级语言三大类。

而这三种语言也恰恰是计算机语言发展历史的三个阶段。

1946年2月14日，世界上第一台计算机ENIAC诞生，使用的是最原始的穿孔卡片。

这种卡片上使用的语言是只有专家才能理解的语言，与人类语言差别极大，这种语言就称为机器语言。

机器语言是第一代计算机语言。

这种语言本质上是计算机能识别的唯一语言，人类很难理解。

以后的语言就是在这个的基础上简化而来。

虽然后来发展的语言能让人类直接理解但最终送入计算机的还是这种机器语言。

计算机语言发展到第二代，出现了汇编语言。

汇编语言用助记符代替了操作码。

用地址符号或标号代替地址码。

这样就用符号代替了机器语言的二进制码。

汇编语言也称为符号语言。

比起机器语言，汇编大大进步了。

尽管还是复杂，用起来容易出错，但在计算机语言发展史上是机器语言像更高级的语言进化的桥梁。

当计算机语言发展到第三代时，就进入了“面向人类”的高级语言。

高级语言是一种接近于人们使用习惯的程序设计语言。

它允许用英文写计算程序，程序中得符号和式子也与日常用的数学式子差不多。

高级语言发展于上世纪50年代中叶到70年代，流行的高级语言已经开始固化在计算机内存里了。

比如basic语言。

现在，计算机语言仍然在不断的发展。

种类也相当多，。

比如ＦＯＲＴＲＡＮ语言，COBOL 语言，C语言，C++，PASCAC，JAVA等等。

另外，关于课程所学的C语言简史如下：C语言来源于之前的B语言。

B语言是贝尔实验室开发的一种通用的程序设计语言，它是于1969年前后由美国贝尔实验室的电脑科学家肯·汤普森（Ken Thompson）在丹尼斯·利奇（Dennis Ritchie）的支持下设计出来。

后来，为了描述和实现UNIX 操作系统丹尼斯·利奇和汤姆森以B语言为基础开发出C语言——目前世界上最常用的程序语言之一。

C语言既保持了B语言的精炼与接近硬件的优点，又克服了它过于简单的缺点。

编程语言的发展历程和比较分析编程语言是指用于描述计算机算法过程的语言。

自电子计算机发明以来，计算机技术的快速发展推动了编程语言的不断发展和演进。

本文将对编程语言的发展历程和比较分析进行探讨。

一、编程语言的发展历程1. 第一代语言：机器语言机器语言是指直接使用计算机指令的编程语言，需要编写二进制指令，非常繁琐和复杂。

这种编程语言需要程序员有极高的计算机知识水平和技术素养，适合于编写底层的操作系统程序和驱动程序等。

2. 第二代语言：汇编语言为了简化和提高程序员的编码效率，汇编语言应运而生。

汇编语言是一种较高级的语言，使用助记符代替了二进制指令，使得程序代码更加易读和易写。

汇编语言的程序需要经过汇编器的编译才能生效。

虽然汇编语言相对于机器语言更易写，但仍然需要程序员有较高的底层计算机知识。

3. 第三代语言：高级语言高级语言是指把计算机指令抽象为更易读的代码，程序员可以使用更加自然的语言编写计算机程序。

高级语言的程序需要经过编译器或解释器的处理才能运行。

第三代编程语言的发展中，C语言、Pascal语言等都是有代表性的。

C语言以其编写底层程序的能力和跨平台性受到广泛的关注和使用，Pascal语言则以其良好的结构和易读性受到欢迎。

4. 第四代语言：应用生成语言第四代语言作为一种高级的语言，其主要使用于开发企业级应用程序和支持业务流程。

这种语言的特点是集成了图形化的编程接口，程序员可以通过拖拽组件、属性设置等方式构建应用程序。

本质上，第四代语言是一种“编写程序的程序”，其编写的程序依赖于运行时环境的支持。

第四代语言的代表有Visual Basic，Delphi等。

5. 第五代语言：智能语言第五代语言的发展是在人工智能技术的推动下进行的。

智能语言主要用于描述问题的本质和实现方式，实现智能计算和人类语言交互，例如LISP和PROLOG等。

智能语言的特点是强调对问题本质的深入理解和人类思维方式的运用，能够实现更加灵活和智能的计算过程。

Introduce an Evolutionary Programming Model----A Simulation of the evolution of DNA codeMei Fan1, a, Jun Ma1,b1The School of Information Science and Engineering, Lanzhou UniversityLanzhou, Chinaa fanmei@,b majun@Keywords:Reflection calculation; Bytecode Engineering Technology; Evolutionary Programming Model.Abstract. Via examining the evolutionary phenomena in biology, it is known that the evolution of life is based on the fact the variation of species is caused by the alteration of the DNA code sequence. If we assume the DNA molecular chain is a program code sequence, similar to the modern computer program code sequence, then the evolutionary phenomenon in biology can be simulated and it will be bring out an Evolutionary Programming Model (EPM). The main idea of this model lies in the two key conception: First is that two copies of the program code sequence in memory were loaded, then put one in the running status and the other in non-running status. Second step, use the reflection calculation to perceive the environment and adjust its functions in the running one. Then use Bytecode Engineering Technology to locate and modify the corresponding code segment of the non-running one, and consequently generate the next version program. This process can be repeated as needed, similar to the evolution of the DNA sequence in Nature. EPM enables the program to "sense" the running environment, to make corresponding adjustments in order to accommodate the running environment, and to generate the new version program at the same time. The EPM model will have widely application prospects in the field of artificial intelligence and is extremely important in guiding the future automatic program design and robotic evolution design.IntroductionIn the biology evolutionary field, it is a fact that the change of the species is caused by the alteration of the DNA coding sequence. If we assume that the DNA code sequence is a set of program code sequence which stored the abstract instructions and data, then it is very interesting while we study the evolution phenomenon from the coding perspective. At the same time, because of the growing demand for the dynamic adaptive ability of the software in the computer programming field. It is required that software can dynamically change its behavior according to the running environment, and it is certainly need that the new behavior which adaptive environment can auto be written to the new version program code sequence, just as biological evolution.After a period of study and research, via analogy analysis and experimental simulation we found this problem can be effectively solved by using Reflection calculation and Bytecode Engineering technology. By combining these two technologies the paper proposed a new program design techniques, which can make the program have the ability to evolve.Reflection technology was introduced into the computer programming field by Smith in 1982[1][2], which enables the computing system has the ability to perceive itself and control its behavior, then change its behavior according to the running environment as well. Similarly to the human nervous system which can actively perceive its environment and conditions and then take the appropriate action, while the software system is running, it can adjust its own behavior according to the environment by using Reflection mechanism, consequently obtain a flexible, adaptive software system. At present, the study on reflection calculation mostly focused on Java language. By loading, parsing and running the class’s bytecode, JVM (Java virtual machine) can obtain all Fields and Methods information of the class program, consequently could create an object of the class and invoke any method of the object according to the needs of the running environment.Bytecode Engineering is another technology of the class’s bytecode, used for scanning and analyzing the class’s bytecode program at non-running status. It primarily provides a set of class libraries, then enables the developers easily access, create and modify class files. This technology can make the existing program easier to use and avoid generating cumbersome code, thus effectively optimize and improve the performance of existing programs.By effectively combining these two technologies, the program object which is in running status use Reflection Calculation to perceive the running environment, use Bytecode Engineering Technology to locate and modify the program's bytecode, the paper present a new program design model-"Evolutionary Programming Model" which can make the program automatically evolution according to the running environment, as similar to the biological evolution.Reflection calculation in JavaThe Reflection Calculation mechanism has been achieved in Java language, it refers to when a Java class bytecode was loaded into JVM and entered the running status, JVM can ascertain an object belongs to which class, construct objects of the class, obtain the fields and methods information of this class, invoke any methods of an object, modify the value of an object’s field variables, generate dynamic proxy and even make an automatic programming etc.[3][4][5][6][7] The class library “ng.reflect” of the JDK is the foundation of this technology. The literature[8] described in detail information how to use the various Java reflection API. If a class bytecode has been loaded into the JVM then we can use the API of “ng.reflect” to obtain the field, method and otherinformation of the class, the reflection principle show in Fig.1Fig.1. Java reflectionReflection calculation makes the program has the ability to understand “itself” and perceive “environment” and correspondingly adjusts itself in order to better adapt to the running environment. In other words, reflection calculation enables the program has the ability to make "automatic" adjustment, select different code segment to execute according to different condition, so that to adapt to the changing environment. It is similar to the principle that biological species adapt to the environment’s change.Java Bytecode Engineering TechnologiesThe Java Bytecode Engineering Technologies provide a set of class libraries which can load the class bytecode into a bytecode parser, then analyzing it and establishing a data structure map of the class bytecode, thus get the class's internal structure which includes the field variables and behavior methods. Besides, the field variables and method code can be modified according to different needs. These modifications can change the program’s behavior when loading it into JVM and make it different from the original one.Among the many Bytecode Engineering tools, Javassist[9] is widely used. In Javassist, CtClass class is used to read bytecode file into memory and create a specific data storage format, which uses object to encapsulate all kinds of information of the class, such as fields, methods and exceptions etc. It also provides many API to access various detail information. As CtClass object is equivalent to a bytecode encapsulation, while using CtClass to store class or produce a new class, the content of the class is in bytecode form but not in source code form.Therefor, when the instance of CtClasshas already existed in memory, the Classloader provided by Javassist will load it into running status directly, then select the appropriate code segment to execute as needed. Fig.2 shows the principle of this technology.As shown in Fig.2, the class Hello has a int variable a and a method say(). By using the Bytecode Engineering Technology, it is possible to design a program which can read the bytecode file hello.class, then create its CtClass instance object and do corresponding modification as well. For example, it can modify the execution code of the original method say(), and add some new fields and new methods, then write the modified results to NewHello.class in bytecode file form,thus changing the structure and function of the original class(As shown in Fig.3).Fig. 2. Bytecode engineering principleFig. 3. Using the bytecode engineering to modify the bytecode fileEvolutionary Programming ModelIf we assume that the DNA code sequence in the biological cell is a set of program code sequence which stored the abstract instructions and data. The life phenomena is the program showing the macro phenomena after it entered the running status, that is to say that the life is a process. Just like we see a beautiful program interface or an intelligent response behavior of the macroscopic phenomena that is showed by a process of a computer program.We can further put forward the hypothesis about the evolutionary phenomena in biology: the breeding activities of living organisms have the ability to modify the DNA code sequence of reproductive cells. That means the gene mutation occurred in sexual activity by the reflection calculation. Perhaps because of this, the evolution of species can proceed smoothly.Taking the giraffe which is mentioned by Lamarck and Darwin as an example to study the evolutionary phenomena. A giraffe come from a fertilized egg which contains the full set of giraffe's DNA code sequence. After fertilization the embryonic stem cell begin to divide and differentiation until grow into an adult giraffe.We can understand this as a "giraffe life program" from start to run as an independent process of life. We noticed that when the giraffe engage in breeding activities, there are two status of the DNA code sequence in giraffe life process. One is the giraffe’s body itself which represents the DNA code sequence in the running status, the other is the DNA code sequence which is existed in the spermatogonia in the stored status (non-running status). When the giraffe engage sexual activity, it will modify the DNA code sequence which are in the spermatogonia, and make it more adapt to the environment by reflection calculation. The result is generate the offspring giraffe which is better adapt to the environment. Maybe this is the implementation principle of Lamarck's evolutionary theory.Simulated to this process and phenomena from the program perspective, we can using its principle in our programming technique. By effectively combining the Reflection Calculation and the Bytecode Engineering Technology we present a novel programming design model which has the ability to evolve. As shown in Fig.4, The basic ideas of the model are:Fig. 4. Evolutionary Programming Model principle diagram1. Analyze the basic problem domain, design the right solution, draw the appropriate program flow chart, and more importantly design the reflective strategies and evolution strategies, write and compile the source code program, produce the class files in the bytecode form, such as Program.class.2. Load the bytecode program into the JVM, then put it into running status, use the reference of Class which provided by “ng.reflect” package to point at the runtime bytecode object. Meanwhile the running process creates the object of CtClass class and loads the bytecode file again. Note this time the bytecode program referenced by CtClass object does not enter the running status. So we have two copies of the program code sequence in memory, one is in the running status, the other is not in running status.3. While the program is in running status, it use the Reflection calculation to obtain the program’s "meta-level" abstract which describes the structure of the program itself, then do certain perception according to the environment, ascertain the corresponding perception results and adjust its data structure and logic algorithms.4. At the same time, according to the perception results, locate and modify the corresponding code segment of the non-running bytecode program which the CtClass objects referenced, and save the modified program into a bytecode file (For example, as NextGenProgram.class), consequently achieve the program evolution. This process can be repeated as needed, similar to the evolution of species in nature.Because this programming model is very suitable for the evolution of the program, so we named it "Evolutionary Programming Model". In this model, only familiar with the problem domain analysis, meta-level abstract and the structure of bytecode file then effective programming can be done.After loaded and ran the program which is designed by using EPM, the program's instruction sequence may continually change. If the design is very exquisite, the program can perceive the environment and make adaptive changes each time when it runs, then the program will have the ability to evolve. Fig.5 illustrates the code sequence changed in the program evolution process. A stage indicates that load and run the program (version 1), then according to the environmental conditions modify the program code sequence by Reflection and generate the evolved bytecode program (version 2); Stage B indicates that load and run the program (version 2) again, then it would generate the evolved bytecode program (version 3). So repeat, the program would constantlyevolved to adapt to the changing environment.Fig. 5. The evolution of the program diagram 562Contemporary Solutions in Applied Materials and IndustryWe have written some programs to test this model. For example, there is a program, it would test the OS environment at its first run and modify its own code sequence. When it run secondly, it would accept a string from keyboard and create a process then run the command which name is we have just inputted. The program be compiled and generated the bytecode file size is 2967B. In Windows 7 operating system, the size of the bytecode file became to 3413B after the first run, and became to 2489B after the second run when we inputted the string “write”. If we run the program in the Linux environment, it will enter another evolutionary path. We see the program's function can be changed during the running time; of course, the program code size also is changing. This is similar to the biological evolution. The changing flow charts are shown as Fig.6 and Fig.7 is the program’s evolutionary tree.Fig. 6. The changing flow chartsSummariesThe paper assumed that the DNA code sequence is a set of program code sequence which stored the abstract instructs and data. It analyzed and simulated the evolutionary phenomena of biology from the program perspective. It introduced the Reflection calculation and Bytecode Engineering technology, and studied the Java reflection mechanism and Javassist bytecode engineering tool in depth as well. Then by effectively combining these two technologies, using Reflection calculation to perceive the running environment of the program object, and using Bytecode Engineering Technology to locate and modify the program's bytecode, the paper presented a new program design model-"Evolutionary Programming Model" which can make the program automatically evolution according to the running environment, as is similar to the biological evolution. The EPM model has widely application prospects in the field of artificial intelligence and is very significantfor guiding the future automatic program design and robotic evolution design.References[1]Smith B. C (1982) Reflection and semantics in a procedural language. MIT Laboratory ofComputer Science, USA: Technical Report 272[2]Smith B.C (1984). Reflection and semantics in Lisp. In: Proceedings of the 14th Annual ACMSymposium on Principles of Programming Languages, Salt Lake City[3]Pattie M (1987) Concepts and experiments in computational reflection. ACM SIGPLANNotices[4]LiciaCapra, Gordon S. Blair, Cecilia Mascolo, Wolfgang Emmerieh，Paul Grace.(2002)Exploiting reflection in mobile computing middleware[J]，ACM SIGMOBILE Mobile ComPuting and Cormmunications Review 6(4):34-44.[5]SH IGERU CH IBA (2000) Load Time Structural Reflection in Java [A]. Proceedings ofECOOPÄ2000 [C]. France, Cannes: Springer, LNCS 1850[6]Yasuhiko Y (1992) The Apertos reflective operating system, The concept and itsimplementation. Proceedings of the ACM OOPSLA’92, Vancouver, CA[7]Sturman D (1996) Modular specification of interaction policies in distributed computing[Ph.D.dissertation]. University of Illinoisat Urbana-Champaign, USA[8]Ira R.Forman, Nate Forman (2005), Java Reflection in Action, 2005[9]/javassist/, 2010。

使用Haskell进行函数式编程和算法设计随着计算机技术的不断发展，程序设计语言也在不断进化。

函数式编程语言越来越受到人们的关注，其中Haskell是最纯粹的函数式编程语言之一。

Haskell具有强大的类型系统和高阶抽象能力，这使得它成为开发高效、安全和易于维护的应用程序的理想选择。

同时，Haskell还擅长算法设计，在许多领域中都有着广泛的应用。

本文将探讨Haskell的函数式编程特性和算法设计。

1. Haskell的函数式编程特性Haskell是一个纯函数式编程语言，它的程序设计模型基于数学函数的概念。

每个函数都有一个输入和一个输出，不会对外部状态产生任何影响。

这也意味着同样的输入将总是产生相同的输出，使得程序更易于推理和测试。

1.1 强大的类型系统Haskell拥有一个强大的类型系统，能够在编译期捕捉许多常见错误。

它具有静态类型检查、类型推断和类型类（type class）等特性，可以提高程序的安全性和可维护性。

静态类型检查能够在编译时检查类型错误，避免运行时产生问题。

类型推断允许开发者省略类型声明，编译器会根据代码推导类型。

类型类则允许开发者将具有共同属性的类型进行抽象和泛化，从而提高代码的复用性。

1.2 高阶抽象能力高阶函数是Haskell的核心概念之一，它可以将函数作为参数或返回值。

这种抽象能力使得Haskell代码更加紧凑和灵活，同时也可以减少代码中的重复部分，提高代码的可读性。

例如，以下函数定义了一个将传入的函数f应用于x和y的高阶函数：```haskellapply :: (a -> b -> c) -> a -> b -> capply f x y = f x y```通过这个函数，我们可以调用任意接受两个参数的函数，例如：```haskelladd :: Int -> Int -> Intadd x y = x + yresult :: Intresult = apply add 2 3 -- 返回5```1.3 惰性求值惰性求值是Haskell的另一个重要特性，它允许程序在需要时才计算值。