“算盘”语言用户手册

前言

  计算机科学发展到现在已经经历了百余个春秋。作为人类与机器的沟通桥梁，程序设计语言也层出不穷。各个国家也抓紧着对年轻一代的教育，期盼着某些人能从“小白”蜕变成“大佬”。
  但，我们所走的路，真的是完全正确的吗？
  如今我国程序设计基础教育的标准语言是Python。尽管Python以简单著称，但事实上更多人是在被动的学或者功利地学。哪怕是偏专业领域的初学者，也难免陷入功利被动的困境。我身边不少人表示“能过(就行”，“今后再不碰编程”。此外，就连IT圈内也有种种不良风气：语言歧视，语言崇拜，华而不实，小题大做……

  我们常学习的C/C++、Java和Python等是通用语言，但很多时候我们并不需要随手写一个桌面程序，或者没事搞个多线程玩玩。我们需要的是更加简单而实用的小工具，而不是功能强大但哪怕只复杂一点点的大型机械。
  编程应当成为与螺丝刀，扳手，智能手机，计算器一样人人都可以轻松使用的下里巴人，而不是自娱自乐孤芳自赏的阳春白雪。
  一门好的面相非专业者的程序设计语言应该好用而不复杂，专门化而不强大，应该前所未有的符合人的直觉和简便易懂。
  于是我设计了这门语言，它满足了我所构思的部分特性，我也会逐步完善它，直到它真的成为一门好用的工具。

  不过本语言仅仅是为了取代科学计算器而产生的，而且设计目的也是单纯的 简单 。有更高级需求的朋友们可以转去学习更为专门化的R语言或者Matlab

Q&A

• Q：这门语言好学吗？
  A：尽管我已经尽力去设计的符合直觉，但具体体验还是会 因人而异。因此我欢迎大家提出宝贵意见，我也会尽力修改地使其更加合理。现在一部分语法非常贴合直觉，比如循环n次可以使用标明一部分语句然后乘上n来处理，尽管牺牲了部分灵活性，但是也使得其更贴近直觉。
  
  

• Q：Abacus是什么意思？
  A：Abacus是算盘的意思，我希望这门语言可以取代传统的科学计算器，并且推广到全世界。让非专业但有需求者可以拥有一种趁手的工具。
  
  

• Q：这门语言会开源 免费 吗？
  A：是的。基础服务内容比如编译器，解释器，图形化界面以后也会一直保持开源，但拓展服务，比如更专业的处理或者更多的功能比如Excel的接口会考虑收费。
  
  

• Q：我可以用这门语言代替其他简单语言（比如Python）吗？
  A：不能 。这门语言更倾向于计算方面,适用于批量计算处理的方面，其一般架构为IPO。相比之下其他语言比如Python更为全面。Abacus是一门领域特定语言（DSL）而Python是通用语言（GPL）。
  
  

• Q：我已经有其他语言的编程基础，我需要多长时间才能学会这门语言？
  A：小于5分钟。
  
  

简介：

算盘（Abacus）语言是一个对无基础/非专业人士流程化处理数据的解决方案。Abacus的语法设计贴近思维直觉，语法灵活，易于无基础/非专业人士学习。可以说 会算数学就可以学会算盘

快速入门：

• 新建任意文本文件（建议修改拓展名为aba）。 编辑文件内容为程序代码。

• 使用Abacus.exe运行

• 算盘使用换行判断指令，因此写完语句后请换行。

• 具体事例例如，hello world或a+b problem可以参考examples文件夹

语法结构

• 输入命令：

input x, y, z …

• • 其中xyz可以为变量名称或者变量声明
    
• • 尚未声明的变量会被认为是字符串，读入一行
    
• • 已被声明的变量会按照类型读入
    重新声明变量会覆盖原声明，这会丢失原数据
    

• 输出命令：

output: x, y, z

• • 其中xyz可以为变量名称，字符串，数字，运算式（比如1+1）或者类型转换（比如 int 1.3，输出为1，不会四舍五入）
• • 已被声明的变量会按照类型输出
• • 运算式会先运算再输出，包含类型转换会先运算再转换

• 运算：

x=y*z+1

• • 如果左侧变量没有定义，则会按照右侧运算结果保存 否则，会将左侧变量重新定义成右侧运算结果类型。

• 判断：

condition ?
Y: ...

N: ...

• • condition如果返回不是0，则执行Y，否则执行N
• • 注意Y/N都可以不写，不写不执行

• 循环：

{
   operation
} * n

• • 执行operation操作，重复n次，n可以为inf（关键字）

基础类

• 整数类型int

input int a, int b
output: a+b, a-b, a*b, a/b

• • 注意整数间的除法是整除
• • %可以取余数

• 实数类型real

input real a, real b
output: a+b, a-b, a*b, a/b

• • 使用方法与int相同
• • 除法是真正的除法
• • 输出总是保留两位小数

• 文本类型str

input str a
input b
output: a, b, a*3

• • 很多运算都受限
• • 一般仅作为提示出现

内置函数

• sqrt函数计算一个数字的开平方,返回实数

output: sqrt(4)

• absolute函数计算一个数字的绝对值,返回实数

output: absolute(-4)

• round函数对一个 实数 四舍五入,返回 整数

output: round(0.5)

• pow函数计算 第一个参数 的第二个参数 次方,当第一个参数为数字时，第二个参数可以为整数或实数；第一个参数为矩阵时，第二个参数只能为 非负整数

output: round(5, 3)

内置工具

• 向量

• • 向量可以像数字类型一样被定义，输入和使用，输入的格式是
    

1 2 3 4 5 ...

• • 代码是

input: vector a1

• • 两个相同维度的向量可以相加/减（或求积，见下）

input vector a1, vector a2
output: a1 + a2
output: a1 - a2

• • 两个向量可以叉乘（*），也可以点乘（·，也就是中文分隔符）。注意叉乘仅允许二维或三维互相运算，二维的第三位数字默认为0

input: vector a1, vector a2

output: a1 * a2
output: a1 · a2

• • 向量可以与数字相乘，结果是每一个元素乘上数字的新向量， 左右乘没有区别。

input vector a1

output: 2 * a1
output: a1 * 2

• • 可以使用内置函数 norm 求其模/范数，不指定 p 时，求2-范数（模）

output norm(a1)
output norm(a1,1)

• • 向量也可以作为一组数据进行运算，求和，方差和平均数

input vector a1

output: summation(a1)
output: average(a1)
output: variance(a1)

• 矩阵

• • 矩阵可以像数字类型一样被定义，输入和使用，输入的格式是
    

1 2 3
4 5 6
7 8 9

• • 注意最后的空行。代码是

input: matrix A

• • 两个矩阵可以相乘（*），如果不符合运算规律会报错

input: matrix a1, matrix a2

output: a1 * a2

• • 两个相同维度矩阵可以相加/减

input: matrix a1, matrix a2

output: a1 + a2
output: a1 - a2

• • 为了保证行列式的合理性，矩阵不可以与数字相乘。
• • 可以使用build内置函数来通过两个向量构架矩阵

input vector a1, vector a2

output: build(a1,a2)

• • 可以使用内置函数 norm 求其p-范数，不指定 p 时，求2-范数(尽管有inf关键字，但暂未实现$\infty$-范数)

output norm(A)

output norm(A,1)

• • 可以使用内置函数Triangle处理矩阵，产生上(U)下(D)三角阵，或者使用Diagonal产生对角阵。注意如果矩阵为奇异矩阵，Diagonal可能会返回0阵

input matrix A

output: Triangle(A, "U")
output: Triangle(A, "D")
output: Diagonal(A)

• • 可以使用内置函数Determinant处理矩阵，计算行列式

input matrix A

output: Determinant(A)

• • 可以使用内置函数Minor计算i,j的（代数）余子式

input matrix A

output: Minor(A, 1, 2)
output: Minor(A, 1, 2, "normal")
output: Minor(A, 1, 2, "complemental")

• • 矩阵不可以除以一个数字，但介于矩阵求逆需要这个操作，我也给出了求逆的内置函数。
• • 可以使用内置函数Adjoint计算矩阵的伴随矩阵，Inverse计算逆（奇异矩阵报错）

input matrix A

output: Adjoint(A)
output: Inverse(A)