是否存在具有以下特征的编程语言？

Question

是否有一种语言可以支持以下概念，或者是否有一种模式可以实现与现有语言类似的功能？

概念

我想定义一个具有以下属性的 Rectangle：Length、Height、Area、Perimeter；其中 Area = Length * Height 和 Perimeter = (2 * Length) + (2 * Height).

鉴于上面的陈述，如果我想通过给它一个 Length 和一个 Height 来创建一个 Rectangle，它当然应该自动填写其余的属性.

但是，它应该更进一步，自动允许您创建具有任意两个属性（比如 Height 和 Perimeter）的 Rectangle，因为这在数学上也足以创建相同 Rectangle.

例子

为了帮助解释这个想法，举这个例子：

//Declaration
Rectangle
{
    Height, Length, Area, Perimeter;

    Area = Height * Length;
    Perimeter = (2 * Length) + (2 * Height);
}

//Usage
main()
{
    var rectangleA = new Rectangle(Height, Length);
    var rectangleB = new Rectangle(Height, Area);

    Assert(rectangleA == rectangleB);
}

Notice how I didn't need to define constructors for Rectangle. Notice I did not need specify the specific logic needed if a Rectangle was created using Height and Area.

编辑：举个恰当的例子，应该是矩形而不是正方形。

Answer 1

您正在寻找的是一种具有集成计算机代数系统的语言。它必须能够解决关于不同变量的方程式。

虽然可以实现这样的东西，但我怀疑它是否有意义，因为在许多情况下，要么没有解决方案，要么有多个解决方案。

如果仅给出面积和周长，即使您的简单示例也无法运行，因为通常会有两种解决方案。（我假设你的 class 实际上代表一个矩形而不是正方形，否则你不应该有单独的长度和高度变量。）

示例：

Input: area = 2, perimeter = 6
Solution 1: length = 2, height = 1
Solution 2: length = 1, height = 2

另一条与您的问题无关的评论：您的 class 显然包含多余的成员变量。由于各种原因，这是一件坏事，最重要的是不一致的可能性。除非你有非常严格的性能限制，否则你应该只存储其中的两个，比如长度和宽度，并在需要时提供计算其他方法的方法.

Answer 2

在 C# 中，您可以使用具有隐式 getter 和 setter 的属性。这样你就可以这样写：

public class Square {
    public int Length {
        get { return length; }
        set { length = value; }
    }
    public int Area {
        get { return length * length; }
        set { length = Math.Sqrt(value); }
    }
    public int Perimeter {
        get { return length * 4; }
        set { length = value / 4; }
    }
    private int length;
}

现在你可以写：

Square square = new Square();
square.Length = 2;
Console.WriteLine(square.Length);    // "2"
Console.WriteLine(square.Area);      // "4"
Console.WriteLine(square.Perimeter); // "8"
square.Area = 9;
Console.WriteLine(square.Length);    // "3"
Console.WriteLine(square.Area);      // "9"
Console.WriteLine(square.Perimeter); // "12"

编辑：

C# 还允许您在实例化对象时根据自己的选择命名属性：

Square square1 = new Square { Perimeter = 12 };
Square square2 = new Square { Length = 4 };

Answer 3

我不认为这样的东西以编程语言的形式存在。

Ontology

然而，我能想到的第一种方法是定义一个 Ontology，我的意思是一组关于

的规则

实体：矩形、正方形、狗、汽车等...
属性：面积、高度、车轮数量等...
(1) 和 (2) 之间的关系：矩形的面积为高 * 宽，...

现在给定一个属性列表和所需的输出实体

I have height and width and I need a Rectangle

系统可以通过规则图搜索路径，以根据提供的输入产生所需的结果。

现实世界的例子

Wolfram Alpha 可能遵循上述技术

Answer 4

当然有这种语言。正如您现在在自己对此答案的评论中指出的那样，很多人都这样做了。

在下面的示例中，我将使用 Powerloom representation system, implemented in a language called STELLA。您可以在 Common Lisp 环境中使用它。安装完所有内容后，您可以通过运行:

加载语言

(cl:load "load-powerloom.lisp")
(in-package "STELLA")
(in-dialect "KIF")

这就是开始构建超棒的几何对象所需的全部内容。在 STELLA 中，您可以使用原语 defconcept:

定义一个概念

(defconcept Rectangle (?r)
  :documentation "Curious geometrical objects that live on a plane.")

并用 deffunction 定义其属性：

(deffunction rect-height ((?t Rectangle)) :-> (?n INTEGER))
(deffunction rect-length ((?t Rectangle)) :-> (?n INTEGER))
(deffunction area ((?t Rectangle)) :-> (?n INTEGER))
(deffunction perimeter ((?t Rectangle)) :-> (?n INTEGER))

要确定矩形的面积、周长和边之间的关系，您必须做出一些断言。这就是你 assert 的目的。

(assert (forall (?t Rectangle)
                (= (area ?t) (* (rect-height ?t) (rect-length ?t)))))
(assert (forall (?t Rectangle)
                (= (perimeter ?t) (+ (* 2 (rect-height ?t))
                                     (* 2 (rect-length ?t))))))

您是在告诉 STELLA，对于所有矩形，面积是高度和长度的乘积，对于所有矩形，周长是高度的两倍加上长度的两倍。

现在你可以实例化你的对象了，你给它什么属性并不重要，只要它们有意义。

(definstance rect1 :Rectangle true :rect-height 10 :rect-length 10)
(definstance rect2 :Rectangle true :area 40 :rect-height 20)

这里你实例化 rect1 参数为高度和长度，rect2 参数为面积和高度。

但是检查语言是否按照您的预期进行总是好的：

STELLA> (retrieve all ?x (= (area rect1) ?x))
There is 1 solution:
  #1: ?X=100

STELLA> (retrieve all ?x (= (rect-length rect2) ?x))
There is 1 solution:
  #1: ?X=2

如果您厌倦了矩形并决定建造一个漂亮的正方形，为什么不推导出一个概念呢？

(defconcept Square ((?r Rectangle))
  :documentation "Weird rectangles that fascinated the Greeks"
  :<=> (= (rect-height ?r) (rect-length ?r)))

简单地告诉STELLA，正方形是长方形，高和长相等。

现在试试看：

STELLA> (definstance nice-rectangle :Rectangle true :rect-length 10 :area 100)
|i|NICE-RECTANGLE
STELLA> (ask (Square nice-rectangle))
TRUE

我根本不是专家，但我觉得这门语言很吸引人。遗憾的是，互联网上关于它的信息太少了。甚至手册也不完整。有关更多信息，我建议从 these slides.

开始

名著 SICP 讲授了如何为这种语言构建非确定性求值器 here. 最后，可以看到一篇描述这些想法背后的动机和应用的精彩文章 here。

是否存在具有以下特征的编程语言？

Does a programming language with the following features exist?

language-agnostic

programming-languages

language-design

Ontology

现实世界的例子