自產生程式

输出结果为程序自身源码的程序

自產生程式(英語:Quine),指的是輸出結果為程式自身源碼的程式。其英文名称以美國哲學家奎恩Willard Van Orman Quine)命名,

能夠直接讀取自己源碼、讀入使用者輸入或空白的程式一般都不視為自產生程式。

起源

这种编程思想在计算机刚刚兴起的时候就已出现。Paul Bratley发表的文章《Computer Recreations: Self-Reproducing Automata》也对此进行了讨论。[1]而已知最早的這類程式在1960年代於愛丁堡大學出現,由Hamish Dewar以Atlas Autocode英语Atlas Autocode編寫:

%BEGIN
!THIS IS A SELF-REPRODUCING PROGRAM
%ROUTINESPEC R
R
PRINT SYMBOL(39)
R
PRINT SYMBOL(39)
NEWLINE
%CAPTION %END~
%CAPTION %ENDOFPROGRAM~
%ROUTINE R
%PRINTTEXT '
%BEGIN
!THIS IS A SELF-REPRODUCING PROGRAM
%ROUTINESPEC R
R
PRINT SYMBOL(39)
R
PRINT SYMBOL(39)
NEWLINE
%CAPTION %END~
%CAPTION %ENDOFPROGRAM~
%ROUTINE R
%PRINTTEXT '
%END
%ENDOFPROGRAM

原理

我們先定義一個函數 ,對於一個字串  經過程式語言的解釋會變成 

對於一個程式 而言,以下會使用 來表示程式P的描述(即程式碼)。

建立一個程式SELF,SELF由A、B所組成。換言之 。且會先執行A再執行B。

A=“儲存 
B=“對於輸入<M> ,而M為一段程式碼。一、計算出q(<M>)
二、把計算結果和<M>結合起來
三、印出所出求出描述。”

而自生實際執行的過程為:

一、首先A先執行,會得到 
二、B開始執行,然後被輸入 (即 )。
三、B利用  ,可以計算出 ,並以此計算出 。將  組合成一個新的程式的描述 
四、輸出 

示例

在Quine的定义里,程序不能有任何形式的输入,否则将被视为“作弊”。例如,一个程序读取该程序自身的源代码然后打印出来,利用这种方法的程序属于作弊的Quine。

Perl

一个用Perl编写的无作弊的Quine:

$_=q{print"\$_=q{$_};eval"};eval

Python

Python本身提供repr()運算,其作用大致等同於上述之q()。如:

# repr() function
 >>> w='Hello World\nHwllo World'
 >>> print (w)
 Hello World
 Hwllo World
 >>> repr(w)
 "'Hello World\\nHwllo World'"

# Quine (line 11, 13, 14) 
A:
  >>> x='y="x="+repr(x)+"\\n"\nprint (y+x)'
B:
  >>> y="x="+repr(x)+"\n"
  >>> print (y+x)
  x='y="x="+repr(x)+"\\n"\nprint (y+x)'
  y="x="+repr(x)+"\n"
  print (y+x)

參見

參考文獻

  1. ^ Bratley, Paul; Millo, Jean. Computer Recreations: Self-Reproducing Automata. Software Practice and Experience. 1972, 2: 397–400. doi:10.1002/spe.4380020411. 

外部連結