不变量比变量更具有“概念性”。一般来说,它是程序状态的一个属性,总是正确的。一种确保不变量保持不变的函数或方法,称为保持不变量。

例如,一个二进制搜索树可能具有不变量,即对于每个节点,节点的左子节点的键小于节点自己的键。为这棵树正确编写的插入函数将保持不变。

正如你所说,这不是你可以存储在变量中的那种东西:它更像是一个语句。 关于 程序。通过弄清楚程序应该维护什么样的不变量,然后检查代码以确保它确实维护了这些不变量,可以避免代码中的逻辑错误。

这是一个你知道在逻辑的某个特定位置总是正确的条件,并且可以检查什么时候调试来找出哪里出了问题。

我通常更多地从算法或结构的角度来看待它们。

例如,您可以有一个可以断言的循环不变量——在每次迭代的开始或结束时始终为真。也就是说,如果循环要处理从一个堆栈到另一个堆栈的对象集合,那么可以在循环的顶部或底部说stack1+stack2=c。

如果不变量检查失败,则表明出现了问题。在本例中,这可能意味着您忘记将已处理的元素推送到最终堆栈上,等等。

维基百科的魔力: Invariant (computer science)

在计算机科学中,一种谓词, 如果为真,则在整个 具体的操作顺序,是 调用(一个)不变的 序列。

在一个代码块内不改变的东西

正如此行所述:

在计算机科学中,一个谓词,如果为真,在整个特定的操作序列中将保持为真,称为对该序列不变。

为了更好地理解这个希望,这个例子在C++中有帮助。

考虑一个场景,您必须获取一些值,并在一个名为as的变量中获取它们的总计数 count 并将它们添加到一个名为 sum

这个 不变量 (这更像是一个概念):

// invariant:
// we have read count grades so far, and
// sum is the sum of the first count grades

上面的代码是这样的,

int count=0;
double sum=0,x=0;
while (cin >> x) {
++count;
sum+=x;
}

上面的代码是什么?

1)从 cin 把它们放进去 x

2)成功读取一次后,递增 计数 和 sum = sum + x

3)重复1-2直到读取停止(即,ctrl+d)

循环不变量:

不变量必须为真 总是 . 所以最初你用这个开始你的代码

while(cin>>x){
  }

这个循环从标准输入中读取数据,并存储在x.well和good中。但是 不变量 因为我们的第一部分 不变量 没有被跟踪(或保持真实)。

// we have read count grades so far, and

如何保持不变?

简单!递增计数。

所以 ++count; 会好的!现在我们的代码变成了这样,

while(cin>>x){
 ++count; 
 }

但是

即使现在我们 不变量 (一个必须是正确的概念)是错误的,因为现在我们不满足 我们的 不变量。

// sum is the sum of the first count grades

那么现在该怎么办呢?

添加 X 到 总和 并将其存储在 总和 ( sum+=x )下一次呢 cin>>x 将在X中读取新值。

现在我们的代码变成了这样,

while(cin>>x){
 ++count; 
 sum+=x;
 }

让我们检查一下

代码是否与我们的不变量匹配

/ /不变量:
//到目前为止,我们已经阅读了count个分数,并且
//sum是第一个计数分数的和

代码:

同时(cin>>x){
+计数;
求和+=x;
}

啊!循环不变量为真。 总是 代码也很好用。

上面的例子是 采取和修改自 书 加速C++ 作者:安德鲁·科宁和芭芭拉-E

接下来,不变量在编写干净的代码时非常有用,因为从概念上知道什么不变量应该存在。 在里面 您的代码允许您轻松地决定如何组织代码以实现这些目标。如前所述,它们在调试中也很有用,因为检查是否维护不变量通常是一种很好的方法,可以查看您试图执行的任何操作是否实际执行了您想要的操作。

ADT不变的特殊关系 在数据字段中(实例变量) 在这之前和之后一定是这样 任何实例方法的执行。

它通常是一个在某些数学运算中不会改变的量。 安 例子 是一个标量,在旋转下不会改变。例如,在磁共振成像中,用旋转不变量来描述组织特性是有用的,因为在理想情况下,它的估计并不取决于扫描仪中物体的方位。