艾兹格·W·迪科斯彻(Edsger Wybe Dijkstra,1930年5月11日~2002年8月6日),生于
荷兰鹿特丹,
计算机科学家,于1959年在阿姆斯特丹大学获得博士学位,曾获得北爱尔兰
贝尔法斯特女王大学荣誉学位。艾兹格·迪科斯彻于1962-1973年任荷兰
埃因霍芬理工大学教授。其早年钻研物理及数学,而后转为计算学。曾在1972年获得过素有计算机科学界的
诺贝尔奖之称的
图灵奖,之后,他还获得过1974年AFIPS Harry Goode Memorial Award、1989年ACM SIGCSE计算机科学教育教学杰出贡献奖、以及2002年ACM PODC最具影响力论文奖。艾兹格·迪科斯彻是
欧洲工程院的首批院士。
人物经历
首次体验程序设计
Edsger Wybe Dijkstra在三年之内取得了学士学位,这令他的父亲非常高兴,并在1951年9月同意他去
英国参加一个夏季的课程,那是一个由
剑桥大学开设的,学习
电子计算装置程序设计的课程,讲师是著名的
威尔克斯(Maurice Vincent Wilkes),Edsger Wybe Dijkstra的导师让他给Amsterdamr数学中心计算部门的主管Aad van Wijngaarden写一封信,以确定他的基础知识是否足够他去完成该学业。 Van Wijngaarden 1950年曾在剑桥学习过,他很快便回复了,信的内容有两点,一是肯定Dijkstra现有的知识已经足够了,二是请他来Amsterdamr作为一名程序设计人员为自己工作。对于Dijkstra来说,当时还是一名学生,而他在1951年夏季Wilkes所授的学业成为了他日后
职业生涯的基础。在数学中心的“自由阶段”在没有任何相关知识的情况下,Dijkstra的程序设计生涯开始于改写突变程序和输入Van Wijngaarden已经写好的程序。Van Wijngaarden允许他这样做,这些程序是为MC第一台计算机ARRA I开发的,由C.S.Scholten和J.Loopstra设计完成。MC计算部门夜以继日的工作,去解决有关那些在
Netherland开发的大的方案中为数众多的难题。例如关于Zeeland州
安全问题的DELTA计划。另外一个较大的工程是Fokker友谊飞机的开发,其机翼振动的计算结果需要MC尽最大的能量。1953年Gerrit Blaauw加入了MC的队伍。第一台ARRA II 构造完成,由于这台机器的可靠性,Fokker飞机公司又订了一台类似的计算机,叫做FERTA。FERTA的速度是ARRA II 的两倍,而且用一套不同类型的代码。Dijkstra为这些机器都研制开发了软件,也包括其后1956年的ARMAC,那也是为MC开发的最后一台计算机。在完成了FERTA之后,Gerrit Blaauw去往美国为
IBM工作,在那里,他从事IBM7030“Stretch”的开发工作,并最终设计和建造了IBM 360系统。新的挑战:Electrologica由于巨大、精于计算的机器的开发以走上正轨,Dijkstra,Scholten和Loopstra又以完成了下一台计算机的准备工作,1956年,MCmanagement和
人寿保险公司Nillmij决定成立一个独立的公司:Electrologica,来经营商业电脑。
崭新的计算机语言
1952至1956年间,程序设计经历了一个演变的过程,这部分是由于系统分组的复杂性要求一个更具结构性的操作系统,部分是由于科学、数学上的关于程序设计的态度都提出了一个清楚的关于如何提高
工作效率的观点。Dijkstra的Shortest Path Algorithm是在这方面取得的突出进展,因为这种演变是全球性的,所以,在全世界的推动下,一个科学的
计算机语言基础:
ALGOL,不久就诞生了。1958年,Edsger Dijkstra代表Dutch MC出席了11月在Mainz召开的会议,那是一个定义ALGOL详述的准备会议。1959年12月,Dijkstra给
ALGOL60下了这样的定义:“一个奇迹就被这样简单的创造了。”最后,1962年的4月,罗马公约同意了其大部分的详述,同年8月,IFIP,国际
程序设计语言联盟复查并批准了该报告。1960年的1月,在ALGOL60被定义之后,数学中心首先在
荷兰开设了ALGOL60程序设计语言的课程,接着,1961年在英国的Brighton。这是MC一个新的开端:程序设计教育。
机会与欺骗
1962年,Edsger Dijkstra在TH Eindhoven任全职教授,虽然在国外已经被认为是
计算机科学的主席,但Dijkstra强烈反对这个称呼,这主要是由于在专业
科学知识上的缺乏。他的位置实际上是一个数学教授,他的学生接受了至少三年彻底的
数学教育,经过这样一个时期,他们都能作为
信息学方面的专家了。那些数学训练是以
应用数学原理为基础的。由此,信息学有了适合其学科本身的
数学方法。1967年,Dijkstra陷入了情绪上的危机,他第一个学生的论文被他在Eindhoven数学上的同事拒收了,而这些同事对于计算机科学一直是带有偏见的。对于他和他的妻子来说,那段不景气的日子是他们一生中最困难的时期。但是他很快又恢复了,并开始投入编写:
结构化编程笔记。而Dijkstra在Eindhoven的同事对此不是保持沉默,就是完全消极的反应,但Dijkstra选择了正确的还击方式:他给欧洲和美国的同事们复印了20多份稿件。1973年,Dijkstra成为了Burroughs的研究员,他减少了在Eindhoven TH的工作。这个决定使他能够去写科学报告,他为Burroughs写了500多篇,还可以如愿的出国旅行。他成了一个自由人,而且拥有该公司最小的实验室:他的书房。
Austin:新纪元的起点
Dijkstra在旅行途中多次
有机会参观在Austin的
得克萨斯大学癌症于2002年8月6日在Nuenen,
The Netherlands逝世 。
结构程序设计之父
Dijkstra被西方学术界称为“
结构程序设计之父”和“先知先觉”(
Oracle),他一生致力于把程序设计发展成一门科学。
科学研究的帅才最重要的素质是洞察力(Vision和Insight),能够发现有前景的新领域或在新领域内发现和解决最关键的问题。下面仅举几例说明Dijkstra的洞察力。
解决编译系统中的关键问题
FORTRAN是最早得到一定程度推广的
高级语言,但FORTRAN的
编译系统并未科学地解决一些主要的难题。最早提出用
堆栈(stack)来编译复杂公式的是德国的Bauer和Samelson,他们的著名论文“顺序公式的翻译”(Sequential Formula Translation)是编译方面的经典论文。曾有报道说Dijkstra是堆栈的发明人,这恐怕不符事实。Dijkstra发展了堆栈的概念,使之用于整个编译,以及
目标代码运行时的
动态存储分配,并在此基础上和Jenson完成了世界上第一个ALGOL60编译系统,采用了优先数编译算法。其中
递归调用子程序时的环境维护是Dijkstra的重要贡献,Display这一术语就是当时他发明的,这是用来维护
动态环境的一组
寄存器(软件),其结构清晰并能适应任何复杂情况。我于20世纪60年代初看完他的文章后马上想到,假如计算机硬件中有对应的设备将极大地提高软件的
运行效率。
Dijkstra是ALGOL 60报告的主要起草者之一,1972年Dijkstra在他获得ACM
图灵奖的讲演中,仍对这一报告给予高度评价:“只有极少极少几个像ALGOL60报告这样短的文件能给计算机界带来如此深远的影响。”
同步进程的协调和操作系统的结构
Dijkstra在1950~1952年期间曾当过三年程序员,在从事硬件
中断处理程序的研制中,他发现一些
程序错误在多个中断同时出现的情况下无法再现,很容易被当作硬件的瞬间故障,这一现象使Dijkstra毛骨悚然,促使他后来钻研用
科学方法从事软件研制。操作系统是当时最复杂的软件,1965年Dijkstra在ACM通讯上发表了仅一页长的短文“并行程序的控制”,这是他在操作系统领域的第一个重要贡献。该文提出了并行程序互锁问题的一个解决方案。“
死锁”(Deadly embrace)这一术语是Dijkstra发明的。1967年在首届操作系统原理研讨会上,Dijkstra介绍了他和几个博士生研制的THE多道程序系统。THE系统的目的是验证Dijkstra关于操作系统原理、结构、同步
进程通信机制等方面的一系列新想法。已经普遍采用的系统的多层结构、抽象、上层不需了解下层的详细细节等
科学原则就是当时Dijkstra提出的,引起了强烈反响;同步进程通信的
信号量Semaphore这一术语也是Dijkstra当时创造的。
上世纪六十年代操作系统的研制经受了一系列重大挫折,典型的例子是
OS 360。而Dijkstra为首的一批科学家的努力,使操作系统走上了健康发展的道路。
Go To语句有害和结构程序设计
结构程序设计被称为软件发展中的第三个里程碑(第一、二个里程碑是子程序和高级语言)。早在1965年召开的IFIP会议上,Dijkstra就提出“Go To语句可以从高级语言中取消”,“一个程序的质量与程序中所含的Go To语句的数量成反比”。但是,Dijkstra讲话的影响很小,当时人们正忙于IBM 360系列的使用;而IBM 360的主要语言之一是FORTRAN,Go To语句则是FORTRAN的支柱。
1968年Dijkstra给ACM通讯写了一篇短文,该文后改成信件形式刊登,以便早日发表,这就是具有历史意义的、著名的“Go To Letter”。Dijkstra在信中建议:“Go To语句太容易把程序弄乱,应从一切高级语言中去掉;只用三种基本
控制结构就可以写各种程序,而这样的程序可以由上而下阅读而不会返回”。这封信引起了激烈的讨论。人们逐渐认识到:不是一个简单地去掉Go To的问题,而是促进一种新的程序设计观念、方法和风格,以期显著提高
软件生产率和降低
软件维护代价。当时采用结构程序设计方法的两个最著名项目是:
1.
纽约时报信息库管理系统,含8.3万行
源代码,只花了1年,第一年使用过程中,只发生过一次使系统失效的
软件故障;
2.美国宇航局
空间实验室操作的
模拟系统,含40万行源代码,只用两年时间就全部完成。
上个世纪六十年代末到七十年代初,上述这两个系统可以算得上是大型软件了。
结构程序设计概念影响了后来的高级语言,也影响了一代程序员的风格和习惯。
坚持真理,不惜反对恩师
ALGOL 68语言是Van Wijingaarden为主设计的,得到了IFIP下属的工作小组的多数票通过。Wirth、Dijkstra和Hoare等工作小组成员发表了“
少数派报告”,强烈反对这一语言及其
表达方式。ALGOL 68的表达方式独特而严格,但不易理解,是Wijingaarden的发明。事实证明,少数派是正确的,ALGOL 68很快就夭折了。
要知道,Wijingaarden是Dijkstra的恩师。上世纪五十年代初Dijkstra在阿姆斯特丹数学中心
编程序时Wijingaarden是他的领导。Dijkstra当时正在攻读
理论物理学位,他发现理论
物理课程和程序设计在精力上越来越冲突,他又拿不定主意,到底成为一个
理论物理学家还是选择程序设计作为自己的职业,而他当时又担心程序设计能否成为被尊敬的学科。充满不安心情的Dijkstra于1952年春的一个早晨敲开了Wijingaarden办公室的门。几个小时的谈话,使Dijkstra变了另外一个人,因为Wijingaarden向他指明了程序设计这门学科正处在起步阶段,因而有重大的机会,Dijkstra可以努力使程序设计变成一个受人尊敬的学科。Dijkstra把这次谈话称为他一生中的转折点,于是决定尽快结束理论物理研究,全身心地投入程序设计。Dijkstra说,为此他应该终生感谢Wijingaarden。但是Dijkstra还是强烈地反对其恩师的得意之作ALGOL 68,少数派报告虽被IFIP压制,但真理终究得到了证明,后来的成功语言都是背离ALGOL 68方向的。
Dijkstra的名言仍有现实意义
Dijkstra的主要贡献是在上个世纪五十年代末到七十年代初,也就是他二十多岁到四十岁出头这段时间完成的。回忆这些过去的成就是想强调:洞察力对一个科学家是何等的重要!Dijkstra获
图灵奖以后,软件领域又涌现出
图形用户界面、
面向对象技术等一系列新的里程碑,因特网更是带来一个全新的时代。但是三十年前Dijkstra关于程序可靠性的一些名言仍有意义:
“优秀的程序员不应该浪费很多时间用于
程序调试,他们应该一开始就不要把故障引入。”
“
程序测试是表明存在故障的非常有效的方法,但对于证明没有故障,调试是很无能为力的。”
Dijkstra大力提倡程序
正确性证明,但这一方法离实用还有相当距离,因为一段
源程序的正确性证明的文字往往比源代码还要长,所以充分的
软件测试仍不可或缺。
主要成就
1.提出“goto有害论”;
3.解决了“哲学家就餐”问题;
4.Dijkstra
最短路径算法和
银行家算法的创造者;
5.第一个Algol 60
编译器的设计者和实现者;
与
高德纳并称为我们这个时代最伟大的
计算机科学家的人。