MOUSE(Machine Oriented User Symbolic Encoder)- 极小型编程语言

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MOUSE 是一种基于堆栈(stack-based)的极小型编程语言,设计目标是简单、紧凑,适合在非常资源受限的系统(例如早期的微型计算机)上运行。其名字 “MOUSE” 是 “Machine Oriented User Symbolic Encoder” 的缩写。

一、背景与历史

开发者:Peter Grogono

诞生时间:1970 年代初期

设计目的:

  • 为学习编程语言结构提供一个极简平台;

  • 演示解释器和编译器设计的核心思想;

  • 可嵌入微控制器、早期终端系统、简易交互式程序。

MOUSE 后来在 Grogono 的一些教学和出版物中被详细介绍,比如在他关于编译器和解释器的教学材料中。

二、语言特性概览

1. 基于堆栈的操作

MOUSE 和 Forth 类似,所有数据操作都在一个数据堆栈上完成。例如:

数字入栈

运算符从栈顶取操作数并将结果入栈

2. 极小语法

程序使用单字符命令表示操作,非常紧凑。例如:

+:加法

-:减法

*:乘法

/:除法

!:赋值

?:输出

3. 变量支持

通常使用单字符变量(如 A 到 Z)

使用 ! 和 @ 来赋值和取值:

5A! 表示将 5 存入变量 A

A@ 表示取出变量 A 的值

4. 流程控制

[ 和 ] 实现条件跳转(类似 IF)

{ 和 } 实现循环(类似 WHILE)

例如:

A@1-[...]  ; 如果 A 的值 ≠ 1 则执行中间代码

5. 输入输出

?:输出栈顶值

,:从输入中读一个字符/数字入栈

三、MOUSE 示例程序

打印 1 到 10 的例子:

1A!        ; A = 1
{          ; 开始循环
  A@?      ; 打印 A
  1A@+A!   ; A = A + 1
  A@11-}   ; 循环直到 A == 11(即 A < 11 时继续)

四、用途和影响

  • 教学工具:MOUSE 是学习解释器和堆栈原理的优秀入门语言。

  • 嵌入式语言思想启发者:它对后来一些微型解释器(如 early Forth、tiny BASIC)产生了一定影响。

  • 简易宏语言:MOUSE 的思想在某些简化宏语言中也有所体现。

五、现代评价

MOUSE 已不再在实际项目中使用,但它在以下场景仍具价值:

  • 编译器课程中用于教学解释器原理

  • 嵌入式脚本语言设计启发(比如 Lua/Forth)

  • 最小可运行语言设计研究

使用Python实现一个简单的MOUSE解释器

class MouseInterpreter:
    def __init__(self):
        self.stack = []
        self.vars = {chr(c): 0 for c in range(65, 91)}  # A-Z
        self.pc = 0
        self.program = ""
        self.loop_stack = []

    def run(self, code):
        self.program = code
        self.pc = 0
        while self.pc < len(self.program):
            c = self.program[self.pc]

            if c.isdigit():
                num = 0
                while self.pc < len(self.program) and self.program[self.pc].isdigit():
                    num = num * 10 + int(self.program[self.pc])
                    self.pc += 1
                self.stack.append(num)
                continue

            elif c.isalpha():
                self.stack.append(c)

            elif c == '+':
                b, a = self.stack.pop(), self.stack.pop()
                self.stack.append(a + b)

            elif c == '-':
                b, a = self.stack.pop(), self.stack.pop()
                self.stack.append(a - b)

            elif c == '*':
                b, a = self.stack.pop(), self.stack.pop()
                self.stack.append(a * b)

            elif c == '/':
                b, a = self.stack.pop(), self.stack.pop()
                self.stack.append(a // b)

            elif c == '!':  # store value in var
                var = self.stack.pop()
                val = self.stack.pop()
                self.vars[var] = val

            elif c == '@':  # load var value
                var = self.stack.pop()
                self.stack.append(self.vars[var])

            elif c == '?':
                val = self.stack.pop()
                if 32 <= val <= 126:
                    print(chr(val), end='')
                else:
                    print(f"<{val}>", end='')  # 不可见字符用尖括号包裹数字表示


            elif c == '{':
                self.loop_stack.append(self.pc)

            elif c == '}':
                condition = self.stack.pop()
                if condition != 0:
                    self.pc = self.loop_stack[-1]
                else:
                    self.loop_stack.pop()

            elif c == '[':
                condition = self.stack.pop()
                if condition == 0:
                    self.pc = self.find_matching(']')
            elif c == ']':
                pass

            self.pc += 1

    def find_matching(self, target):
        depth = 1
        i = self.pc + 1
        while i < len(self.program):
            if self.program[i] == self.program[self.pc]:
                depth += 1
            elif self.program[i] == target:
                depth -= 1
                if depth == 0:
                    return i
            i += 1
        raise ValueError(f"No matching '{target}' found")

MOUSE sample代码

  1. 打印1-10的数字
    "1A!{A@?1A@+A!A@11-}"
  1. 打印hello, world
    "72?69?76?76?79?44?32?87?79?82?76?68?"

运行MOUSE 代码

from mouse import MouseInterpreter

# mouse_code = "1A!{A@?1A@+A!A@11-}"
mouse_code = "1A!{A@?1A@+A!A@11-}"
mouse_helloworld = "72?69?76?76?79?44?32?87?79?82?76?68?"
mi = MouseInterpreter()
mi.run(mouse_code)

mi.run(mouse_helloworld)

RPN(Reverse Polish Notation)

RPN(Reverse Polish Notation,逆波兰表示法)是一种不需要括号的数学表达式表示方式,广泛用于栈式计算模型中,包括 MOUSE、Forth、PostScript 等语言

🧠 基本概念

在 RPN 中:

  • 运算符写在操作数后面;

  • 用栈来保存和处理中间值;

  • 表达式的求值顺序是由写法自然决定的,不需要括号;

🧮 例子对比

中缀表达式(普通写法) RPN 写法(逆波兰) 解释步骤
3 + 4 3 4 + 先压入 3 和 4,再执行 +,得到 7
(5 - 2) * 4 5 2 - 4 * 5 和 2 入栈 → - 得 3 → 再压入 4 → * 得 12
2 + 3 * 4 2 3 4 * + 3 和 4 入栈 → * 得 12 → 压入 2 → + 得 14

🔁 执行过程(RPN 的核心:栈)

表达式:2 3 + 4 * 步骤如下:

栈操作 当前栈
push 2 [2]
push 3 [2, 3]
+ → 2+3=5 [5]
push 4 [5, 4]
* → 5*4=20 [20]

✅ RPN 的优点

  • 无需括号:操作顺序由位置决定;

  • 更易解析:适合用栈结构实现;

  • 高效简洁:编译器或解释器容易实现;

  • 应用广泛:用于编译器后端、HP 计算器、PostScript、MOUSE 等语言。

📌 举个 MOUSE 示例(RPN 风格)

3 4 + ?    ; 输出 7
5 2 - 4 * ? ; 输出 12

总结一句话:

RPN = 把操作数先放前面,操作符放后面,一切靠栈来搞定,不需要括号,规则简单明了!

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