编程漫谈（四）：基本功

 

                                                                 ——读《编程珠玑I》有感：

 

 

       Program.Program better. Program faster.

       要从事软件开发，首先要学会编程。如何编程呢？如何编写更高效更优雅的程序呢？《编程珠玑》经过简单而熟悉的示例，揭示了许多很是有益的编程原理和技巧，极具启发性。

 

            基本流程：

            问题定义—— 应用框架与界面设计 —— 选择合适的数据结构和高效的算法（对象和消息）—— 性能估计 —— 接口声明 —— 伪代码 —— 程序验证—— 编码 —— 测试与调试 —— [代码优化]—— 代码重审和回顾。

 

           问题定义：赢在起点。清晰明确的问题描述和定义几乎决定成功的一半。做为问题求解，如何正确地理解问题，从何种视角去思考问题，每每会产生天壤之别的结果；做为软件开发，“有所为而有所不为”，应看成为基本准则。谁都指望可以开发出性能强劲的、多能多才的软件，但并非谁都可以承受这样的研发成本（时间、资金和人力）。在成本与所能得到的最终产品之间，必须做出合适的权衡和折衷。

          通过良好抽象的问题，更容易获得可复用的问题解决方案。好比，《编程珠玑I》第12章，取样问题，从随机选区列表抽样，抽象成“从n个整数中随机抽取m个有序整数”的问题；这样，问题的解决方案还能够用于其它领域的抽样问题。

 

        应用框架和界面设计：   在明确问题的求解目标以后， 就要思考如何求解问题了。  一般会有一个初步的思想，而后逐渐造成整个比较成熟的方案和应用框架。 与此同时， 定义良好的界面设计也是很是关键的。 在界面之上， 是依靠界面服务的应用程序的实现； 在界面之下， 是用来提供界面服务的数据结构与算法的实现。 

 

           数据结构与算法：掌握一门语言，就能够开始编写程序；而数据结构和算法，则能够帮助写出更为强大的程序。 粗浅地将《编程珠玑》阅读了一遍，发现：计算机程序的根本仍然是： 数据结构 +算法。数据结构和算法一般仍是估算和提升系统指望性能的关键环节。

        对象和消息， 其实是数据结构与算法的封装。 在面向对象程序中， 每个类都是一些绑定在一块儿的“小数据结构”和“小算法”的携带者， 经过接口提供本身的服务；每个对象都是状态携带者， 经过状态的变化来表征系统的变化，从而实现系统的特征和功能。

        数据结构有着很是重要的做用。有时候，复杂的逻辑，只要借助必定的数据视图，就能获得很大的简化，好比日期计算。《编程珠玑I》中谈到的重要数据工具备：超文本、值-对、字典、数据库、表格、模板等。

 

       性能估计：一般，经过算法的大O分析来粗略了解系统可能达到的性能；另外，必定的粗略估算能力也是很是必要的（见编程珠玑第七章）：常识、关键参数、经验法则、量纲检验、安全系数。

 

         接口声明：涉及到系统的设计。系统由哪些数据结构（或对象）组成，它们如何进行交互（函数，消息）以完成系统的功能； 仔细定义每个接口的声明（功能描述、参数列表、返回值、前置条件、后置条件），并使之良好地协做。

 

          伪代码：不要急于编程。使用伪代码来表达思路，勾勒程序的大体框架。这经常也会让思路更明晰：由于在这个过程当中，一般能够发现系统有哪些子功能要实现，有利于模块化。

 

          程序验证：你能保证本身编写的程序在任什么时候候都正确吗？仍是仅在你视线所及的范围内正确？你指望写出的程序仅仅是看上去正确吗？固然，咱们都但愿可以早早完工，但是，急不得，懒不得。学习必定的程序验证技术，也是有益无害的事情。虽然起初可能麻烦一点，但一段时间习惯以后，就不会以为怎么样了。万事开头难，过了槛就行了。

         程序验证的经常使用方法：循环不变式和断言。这其实是根据三种控制流来确立的技术。

 

          编码：终于能够编写程序了。恐怕通过上述折腾，编写程序的兴致早就减得不剩多少了。但是，一切，都是为了编码更加顺利，更加有创造性。总不指望发现，编码就是在Ctrl+C/V；当编码到必定程度时，忽然卡了壳；忽然发现思路有问题；忽然发现性能没法知足所指望的；忽然发现，以前的努力都白费了？

           不少人抱怨工做中的编码没有创造性可言，但是，有没有想过，你不去思考如何更有创造力的写程序，难道指望创造性自动跑到你面前吗？你不去努力使用算法、数据结构，难道它会自动跑到你跟前要求你去使用吗？你不去主动思考、勤于发现，难道你就期望奇迹自动降临于身？

          编码时，尽力遵循良好的代码规范，使之可读性良好，为后面的代码重审和回顾打下良好的铺垫。

 

          测试和调试：如何获得一段值得信赖的、能够放心复用的程序呢？苛刻的、完全的测试。不要怕麻烦。凡事习惯就行了。编写自动化测试；掌握使用断言来进行调试。

        程序测试一般能够分为两种： 自动化测试和手工测试。对于小数据集，0-10，能够构建自动化测试；另外，还要构建手工测试，使得可以对特殊情形进行测试。

 

          代码优化： 代码优化一般意味着性能的小幅提高。一般是应用缓存原理，这须要对计算机组成和操做系统有深刻的理解。代码优化一般意味着程序可靠性、可读性和可维护性的下降，程序复杂度的增长；所以要慎重进行。

 

          代码重审和回顾：没有总结就没有进步；“写了代码就丢弃”也不能指望有进步。经过代码重审和回顾，进一步改进代码的质量：可用性、可读性、可扩展性、可移植性、安全性、可靠性。

 

           其它：

 

           大数据集处理问题：初学者可能一般会考虑 1– 100 以内的小数据集处理；但进入到软件开发领域，大数据集处理，海量数据处理，就成了一个必须考虑的问题。对于排序问题来讲，当n < 50 ，或许采用插入排序就能够了；但当n等于几百万，几千万时，就不能采用插入排序了。这说明：小数据集的处理方案和大数据集的处理方案每每会是迥然不一样的。

 

            实用程序和工具箱：卓越的工匠都会备用本身喜好的工具箱。程序员也不例外。初学者可能主要在于编程练习；但进入必定阶段以后，就必须考虑编写实用性强的工具和程序，而不是总停留在玩具程序的级别上。

            标准库；实用程序；熟悉的IDE；开源小工具；经常使用数据结构；算法技术；正则表达式；数据库使用；编程技术；编程技巧；设计思路；问题求解方案；错误录；等等。

 

            自动化重复工做：时常注意平常生活中是否有可以自动化的重复性工做，并经过编写实用程序和工具去简化它。若是当时由于时间来不及，那么，事后也应当尽力补上。

 

            习惯的变革：人天性一般都是“能躺着就不站着”的，所以，培养了不少很差的习惯。程序员呢，一般指望可以快速编写出知足功能的程序，而后运行察看是否如预期，接着便丢到一边再也不理会了。什么问题分析、伪代码？什么程序验证、测试？什么代码重审和回顾？都扔到一边去。结果是，你逃掉了一分钟的测试时间，却用了将近一小时调试时间来补偿。划得来吗？

          其实，培养好的习惯，是一种一本万利的投资。只要最初一两个月坚持住，习惯成天然；以后，你便只是尽享好习惯带来的益处了。

 

           从编程到软件开发

            从某种意义上来讲，在懂得《数据结构、算法技术、操做系统、组成原理》这些专业知识以后，再加上“勤于思考，善于追根究底”的探索精神，以及大量的编程实践，就能够逐渐掌握编程的基本原理和能力。

           在学会编程以后，就能够阅读关于软件架构的书籍了，理解软件是如何构建起来的。数据库，计算机网络等等，实际上也是经过“编程原理+软件架构”的产物，只是它们能够被用来做为更大系统的组件。