編程入門的第一課——建立編程思維

引子

寫這篇文章的起因源於我和我老婆的一次討論。上半年，她在學校里教Matlab。有一次我幫她解答一道上機的習題，大概用了50行代碼左右。在解釋完答案後，她就問我，「你一步一步是怎麼想的？我好像就沒有這種思維。」，這可把我問住了，因為那對我來說更接近於一種下意識的行動，很自然的就寫出來了。這個回答她自然不滿意了，那麼這種思維到底是什麼呢？

什麼是程序

先讓我們從什麼是程序談起。上大學時，估計大部分人都學過C語言，我清楚的記得譚浩強的那本書在開篇里提到，程序 = 數據結構 + 演算法。從專業角度上來說，這個定義真是絕了，但相信對很多剛接觸編程的人來說，會馬上問什麼是數據結構？演算法又是什麼呀? 所以在這裡，我們先提出一個的通俗的解釋。一個程序的作用就是接受輸入，進行處理，然後產生輸出，套用李笑來對寫作的定義，程序也可以定義為：

程序 = 輸入 + 處理 + 輸出。

其中的處理代表著一系列有條理的操作，即流程化。

發現事物的流程

什麼是流程化？

以生活中的炒菜為例，食材是輸入，最後的菜品就是輸出。而下廚過程中的洗菜、切菜（預處理），然後下鍋、翻炒、調味進行加工（處理），最後出鍋、裝盤（後處理）就是這個處理的全過程。

如果這個例子讓你覺得離編程世界太遠了，下面我們再來分析下笑來老師多次提到過一個例子。他在寫第一本書《托福辭彙21天突破》時，是運用編程統計出了高頻單詞。按照我的理解，這個程序的輸入是歷年來的試卷的電子版，然後按照按照空格進行分詞，接著統計每個單詞出現的次數，排除常用的簡單辭彙，再把同一單詞的不同形式（比如，如果是動詞就有第三人稱，過去時，完成時等多種形式，如果是名詞，至少有單複數兩種區分，還有相應的動詞，形容詞)出現的次數加起來作為這個單詞的出現的總次數，最後按照這個統計次數的高低排序，輸出的結果就是高頻辭彙集合了。

流程化是建立編程思維的基礎，發現事物的流程，是開始編碼的第一步。但只知道根據流程來編碼，寫出的代碼估計會像流水賬式的文章，有很多冗餘，要想寫出優雅的代碼，下面一步就需要識別出流程中變化和不變的部分，並對變化的部分進行封裝，常見的方式是提取函數。

識別變化與不變的部分

你是不是在想，咦，流程中還分變化和不變的部分？這怎麼理解。

下面讓我們接著聊炒菜這件事，以流程中的洗菜、切菜這一步為例，洗和切這兩個動作不變的，菜是變化，因為我們不管不做什麼菜，都需要先洗再切，但是每次的菜是可以不同呀，於是我們就可以封裝菜這個變化的點，從而提取出兩個函數：

函數名：洗

輸入：菜

輸出： 洗好的菜

函數名：切

輸入：洗好的菜

輸出：切好的菜

（如果你在想為什麼不是一個函數？原因是單一職責原則啦，這個我們後面的文章中再講）

順著這個思路，我們再來看加調料這一步，炒一個菜，通常需要加不同的調料，比如說糖，醋，鹽。每種調料需要加的多少也是不一樣的，比如說20克，10克和5克。於是加調料這一步也可以封裝成一個函數：

函數名：加調料

輸入：1.調料名 2.重量

輸出：添加指定重量的指定調料

再來笑來老師的計算高頻辭彙的程序，它有哪些變化的部分呢？請想想再看下文。這裡我想到的一個點是統計單詞出現次數的部分，統計的方法是一樣的，不一樣的是統計的單詞，於是可以得到以下這樣一個函數：

函數名：統計單詞出現次數

輸入：某個單詞

輸出：這個單詞到目前為止出現的次數

當你能夠準確識別出流程中變化和不變的部分時，你就可以得心應手的的寫出百行左右的小程序。如果你要再進一步寫出一個軟體，那麼需要的就是抽象能力了。

確定抽象與具體的界限

抽象這個詞本身就很抽象，編程中到底需要抽象些什麼呢？我的理解是抽象是指抽象實體或者職責。遺憾的是這個可能已經不屬於入門的階段要了解的知識了，我後續準備再補寫章討論這些地方。在這裡，我只想提一點，在你開始運用抽象能力的時候，一定要注意確定抽象和具體之間的界限是否合適。

比如說，一個抽象的流程可以這樣描述，一個任務可以通過預處理、處理和後處理三步完成。你會發現無論做香辣蝦，統計詞頻都可以用這三步完成。做香辣蝦時清洗大蝦是預處理，下鍋翻炒，調味是處理，擺盤算是後處理了。統計詞頻中按空格分詞是預處理，統計每個單詞出現的次數是處理，按出現次數大小排序就算後處理了。這樣的抽象就屬於抽象程序比較高的，它的優點是可以適配的諸多場景；缺點也很明顯，太過抽象以至於只看這三步時，根本不知道要做什麼。

而我們在前面指出的炒菜的流程，先是洗菜、切菜（預處理），然後下鍋、翻炒、調味進行加工（處理），最後出鍋、裝盤（後處理）。相比來說就是更加具體的抽象了，因為它沒有說明要做什麼菜，但是做任何一道菜都需要這些步驟。

上述兩種抽象的方法到底哪個好，則要結合具體的場景來分析。如果只是炒菜，那麼第二個更好；如果是為處理任務提供一個通用的方法，第一個則要勝出了。所以在實際編程中，合理的確定抽象和具體之間的界限就是編程思維中最重要的一環。

總結

如果我們把程序定義為， 程序 = 輸入 + 處理 +輸出。那麼編程思維，就是先發現事物的流程，然後識別變化與不變的部分，最後確定抽象和具體之間的界限。

我是海之方，一個正在踐行寫作的程序員，如果你喜歡我的文章，請關注我的個人公眾號《踐行思考再踐行》。

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