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[编程范式]以炒菜为例,讲解各种编程范式

过程式编程 生活经验告诉我们一个朴素的物理现实:事情总是按照时间顺序,一步接一步地发展。编程世界里有一个范式,恰恰模拟了这种经验,它就是过程式编程。 举个例子,如果现在有一把刚从超市买回来的菜,要把它变成腹中餐,用过程式编程的思路来描述,大概是这样的: 洗(菜) 切(菜) 炒(菜) 吃(菜) 熟悉过

过程式编程

生活经验告诉我们一个朴素的物理现实:事情总是按照时间顺序,一步接一步地发展。编程世界里有一个范式,恰恰模拟了这种经验,它就是过程式编程。

举个例子,如果现在有一把刚从超市买回来的菜,要把它变成腹中餐,用过程式编程的思路来描述,大概是这样的:

洗(菜)

切(菜)

炒(菜)

吃(菜)

熟悉过程式编程的朋友一眼就能看出来,这里的动词对应着函数,而括号里的名词则是函数的参数。整个流程清晰直白,就像一份烹饪 checklist,按部就班执行即可。

函数式编程

仔细观察上面过程式编程对“炒菜”这个问题的描述,不难发现一个有趣的现象:这四步的名词都是“菜”,但动词却各不相同。

那么,我们不妨换个思路。本质上,我们所做的一切,其实是不断改变“菜”的状态:

1) 首先,通过“洗”这个动作,把“菜”变成“干净的菜”。也就是说,洗(菜) 的结果是得到“干净的菜”。

2) 接着,“干净的菜”再通过“切”这个动作,变成“切好的菜”。注意,这里“切”的对象是上一步的结果,也就是“洗(菜)”。所以,这一步的整体动作是 切(洗(菜))。

3) 然后,“切好的菜”通过“炒”变成“熟的菜”。于是,工作链变成了 炒(切(洗(菜)))。

4) 最后,“吃”的对象是“炒好的菜”。整个流程最终汇聚成一个表达式:吃(炒(切(洗(菜))))。

所以,代码就变成了:

吃(炒(切(洗(菜))))

看,这和过程式编程的写法差别就很大了。它突出的不是步骤,而是将对象通过一系列动作(函数)进行连续变换。这种以函数为核心,通过组合与变换来构建程序的范式,就是函数式编程。

逻辑式编程

逻辑式编程则提供了另一种截然不同的思路。它强调的是,我们先定义好一系列已知的事实和规则,然后让系统基于这些事实,自动推导出合理的结果。

用代码来表达,可能长这样:

洗干净的菜 <- 洗(脏的菜)

切好的菜 <- 切(洗干净的菜)

炒好的菜 <- 炒(切好的菜)

吃菜 <- 吃(炒好的菜)

? 吃菜 <- 脏的菜

问号“?”代表我们提出的具体查询目标,而其他几行则是事先声明好的事实。这些事实的排列顺序并不重要。系统的工作,就是根据“脏的菜”这个初始条件,自动匹配并推导出达成“吃菜”目标所需的步骤链。

仔细想想,这像不像人类的学习和解决问题过程?我们先积累一堆看似独立的知识点,当遇到问题时,大脑便在已知的知识网络中搜索、关联,最终拼凑出解决方案。正因为这种特性,逻辑式编程在早期人工智能领域得到了广泛应用。

面向对象编程

面向对象编程并非一个孤立的范式,它通常需要与上述的某一种编程范式(如过程式)结合使用。我们最常见的面向对象编程,其内核往往就是过程式的。

面向对象的思想,核心在于“抽象”。它将程序要处理的事务抽象为数据(属性)和方法(行为),再把相关的数据和方法打包,抽象成一个“对象”。更进一步,在多个对象之间提取共性,便形成了“类”。这就是封装。再引入继承、多态等特性,来描述和构建类与类之间的关系。

回到炒菜的例子,整个过程都围绕着“菜”这个核心。那么,我们可以把所有与菜相关的属性和操作,看作一个整体对象。用面向对象的方式来描述,代码风格就变成了:

菜.洗()

菜.切()

菜.炒()

菜.吃()

看,主语(对象“菜”)始终在前,动作在后。这更贴近我们自然的语言表达:“菜,你去洗一下;然后,切一下……”。

回到计算机

计算机科学中的许多概念,其灵感都来源于生活。但很多时候,生活中的经验表达不够规范和精确。而计算机科学要做的,正是将这些经验形式化、规范化,并引入更抽象的工具(比如数学),以便能够反复、可靠地应用,甚至推广到更广泛的领域。

上面列举的几种编程范式,其思维重心各有明显差异。学习不同的范式,本质上是为了让我们能够从不同角度看待和分解问题,从而拓宽思路,找到最合适的那把“解题钥匙”。毕竟,多一种思维方式,就多一条解决问题的路径。

转载自:

https://www.cnblogs.com/Colin-Cai/p/9431665.html

转载于:https://www.cnblogs.com/faithfu/p/10144171.html

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