Python 程序设计思维

1. 自顶向下 和 自底向上
   自顶向下（设计）
   解决复杂问题的有效方法

   • 将一个总问题表达为若干个小问题组成的形式
   • 使用同样方法进一步分解小问题
   • 直至，小问题可以用计算机简单明了的解决

   自底向上（执行）
   逐步组建复杂系统的有效测试方法

   • 分单元测试，逐步组装
   • 按照自顶向下相反的路径操作
   • 直至，系统各部分以组装的思路都经过测试和验证

   设计的时候，编码之前，先想好框架

   
   
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   调试的时候，逐渐测试各个单元

   理解自顶向下的设计思维：分而治之
   理解自底向上的执行思维：模块化集成
   自顶向下是“系统”思维的简化

2. 计算思维与程序设计

   • 逻辑思维：推理和演绎，数学为代表，A->B B->C A->C
   • 实证思维：实验和验证，物理为代表，引力波<-实验

   • 计算思维：设计和构造，计算机为代表，汉诺塔递归

     
     
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   当计算机被广泛使用，我们生活中出现了比人算力更加强大的设备的时候，计算思维才真真正正成为人类利用工具进行思维的一种方式。
   逻辑运算更多的是 利用公式，进行推导
   而计算思维 则是 更多的利用 模拟运算，模拟过程，如模拟求和，模拟移动汉诺塔

3. 计算生态与Python语言
   开源思想深入演化和发展，形成了计算生态
   计算生态以开源项目为组织形式，充分利用“共识原则”和“社会利他”组织人员，在竞争发展、相互依存和迅速更迭中完成信息技术的更新换代，形成了技术的自我演化路径。

   以开源项目为代表的大量第三方库Python语言提供 >15万个第三方库；
   库的建设经过野蛮生长和自然选择同一个功能，Python语言2个以上第三方库；
   库之间相互关联使用，依存发展Python库间广泛联系，逐级封装；
   社区庞大，新技术更迭迅速AlphaGo深度学习算法采用Python语言开源；

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   学习 python，不是一行一行代码，而是站在巨人的肩膀上

4. 用户体验与软件产品
   编程只是手段，不是目的，程序最终为人类服务，所以我们要尽量考虑提高用户体验；
   要是我们自己都不满意自己的产品，那么别人更加不会满意

   提升用户体验的方法:
   - 如果程序需要计算时间，可能产生等待，请增加进度展示
   - 如果程序有若干步骤，需要提示用户，请增加进度展示
   - 如果程序可能存在大量次数的循环，请增加进度展示
   - 当获得用户输入，对合规性需要检查，需要异常处理
   - 当读写文件时，对结果进行判断，需要异常处理
   - 当进行输入输出时，对运算结果进行判断，需要异常处理
   - 打印输出：特定位置，输出程序运行的过程信息
   - 日志文件：对程序异常及用户使用进行定期记录
   - 帮助信息：给用户多种方式提供帮助信息
   

5. 基本的程序设计模式
   从IPO开始…

   • 确定IPO：明确计算部分及功能边界
   • 编写程序：将计算求解的设计变成现实
   • 调试程序：确保程序按照正确逻辑能够正确运行

   模块化设计

   • 通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达
   • 具体包括：主程序、子程序和子程序间关系
   • 分而治之：一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想
   • 紧耦合：两个部分之间交流很多，无法独立存在
   • 松耦合：两个部分之间交流较少，可以独立存在
   • 模块内部紧耦合、模块之间松耦合

   配置化设计

   • 引擎+配置：程序执行和配置分离，将可选参数配置化
   • 将程序开发变成配置文件编写，扩展功能而不修改程序
   • 关键在于接口设计，清晰明了、灵活可扩展

   应用开发的四个步骤
   从应用需求到软件产品

   • 1 产品定义：对应用需求充分理解和明确定义
     产品定义，而不仅是功能定义，要考虑商业模式
   • 2 系统架构：以系统方式思考产品的技术实现
     系统架构，关注数据流、模块化、体系架构
   • 3 设计与实现：结合架构完成关键设计及系统实现
     结合可扩展性、灵活性等进行设计优化
   • 4 用户体验：从用户角度思考应用效果
     用户至上，体验优先，以用户为中心