Python 程序设计思维

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

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

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

  
  image.png
  image.png

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

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；

学习 python，不是一行一行代码，而是站在巨人的肩膀上

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

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