怎样学编程

给大学刚开始计算机课程同学的一封信

 你应该这样开始学编程

在 2012年08月02日 那天写的     已经有 747 次阅读了

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我高三的时候，曾经想做一名外科医生，因为医生被人认为很有价值，而且我学过那么多生物学理论，不想轻易放弃。还有个原因就是我喜欢“挥舞”手术刀的感觉，虽然我只在实验室“挥舞”过解剖刀，并且最后的实验考试栽在了动物学实验上。此处略去20M。我最终学了软件工程。也没有什么可后悔的，求知是无止境的，学一样得爱一样，不能排斥它。即使一开始没有这种情感，也要慢慢培养起来。

大一到大四我一直渴望却始终没有一个导师，方向感全得是自己把握，所以我学的东西比较杂乱，没有形成一个系统，还得慢慢的补过来。你现在的基础比我当时好，因为你一直在学基础的东西，这很好。大学四年的唯一目标就是把基础理论掌握好，因为将来从事的工作可能和预想的不一样，方向太多了，大学就选择一个方向意义不大。所以我希望你能珍惜剩下的这三年大学时光，有步骤的构建自己的计算机世界，形成一个有序的，坚实的理论体系。

虽然你已经学过C++，但是C语言还是下一步必须学好学透的。C语言是比较偏底层的语言，也是比较好的入门语言。如果仅要求能用它来描述几个简单的算法，学起来应该很easy。但是，没那么简单。要学C语言，就要学透彻。学的透彻了，对计算机的理解也就更深了。在学习C的过程中，你可以从简单入手，基本语法掌握后，再读一些深入理解C语言的书籍。先读《C程序设计语言》，再读《C专家编程》《C和指针》《C陷阱与缺陷》《C语言深度解剖》《你必须知道的495个c语言问题》，这些书不一定要都全读，但是必须能深入理解以下问题：

1. 编译链接过程：预处理，编译，汇编，链接。
2. 程序调试方法：gdb的使用；assert。
3. 进程的本质：代码段，数据段，堆，栈。
4. 变量：局部变量（栈中），全局变量（数据段中），静态局部变量（数据段中），寄存器变量，数组与指针区别，枚举，结构体，共用体。
5. 指针：数组指针，函数指针，指针的指针，空指针，指向常量的指针，指针的类型的本质含义，free的本质含义。
6. 内存：堆，栈，malloc，calloc，内存泄漏，越界，memset，memcpy，字符串操作函数。
7. 文件：流的概念，标准输入，标准输出，标准错误。
8. 编程规范：怎样写漂亮的代码，正确性，清晰性，可靠性，可维护性，可测性，性能。
9. 库：动态库的映射，静态库。
10. makefile：C文件怎么组织，写简单的makefile。
11. 字节对齐：结构体对齐原理，规则，按照X字节对齐，共用体的对齐。
12. 预处理：宏，条件编译以及其他预处理指令，预处理的过程。
13. 关键字：typedef，volatile，sizeof，extern，static，const。
14. 运算：有符号无符号本质，溢出，位运算，优先级。

这些书籍我会通过邮箱发给你，pdf的好处是可以很方便的做书签和标记，有什么问题可以随时记下来，方便以后阅读。写程序要用到编辑器和编译工具链。不用再使用可视化的编译工具了，这学期尝试下vim和gcc。搭建个linux虚拟机，在虚拟机中用vim写程序，用gcc编译，用gdb调试。

在学习C语言的同时，可以学好数据结构，然后用C语言来实现那些数据结构。数据结构是最基本也是最重要的了，数据结构和算法如果学的不好，以后就会停滞不前。因为稍微深入一点的东西都会涉及到数据结构和算法，如果不能理解，就会处处碰壁。《数据结构与算法分析》与《算法导论》是必读教材，这学期和下学期要掌握以下基本结构与算法：

1. 链表：实现单向链表，双向链表，单向循环链表，双向循环链表，单向链表倒置，递归倒序打印链表，用链表实现约瑟夫环问题，这就要求对指针要基本熟练。
2. 栈：分别用链表和数组实现栈；用栈实现平衡符号问题；用栈实现四则运算（输入一个四则运算的字符串，输出结果）。
3. 队列：分别用链表和数组实现队列。
4. 树：分别实现二叉树的先序遍历，中序遍历，后序遍历；解决最近公共父节点问题；用队列实现二叉树的层序遍历；实现二叉查找树的查找，删除，插入；了解红黑树，B树，B+树。
5. 哈希表：用链表实现哈希表的扩充。
6. 堆：实现小头堆和大头堆的插入，删除；用堆解决top-k问题。
7. 排序算法：实现基本排序算法并计算复杂度，了解稳定性，包括冒泡排序，选择排序，插入排序，希尔排序，快速排序，桶排序，基数排序，归并排序，计数排序，堆排序。
8. 选择算法：实现快速选择算法。
9. 动态规划：01背包问题；最大公共子序列问题；该类问题很多，网上搜索题目，该算法也是变化最多的算法。
10. 回溯：求一个集合的所有子集合，顺便解决全排序问题（非回溯）。
11. 图论：实现深度优先搜索和广度优先搜索；最小生成树的构造。图论其他算法供了解。

以上是最基本的数据结构和算法，要熟练掌握还需要大量的练习，网上有很多习题可以做。不理解先网上搜索，还不理解问问同学，我这里有以前写的代码可以参考。

这学期你有汇编课程，非常好，可以帮助你理解程序的基本原理，从而更好理解C语言。最近一段时间我也接触点汇编语言，发现以前学的都是皮毛，没有深入理解，所以很容易淡忘。学计算机的人长时间面对计算机屏幕上的黑框框难免记忆力衰退，接触的东西太多难免覆盖以前的知识，所以要经常温习才行，用mybase做学习笔记，同时也可以写博客做记录。学习汇编语言的同时你会接触到很多处理器知识，这个非常重要，只有真正理解了处理器的工作机制才能更好的理解语言层面的东西。所以我希望你在学习汇编时，能熟知各种寄存器的作用，深入理解代码段数据段和堆栈段，理解实模式保护模式以及进程的地址空间和寻址方法。这样才真的理解什么是进程。进程的本质就是一块块的存储空间（或者说是里面的数据）构成的一个有序的整体，这个整体中有一部分是指令，叫做代码段，有一部分是静态数据，叫做数据段，有一部分是函数执行时临时使用的空间叫做堆栈段，还有一部分是由程序员动态分配和管理的空间，叫做堆。进程的执行过程的本质就是获取某种形式的输入，取出代码段的指令执行，执行的过程中会用到一些存储空间存储中间数据，所有的这些指令和中间数据的目的就是得到结果，把最终得到的结果输出到显示器或者网卡或者硬盘等等。这就是计算机的能力。它能力的核心叫做计算。

上面的一段话现在你可能还不懂，但是过一段时间你会明白的，而且一定要明白。我再重复一遍，学习汇编时要注意理解各种寄存器，实模式寻址过程，保护模式寻址过程，进程的地址空间，以后还要明白内核态和用户态，这里先不说。关于汇编，推荐你看《Intel汇编语言程序设计》，前面章节有体系结构的介绍，要细看。

这学年的学习内容就这么多，你的其他课程也要兼顾，要记住，知识总是有用的。知识是美的。知识是最能获得乐趣的。

另外你这学期应该参加一个集体项目，要多和其他的同学交流技术，看看他们都在学习什么，在做什么，对你有什么启发没有。假如你在一个良好的项目团队中，你就自然而然的受到团队的熏陶，在团队的推动下学习技术会更快，因为还有一群人可以交流想法。 在基础理论学好的基础上，php，面向对象，java等都可以跟着大家一起学，即使将来不用，了解下也是很好的。以后你还会接触到操作系统，微机原理与接口，计算机体系结构，数据库，计算机网络，单片机等基础课程，这些都是很重要理论课程，一定得学扎实。大二和大三一定要参加比较大的项目开发，实践经验很重要，将来面试时一方面要看你的基础实力，另一方面就看你的实践经验，然后从实践入手考察你的技能。如果实践的少，技能也体现不出来。一个内功很深厚的人如果不会任何招式，也是没有用武之地的。所以在勤修全真教内功的同时，要到江湖闯荡一番学会降龙十八掌，才能有机会学习九阴真经，成为天下第一。大三时如果有兴趣可以看看shell编程，linux用户态编程，linux内核编程，我在这方面可以帮你，像php我就帮不上。

手写太累，寄信太浪费，所以就写下这电子版本的，你在我博客浏览即可。

附学习书籍：

1. C语言：《C程序设计语言》《c和指针》《C陷阱与缺陷》《C专家编程》《C语言深度解剖》《你必须知道的495个c语言问题》《C语言常见问题集》《高质量程序设计指南》《深入理解计算2.机系统》
2. C++：《c++primer》《C++编程规范101条规则与实践》《C++ 设计新思维：范型编程与设计模式之应用》《C++沉思录》
3. 汇编：《80x86汇编语言程序设计教程》《Intel汇编语言程序设计》《深入理解计算机系统》
4. 应用：《java2参考大全》《php从入门到精通》
5. 基础理论：《操作系统精髓与设计原理第5版》《计算机网络第五版》《深入理解计算机系统》《微机原理及接口技术》《单片机原理及接口技术》《数据库系统概论》
6. linux（大二下或大三大四学）：《鸟哥的Linux私房菜基础学习篇》《Unix.Shell编程》《Unix环境高级编程第二版》《linux内核设计与实现》《深入理解Linux内核》
7. 拓展阅读：《编程之美》《程序员面试宝典》《深入理解计算机系统》《编程思想.第2卷.实用编程技术》《敏捷软件开发原则模式与实践》