隔行如隔山，在別的行業(yè)的人看來，編程非常神秘，覺得很神奇，怎么就在電腦和手機上出現(xiàn)了那個效果呢？怎么就批量處理那么快呢？而對于行業(yè)內(nèi)的人來說，這一切都非常簡單，就跟開車、游泳、說英語一般，不會的人覺得好難，會了的人覺得好簡單。今天就來系統(tǒng)化系地闡述下編程初學者應該如何學習編程。

編程究竟是個啥？

首先，編程是通過計算機語言來實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算和邏輯控制操作，主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)結構加算法。數(shù)據(jù)計算就是加減乘除，邏輯操作就是如果那么否則或者以及循環(huán)等。數(shù)據(jù)結構就是數(shù)據(jù)的組織方式，是本字典還是書架抑或一張圖表。算法就是依據(jù)計算機語言對數(shù)據(jù)進行邏輯處理。

其次，編程離不開編程語言，你需要通過編程語言給計算機下命令。說白了，就是你想讓計算機做什么，你通過編程語言來告訴它。編程語言會將你的想法翻譯為計算機能看懂的命令，然后去執(zhí)行。編程語言有很多種，不同語言應用場景不同，但語法結構和基本概念大同小異，深入理解一門之后就可以輕松掌握其他的。

最后，編程很簡單，比數(shù)學、語文、歷史、地理等專業(yè)知識都要簡單，人人都可以學會編程，但要學好編程并不容易，因為最好的程序員不是說掌握了多少門編程語言，也不是說某種程序有多少種寫法，而是深入理解了某個專業(yè)或領域，利用編程語言解決了復雜的問題。這其實對于哪個行業(yè)來講都并非易事，這需要理解各個領域的門道。

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作為一個初學者，應該怎么樣來學習編程呢？

編程有哪些需要掌握的知識呢？我這里進行了基本的總結，希望能夠幫助到你。如果你對此有個基本的掌握，那么可以說是編程入門了，做一些項目開發(fā)不成問題。如果你能夠深入掌握以下這些知識，那么成為編程高手只是遲早的事情。

（一）從基礎學起

1、編程的基礎是數(shù)據(jù)結構加算法。數(shù)據(jù)結構就是數(shù)據(jù)組織的方式，算法就是數(shù)據(jù)運算的過程。

2、選擇一門流行的高級語言入手，哪一門都可以，找你認為看著最舒服的。比如C、Java、Python、JavaScript、Go、Swift……。具體應該從哪一門開始，可以看下之前寫的關于入門語言選擇。

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3、選一個操作系統(tǒng)、運行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境。比如Windows、Linux、Mac，語言SDK或瀏覽器。開發(fā)環(huán)境，也就是IDE。文本編輯器即可，比如記事本、Notepad++、Sublime、VSCode之類。

（二）熟悉語言規(guī)則

1、找一本編程語言書或者對著網(wǎng)上語言入門教程，不斷重復地敲代碼。編程語言無非是語法、句法和數(shù)據(jù)類型和內(nèi)置對象、方法等。這些不同語言有些差異，但差異不大。C/C++或者Python、Java、JavaScript、Go均可。

2、不斷地調試結果，變換一些變量、參數(shù)、條件進行嘗試。通過大量測試，慢慢就會熟悉語法規(guī)則。真的很好理解，就是像是人說話一樣，按照最簡單的方式來，別整復雜的。

3、熟悉語言的基本語法、數(shù)據(jù)類型、流程控制等。語言跟說話差不多，你會說話那么就會編程。編程在于重復練習已經(jīng)學過的知識，學而時習之、溫故而知新。

以下是一段關于質因數(shù)分解的C語言代碼，結合注釋，看下是否很簡單。

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（三）學好數(shù)據(jù)結構

數(shù)據(jù)結構就是數(shù)據(jù)組織存儲方式，也就是把數(shù)據(jù)聚合在一起，以便進行加工整理。把數(shù)據(jù)從一種結構換成另一種結構就是數(shù)據(jù)處理，這是編程最常見的工作。

1、數(shù)據(jù)一般分為整型、字節(jié)、浮點、字符、和布爾等類型，也就是生活中的數(shù)字和文字，把它按照一定規(guī)則分下類，不同語言略有些不同。

2、數(shù)據(jù)結構有兩種分類方法：

• 線性結構(數(shù)據(jù)一一相連)和非線性結構(數(shù)據(jù)非一一相連)。
• 集合結構(數(shù)據(jù)無關系)、線性結構(數(shù)據(jù)一對一)、樹形結構(數(shù)據(jù)一對多)、圖形結構(數(shù)據(jù)多對多)。

3、常見的結構有以下8種：

1. 堆棧（Stack），線性結構，后進先出。
2. 隊列（Queue），線性結構，先進先出。
3. 數(shù)組（Array），聚合數(shù)據(jù)的集合，可以實現(xiàn)線性和非線性。
4. 鏈表（Linked List），線性結構，數(shù)據(jù)以鏈式結構存儲。
5. 樹（Tree），非線性結構，模擬樹狀結構性質的數(shù)據(jù)集合，一個頂點。
6. 圖（Graph），非線性結構，節(jié)點相互連接，每個節(jié)點都可以作為頂點。
7. 堆（Heap），非線性結構，特殊的樹形數(shù)據(jù)結構，一般指完全二叉樹。
8. 散列（Hash），線性結構，根據(jù)鍵訪問儲存位置的數(shù)據(jù)結構。

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數(shù)據(jù)結構的概念一下子可能不好看懂，也不明確其中的區(qū)別。你可以把數(shù)據(jù)結構看成是一個個盛放東西的柜子或書架，里面有不同的東西。數(shù)據(jù)結構主要是用來給數(shù)據(jù)進行分門別類的，這樣便于對于事物的歸納和理解。

（四）學好算法

算法那就是用計算機程序語言來解決某個問題的計算方法和步驟，比如從一堆數(shù)字中找出最大的一個，比如計算圓周率，比如實現(xiàn)一個文件加密和解密。

1、算法是一個計算的過程，包括加減乘除和邏輯運算。

算法人人都會，就是通過程序來一步步解決具體邏輯問題。其中有很多算法思想，采用好的思想遠勝過一般思路。常見算法思想包括分治法、動態(tài)規(guī)劃法、貪心算法、線性規(guī)劃法、簡并法等。

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2、算法實現(xiàn)方式有遞歸與迭代。

遞歸是指在函數(shù)體里不斷調用函數(shù)自身的方式。迭代是反復地運用同一計算方式的過程，一般是for和while循環(huán)。實現(xiàn)算法可以是串行計算、并行計算和分布式計算。

3、評價算法的優(yōu)劣方式有時間復雜度和空間復雜度。

算法的時間復雜度是指算法執(zhí)行所消耗的時間，用T(n)表示。算法執(zhí)行時間通常是漸進式的，如果用函數(shù)f(n)來表示執(zhí)行動作，大O符號來表示漸進性，則算法復雜度可以用 O(f(n)) 來表示，即T(n)=O(f(n))。算法的空間復雜度是指算法執(zhí)行需要占用的空間，可以用S(n)來表示。算法占用的空間也是漸進性的，也可以用大O符號來描述，即S(n)=O(f(n))。時間復雜度和空間復雜度往往是相互影響的，但在表示一個算法的復雜度O(f(n))時，人們通常指的是時間復雜度。

4、常見的算法有哪些？

1. 文本，字符串搜索、字符串壓縮、最大公共子序列、回文計算等。主要是針對字符串進行查找。
2. 數(shù)字，進制轉換、開平方、斐波那契數(shù)列、質因數(shù)分解、數(shù)字三角形等。主要是進行數(shù)值的運算。
3. 十大排序，冒泡、選擇、插入、希爾、歸并、快速、堆、計數(shù)、桶、基數(shù)等。這些跟打撲克排序和挑大小差不多，很好理解。

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其他算法還有很多，什么動態(tài)規(guī)劃、貪心、矩陣、回溯算法等，這些呢也有用，但是暫時不用掌握那么多。

學習和應用算法并不難，只要會走路、會做飯、會打牌、會下棋就會算法。難的是發(fā)明新的算法，但那屬于數(shù)學家、計算機科學家或哲學家的工作。絕大部分程序員都不需要發(fā)明新的算法，而是掌握現(xiàn)成的算法，進行算法組合和策略調優(yōu)。所以，學編程，掌握算法其實并不難，學習算法更多的是掌握不同解決問題的思路。如果不知道該寫什么算法，可以去leetcode看別人的問題和例子，那有很多算法題和解法。

（五）學會找開源代碼

掌握基本的數(shù)據(jù)結構和算法之后，然后就是看別人的源碼。

1、找開源精品，去github找就行，任何語言的任何庫，算法或數(shù)據(jù)結構源碼，任何框架。優(yōu)秀源代碼太多了，這里不一一列舉，找適合自己的練習。如何區(qū)分代碼好壞？一是可以看他人的評價，二是看目錄結構是否清晰，三是看編碼規(guī)范和代碼結構。

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2、看優(yōu)秀書籍的源碼。優(yōu)秀的書很多，亂七八糟的書也很多?？吹讲缓玫睦訒钍芷浜?。那該如何甄別呢？從stackoverflow或quora、medium上找熱門帖子，或者從豆瓣看編程書籍排名。書籍最好看國外作者的書，尤其是某語言、框架的作者，或者大學老師，大企業(yè)里的高級工程師。那些書有共同點，就是講得非常透徹，把來龍去脈搞得清清楚楚，不會模棱兩可，不會胡吹海侃。有三種書可以不看，一是國內(nèi)作者的書，二是某語言和框架速成書，三是某某開發(fā)應用實踐。

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3、找到好的源碼后，就是不斷練習，類似打字就行。一定要對照他人的源碼，不斷地敲。一開始看不懂，也不明白是對的，但敲的次數(shù)多了，也就領悟了。這跟讀四書五經(jīng)和老子是一個道理，看不懂就不斷朗讀即可，讀得多了，慢慢就會有所理解。所謂讀書百遍，其義自現(xiàn)。寫程序也是這樣，找到經(jīng)典源碼，反復對照練習。

這是第五個建議，當完成這一步了，那基本上是一個合格程序員了。

（六）學好設計模式

掌握了數(shù)據(jù)結構與算法，通過不斷實踐也積攢了大量的代碼，也開發(fā)了一些小程序和Web系統(tǒng)了，現(xiàn)在需要進行優(yōu)化代碼了。

如何讓代碼更加整潔、清晰、有效，有利于維護和可擴展呢？這時候就需要用到設計模式（Design pattern），也就是通用最佳實踐方案。

1、有哪些常見的設計模式？

根據(jù)設計模式的參考書 Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software中所提到的，總共有 23 種設計模式?？偨Y起來有這么幾個類型。

1. 是創(chuàng)建型模式，也就是創(chuàng)建時不是直接new出一個實例，而是把new這個操作隱藏在方法背后，而是根據(jù)需要來創(chuàng)建對象。比如工廠、抽象工廠、原型、單例、建造者等5種。
2. 是結構型模式，這里主要是類的繼承被對象組合所替代的模式。有適配器、橋接、組合、裝飾器、外觀、享元、代理模式等7種。
3. 是行為類模式，主要關注對象之間的通信問題。包括責任鏈模式、命令模式、解釋器模式、迭代器模式、中介者模式、備忘錄模式、觀察者模式、狀態(tài)模式、策略模式、模板模式、訪問者模式等。

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2、設計模式的7大原則。

1. 開閉原則，對擴展開放，對修改關閉。希望程序擴展功能的時候，通過開放的接口來實現(xiàn)，而不是修改代碼。
2. 里氏替換原則，任何父類出現(xiàn)的地方，子類也可以出現(xiàn)。子類可以實現(xiàn)父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法。
3. 單一職責原則，對一個類來說的，職責應該單一，只做一件或一類具體的事情。
4. 依賴倒置原則，是開閉原則的基礎。指針對接口編程，高層模塊不應該依賴低層模塊，二者都依賴于抽象而不依賴于具體實現(xiàn)編程。
5. 接口隔離原則，一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上，不依賴不需要的接口。盡量強調降低依賴，降低耦合。
6. 迪米特法則，又稱最少知道原則，一個實體應當盡量少地與其他實體之間發(fā)生相互作用，使得系統(tǒng)功能模塊相對獨立。
7. 合成復用原則，寫代碼會涉及到代碼復用，盡量使用組合而少使用繼承。大多數(shù)情況下組合可以替代繼承。

這幾個原則也是面向對象編程原則，也有說6個的。總體上的意思是代碼需要重用、要便于擴展，盡量通過抽象來解耦，盡量減少依賴關系。

2、設計模式和分層架構的區(qū)別？

軟件是一個服務或功能集合，可大可小，有的是一個房間，有的是一座樓房、一個小區(qū)、一個學校乃至一座城市。軟件需要架構設計，讓各模塊各司其職，相互協(xié)調。那么就需要良好的架構設計。軟件架構有很多角度，有部署架構、內(nèi)核架構、服務架構等。這里說的分層架構主要是指軟件設計按照能力劃分不同層級，常見軟件分層包括數(shù)據(jù)層、持久層、業(yè)務層、表現(xiàn)層。常見分層架構有MVC、MVP、MVVM、DDD模式等。

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設計模式與分層架構的主要區(qū)別是設計模式解決具體的類和類之間關系的設計思想，而分層架構則是解決軟件整體的設計思想。

3、設計模式要適應業(yè)務需要。

設計模式是一種原則和思想，業(yè)務邏輯應該遵循這些原則去劃分和拆解，但當遇到?jīng)_突時應該尊重業(yè)務需要，而不是讓業(yè)務來遵循原則。避免走入教條主義或本本主義，而是在堅持原則的情況下靈活應變。

（七）熟悉正則表達式

正則表達式(regular expression)是一種字符串匹配的模式（pattern），可以用來檢查一個串是否含有某種子串，再將匹配的子串替換為其他字符。正則表達式幾乎是每一門語言所必備的功能，也是每一個開發(fā)人員所應該掌握的能力。

1、懂得正則表達式， 開發(fā)起來就變得非常靈活，很多事情都變得得心易手。無論是shell腳本，還是各種編程語言，或者是文本編輯器，都存在大量查找替換的情形。掌握正則表達式，可謂事半功倍，效率得到極大提升。

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2、通過基本字符規(guī)則，加上限定符、修飾符等組成一個基本的規(guī)則器，可以針對文本按照規(guī)則進行解析。比如 ^[a-z][0-9] 表示匹配2個字符，第一個是小寫字母，第二個是數(shù)字。

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3、大學里一般也不教正則表達式，再加上正則表達式偏向實踐應用，理論上并不復雜，因此正則表達式可以通過大量練習來變得熟練?？梢哉?guī)资畟€不同的場景反復加以練習，直到自己寫的規(guī)則一點不差。

4、正則表達式并不需要精通掌握，掌握基本規(guī)則即可，簡單語句就可以滿足大部分場景。不要寫過于復雜的正則表達式，對于復雜的場景應用，可以結合邏輯代碼來完成。

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（八）熟悉網(wǎng)絡分層協(xié)議

網(wǎng)絡要想有效地傳輸信息，那么需要良好的分層架構。網(wǎng)絡請求的基本模型就是從客戶端請求數(shù)據(jù)，客戶端接受響應后返回。

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根據(jù)國際標準化組織設定的OSI模型，網(wǎng)絡可以分為7層。通過這7層，數(shù)據(jù)將從一臺主機傳送到另一臺機器。而我們一般學習通常是4層或5層，以下是它們的對比圖。

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1. 第一層：物理層（Physical）（單位類型：比特）：實現(xiàn)比特流的透明傳輸，物理接口，指網(wǎng)線、網(wǎng)卡等物理設備。
2. 第二層：數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link）（單位類型：幀）：數(shù)據(jù)在該層封裝成幀；用MAC地址作為訪問媒介；具有錯誤檢測與修正功能。
3. 第三層：網(wǎng)絡層（Network）（單位類型：報文）：提供邏輯地址，選擇路由數(shù)據(jù)包，負責在源和終點之間建立連接，通常是IP之類。
4. 第四層：傳輸層（Transport）:實現(xiàn)端到端傳輸；分可靠與不可靠傳輸；在傳輸前實現(xiàn)錯誤檢測與流量控制，通常是TCP和UDP。
5. 第五層：會話層（Session）：主機間通信；對應用進行會話管理，同步不同機器之間的狀態(tài)。
6. 第六層：表示層（Presention）：數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式；比如原始設備上加密的數(shù)據(jù)可以在目標設備上正確地解密。
7. 第七層：應用層（Application）：網(wǎng)絡進程訪問應用層，給用戶使用的應用協(xié)議，如HTTP或FTP之類。

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理解了網(wǎng)絡分層，還需要熟悉TCP/IP協(xié)議，因為互聯(lián)網(wǎng)大都是基于TCP/IP來進行傳遞數(shù)據(jù)的。TCP建立連接分為3次握手，握手成功則可以傳遞數(shù)據(jù)，斷開連接稱為4次揮手。了解TCP/IP之后，還需要掌握HTTP協(xié)議，HTTP很簡單，按照格式提交數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)即可。在掌握了基本的網(wǎng)絡分層、TCP/IP、HTTP知識后，那么就可以進行網(wǎng)絡編程開發(fā)了。

（九）熟悉數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫就是根據(jù)數(shù)據(jù)結構來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，這里不說大數(shù)據(jù)，只說普通的關系型和非關系型數(shù)據(jù)庫。

可以把關系型數(shù)據(jù)庫（RDBS）理解為一個Excel表格，每列是字段，每行就是一條記錄。Excel有多個二維表，每個表都是由行和列組成的。關系數(shù)據(jù)庫里存放的也是一張張二維表，各個表之間存在關系。簡單來說：關系數(shù)據(jù)庫由多張二維表和各表之間的關系組成。

非關系型數(shù)據(jù)庫，也叫NoSQL則可以理解為一個Key-Value文檔樹，里面有很多屬性，每個屬性對應一個值。NoSQL 數(shù)據(jù)庫的類型因數(shù)據(jù)模型而異，主要類型包括文檔、鍵值、寬列和圖形。

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關系型數(shù)據(jù)庫通過SQL來進行增(Create)刪(Delete)查(Read)改(Update)操作，已實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理。SQL語句很簡單，類似用英語說指令，稍微熟悉即可掌握。但要設計一套優(yōu)雅的業(yè)務數(shù)據(jù)庫，卻并非易事，尤其是對于復雜業(yè)務來講，我們的設計需要符合數(shù)據(jù)庫設計范式。當然數(shù)據(jù)庫范式也很簡單，主要目的在于表和表之間的獨立和解耦，便于未來擴展和數(shù)據(jù)的修改、查找等，為了設計好數(shù)據(jù)庫，一般會設計ER實體關系圖(Entity Relationship Diagram)。關系型數(shù)據(jù)庫為保證一個數(shù)據(jù)操作事務（transaction）的正確可靠，一般要求具備四個特性：原子性（atomicity，或稱不可分割性）、一致性（consistency）、隔離性（isolation，又稱獨立性）、持久性（durability）。這些概念，隨著數(shù)據(jù)庫的開發(fā)經(jīng)驗積累漸漸就明白了。

NoSQL數(shù)據(jù)庫不需要建立關系模型，因此存儲結構比較簡單，在查詢會非?？?。NoSQL相比關系型數(shù)據(jù)庫還可以更方面擴容和做分布式設計，非常靈活。NoSQL各文檔間缺乏標準化規(guī)則，通常采用針對文檔按對象進行鏈式調用來查詢，這樣在寫語句時不如SQL那么強大，而且有時候需要多次連接，同時它也不提供事務的一致性。當數(shù)據(jù)量增加時，由于key變得困難，很難維護key的唯一性。

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由于RDBS和NoSQL的特性，一般關系型數(shù)據(jù)庫會用來做強關系的業(yè)務系統(tǒng)，而非關系型數(shù)據(jù)庫則用來做高性能的緩存、鍵值讀取等。當然理論上NoSQL和MySQL可以互相替代。

作為程序員，不是DBA，一般掌握基本的SQL和NoSQL語句即可，不一定需要多么強大的數(shù)據(jù)設計和管理能力，但一定要理解其中的基本原理。數(shù)據(jù)庫的設計和操作對于系統(tǒng)健壯性和性能至關重要。

（十）熟悉操作系統(tǒng)

PC操作系統(tǒng)主要是3個，Linux、Windows以及Mac，手機端有iOS和Android。Windows大家都會用，作為開發(fā)人員，主要是熟悉Linux即可。如何才能熟悉操作系統(tǒng)呢？其實對于應用層程序員，不是做系統(tǒng)開發(fā)，并不需要深入理解操作系統(tǒng)的原理和結構，只要掌握大部分命令就夠了。

這些命令掌握起來其實很簡單，看一篇命令大全，再實操演練，強化理解，自然就會了。可以說操作系統(tǒng)命令以及Shell腳本并不難，只是一個熟能生巧的過程。看到全是命令行，會使得初學者有點擔心，覺得不好理解。但其實對于開發(fā)者而言，命令行要遠比操作界面方便。

• 操作系統(tǒng)基本結構

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• Linux常用開發(fā)命令

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再次強調，學習編程其實與操作系統(tǒng)關系并不大，有很多程序語言是基于虛擬機或瀏覽器運行 ，有專門的運行環(huán)境，因此只有系統(tǒng)開發(fā)工程師才需要非常熟悉操作系統(tǒng)。對于大多數(shù)程序員而言，掌握基本的系統(tǒng)命令，理解操作系統(tǒng)結構就夠了。

最后

至此，關于如何學好編程的10條入門建議就完成了。只要把以上涉及到的知識點掌握了，就可以說編程入門了，找一份編程的工作不成問題。學好編程，最核心的還是數(shù)據(jù)結構和算法，掌握這兩樣基本上就會編程了。而數(shù)據(jù)結構和算法，其實就是對于事物的歸納理解以及邏輯推理能力，這個按理來說人人都會。軟件開發(fā)無非是解決一些特定的問題，與人們生活中要解決的問題并無本質的不同。因此，人人都可以學習編程，人人都可以學好編程。

重要的事情說三遍：編程很簡單！編程很簡單！編程很簡單！