编程范式 ｜ 青训营笔记

年少纔輕狂
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编程范式

编程语言

机器语言

第一代计算机（1940年代末至1950年代初）：第一代计算机使用的是机器语言，这种语言是二进制的，非常难以阅读和编写

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  • 甚至一开始他是通过线缆来控制的

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汇编语言

汇编语言（1950年代中期）：为了使程序员能够更容易地编写代码，汇编语言被发明了出来。汇编语言是一种更高级别的机器语言，使用助记符来代替二进制代码，使程序员能够更容易地编写和阅读代码

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中级语言

中级语言是介于机器语言和高级语言之间的一种语言。它通常是一种可移植的高级语言，但在执行时被转换成机器语言。中级语言具有比高级语言更接近机器语言的特点，因此它们通常比高级语言更快，但比机器语言和汇编语言更易读和编写。一些常见的中级语言包括C语言和C++语言

C:"中级语言"过程式语言代表

  • 可对位，字节，地址直接操作

    • 代码中的*(&x) = 20;语句可以直接修改变量x的值，说明C语言可以对位、字节、地址进行直接操作

  • 代码和数据分离倡导结构化编程

    • 代码中的#include <stdio.h>语句引入了标准输入输出库，说明C语言倡导代码和数据分离，支持结构化编程

  • 功能齐全：数据类型和控制逻辑多样化

    • 代码中声明了整型变量x和字符指针变量str，使用了printf函数进行输出，说明C语言的数据类型和控制逻辑非常多样化，功能齐全

  • 可移植能力强

    • 代码中使用了标准输入输出库，这使得代码可以在不同的平台上运行，说明C语言具有很强的可移植能力
#include <stdio.h> // 引入标准输入输出库
​
int main() // 主函数
{
    int x = 10; // 声明并初始化一个整型变量x
    char* str = "Hello, World!"; // 声明并初始化一个指向字符的指针变量str
​
    printf("x = %d\n", x); // 输出x的值
    printf("str = %s\n", str); // 输出str所指向的字符串
​
    *(&x) = 20; // 对x的值进行修改，说明C语言可以对位、字节、地址进行直接操作
    printf("x = %d\n", x); // 输出修改后的x的值
​
    return 0; // 返回0表示程序正常结束，说明C语言支持函数返回值
}

C++:面向对象语言代表

  • C with Classes

    • C++最初是作为C语言的一种扩展，其基本语法与C语言相同，但增加了类、继承、多态等面向对象的特性，因此C++也被称为C with Classes

  • 继承

    • 代码中的class Student : public Person语句定义了一个Student类，它继承自Person类，这说明C++支持继承的特性

  • 权限控制

    • 代码中的public、protected和private关键字用来控制成员变量和成员函数的访问权限，这说明C++支持权限控制的特性

  • 虚函数

    • 代码中的virtual void sayHello()语句定义了一个虚函数，这说明C++支持虚函数的特性。虚函数可以实现多态，即在运行时根据对象的实际类型来调用相应的函数

  • 多态

    • 代码中的void sayHello() override语句实现了函数的重写，这说明C++支持多态的特性。在运行时，如果调用的函数是虚函数，那么实际调用的函数将根据对象的实际类型来确定
#include <iostream> // 引入输入输出库
​
// 定义一个类Person
class Person {
public: // 公有权限
    // 构造函数
    Person(std::string name, int age) : mName(name), mAge(age) {}
​
    // 成员函数
    virtual void sayHello() { // 定义虚函数，支持多态
        std::cout << "Hello, I'm " << mName << ", " << mAge << " years old." << std::endl;
    }
​
protected: // 保护权限
    std::string mName; // 姓名
    int mAge; // 年龄
};
​
// 定义一个类Student，继承自Person
class Student : public Person {
public: // 公有权限
    // 构造函数
    Student(std::string name, int age, std::string school) : Person(name, age), mSchool(school) {}
​
    // 重写父类的虚函数
    void sayHello() override { // 定义虚函数，支持多态
        std::cout << "Hello, I'm " << mName << ", " << mAge << " years old, and I'm studying at " << mSchool << "." << std::endl;
    }
​
private: // 私有权限
    std::string mSchool; // 学校
};
​
int main() {
    // 创建一个Person对象
    Person person("Tom", 20);
    person.sayHello(); // 调用Person的sayHello函数
​
    // 创建一个Student对象
    Student student("Jerry", 18, "ABC University");
    student.sayHello(); // 调用Student的sayHello函数，实现多态
​
    return 0; // 返回0表示程序正常结束
}

Lisp:函数式语言代表

  • 与机器无关
  • 列表：代码即数据
  • 闭包
(setq nums `(1 2 3 4)); 数据列表
​
(setq add `+) ;加操作
​
(defun run(op exp) (eval (cons op exp)) ) ;将数据构建为代码列表   连接列表
​
(run add nums) ;运行

JavaScript

  • 基于原型和头等函数的多范式语言

    • 过程式

      • JavaScript最初被设计为一种过程式的脚本语言，它可以在Web浏览器中嵌入HTML页面，实现动态交互效果

    • 面向对象

      • JavaScript是一种支持面向对象编程的语言，它支持类、对象、继承、封装等面向对象的特性。JavaScript中的对象是动态的，可以随时添加或删除属性和方法

    • 函数式

      • JavaScript是一种支持函数式编程的语言，它的函数可以作为一等公民，可以赋值给变量，可以作为参数传递给其他函数，可以作为返回值返回给其他函数

    • 响应式

      • JavaScript可以通过DOM操作实现响应式编程，可以实现页面元素的动态更新，与用户的交互效果等

除了上述视频中提到的这几点，还有额外的特点进行补充：

  • 弱类型：JavaScript是一种弱类型的语言，不需要事先声明变量的类型，变量的类型会在运行时自动推断(在TS中变成强类型)。
  • 解释性：JavaScript是一种解释性的语言，不需要编译成可执行文件，可以直接在浏览器中执行(经典的例如V8引擎会进行处理)。
  • 高阶函数：JavaScript中的函数可以作为参数传递给其他函数，也可以作为返回值返回给其他函数，这种函数称为高阶函数。
  • 闭包：JavaScript中的函数可以形成闭包，即在函数内部定义的变量可以在函数外部访问，这种特性可以实现私有变量和函数的封装。

高级语言

高级语言是一种人类易于理解和使用的计算机语言。它使用自然语言的形式来描述问题，而不是使用机器语言或汇编语言。高级语言通常具有较高的可读性和可维护性，使程序员能够更容易地编写和修改代码。一些常见的高级语言包括Java、Python和JavaScript等

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思维导图总结

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学习心得

编程范式是一种编程思想的总称，它描述了一种程序设计的哲学、风格和方法。常见的编程范式有面向过程编程、面向对象编程、函数式编程、逻辑式编程等。学习编程范式可以让我们更好地理解计算机编程语言和编程模型的本质，在不同的编程场景下选择合适的编程范式能够提高代码的质量、可读性和可扩展性。在学习编程范式时，我总结了以下心得：

  1. 理解编程范式的概念和特点。每种编程范式都具有一定的概念和特点，我们需要认真学习每种编程范式的优缺点、适用场景以及实现方法等。
  2. 熟悉编程范式的语法和规则。不同的编程范式有不同的语法和规则，我们需要认真学习并掌握它们，尤其是一些与范式相关的关键词和概念，如封装、继承、多态等。
  3. 通过实践来加深对编程范式的理解。编程范式的学习需要结合具体的编程实践，通过编写代码来理解和实践编程范式，不仅可以加深对范式的理解，也可以提高自己的编程能力。
  4. 将不同的编程范式应用于实际项目中。在实际项目中，不同的编程范式各有所长，我们可以针对实际问题选择合适的编程范式，以达到更好的代码效果和程序性能。

总之，学习编程范式需要认真学习理论，熟悉语法规则，通过实践来加深理解，并将其应用于实际项目中，这样才能真正掌握编程范式的精髓和本质，提高自己的编程技能和水平。

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