高效程序设计的七个习惯

文艾+陈卫卫

（解放军理工大学 指挥信息系统学院，江苏 南京 210007）

摘 要：分析大学生难以掌握程序设计技能的问题，提出学生的程序设计习惯是导致上述问题的关键因素。根据程序设计和教学方面的经验，总结出高效程序设计的七个习惯，并说明实践过程，最后指出这些习惯可有效提高学员的程序设计效率。

关键词：程序设计；习惯；编码；迭代

1 背 景

程序设计是计算机及相关专业学生必须掌握的一门重要技能。然而，从历年毕业生的学习情况来看，能够较好地掌握程序设计能力的学生只是一小部分，还有相当一部分学生无法顺利地设计程序，甚至不会编程，其中不乏高分学生。为何同样的课程设置、同样的教材，甚至同一个教师，学习结果有如此差异？针对上述问题，已有很多研究和解决方案[1-3]。笔者从学生个体差异的角度进行分析，认为智力不是上述问题的关键因素，因为对同一所大学的学生来说，除特别突出者，绝大部分学生处在同一水平，而每个学生在程序設计学习和实践过程中的个人习惯，才是导致上述现象的关键因素。

为此，笔者根据程序设计开发和教学方面的经验，总结出高效程序设计的七个习惯，并利用学院的本科生导师制，将这些习惯的养成贯穿到人才培养的各个方面。

2 高效程序设计的七个习惯

高效程序设计的七个习惯分别是：①先找轮子；②从最简出发；③让程序先跑起来；④友好编码；⑤即时验证；⑥无损迭代；⑦定期备份。

2.1 先找轮子

在进行程序设计之前，不要急于开始编码，而是要尽可能地找到与设计目标相对应的实现，称之为“轮子”。在互联网上，程序设计的资源非常丰富，尤其随着开源运动的蓬勃发展，小到一个简单的Hello World程序，大到操作系统，都有开源实现。对于初学者，先找到轮子，就可以站在巨人的肩膀上，快速进入某个专业领域。比如，设计一个分布式文件系统，如果从零开始，会非常复杂，如果能找到MFS（一个开源的分布式文件系统），就可以从使用、设计到编码实现，全方位地进行学习和借鉴，会大大节省时间，并迅速累积经验；又如，JPEG图片的编码和解压功能，如果从零开始实现，不但需要掌握JPEG算法原理，还要考虑实现的效率，在时间和可行性上是不可接受的，如果能找到JPEG的开源实现，然后在此基础上进行修改，适配需求，就会大大节省时间。

2.2 从最简出发

设计一个复杂程序的时候，不要试图一次实现整个程序，应该先实现其最核心的功能，然后进行多次迭代，形成最终的版本。程序从本质上讲，就是逻辑的组合，一次实现这些复杂的逻辑，对开发者来说，可能无法把控，有时即便实现了，稳定性也无法保证。在实现之前，可以先对这些逻辑进行分解，确定哪些是核心、是不可再分的，哪些可以后续进行组合，再按照先核心、后外围的顺序进行开发。比如，要实现一个聊天软件，其最核心的功能就是网络通信，因此，可以先实现Server端和Client端的网络通信，然后在此基础上定义消息、完善功能。又如，用硬件语言实现CPU时，如果先对指令进行分类，然后实现代表指令，构建数据通路，后续的指令就可以线性添加，不需要改变数据通路和状态机，只需要改变控制信号，这样整个CPU的复杂逻辑就可以实现。

2.3 让程序先跑起来

无论是设计程序还是学习代码，让程序跑起来都是第一要义。如果是设计程序，一开始就让程序跑起来，可以及时对程序逻辑进行验证，从而避免错误的累积；如果是学习代码，让程序跑起来可以直接观察程序的运行状态和输出结果，必要时还可以进行调试，这样可以快速理解代码的含义和设计机制。

2.4 友好编码

友好编码是指编写代码时，要遵守一定的编码规范，具体来说包括文件、目录、变量、函数的命名规则、代码缩进与对齐、注释风格等。不同的语言有不同的规定，例如C语言的代码风格和Java语言就有所区别，即使是同一种语言，也可能有多种风格，应尽量选取大多数人遵循的风格。再如，在Linux平台下设计C程序，就可以参照内核代码或者平台软件（如GCC）的代码风格。

2.5 即时验证

即时验证是指对代码进行一定修改后，要及时验证，有效防止错误的累积。由于修改前的代码已经过验证，因此，修改后如果出现错误，可以根据提示信息，比照修改的代码部分，迅速定位。即时验证包括语法验证和语义验证。一般来说，一旦做出代码修改，就应立即进行语法验证，即重新编译、链接代码；而一旦完成某个逻辑功能的修改，应立即进行语义验证，运行相应的测试用例。

2.6 无损迭代

无损迭代是指在扩展功能时，要注意新增代码不能影响原有代码的稳定性。在具体实施中，功能的增加尽可能采用代码追加的方式实现，而不是重构代码，这样虽然可能导致代码冗余，但是程序的原有功能没有改变，新增功能即使有问题，也可以迅速定位。

2.7 定期备份

定期备份的重要性不言而喻，最重要的是要形成习惯并长期坚持。此外，备份的对象不仅包括代码，也应包括开发环境等；备份的存储对象，不仅在本机，也可实时备份到移动设备或者网络；为了方便版本管理，可以利用git等优秀工具；对于非常重要的代码和文件，除了使用git进行备份外，还应进行完全备份。

上述习惯对于高效程序设计有非常重要的作用，具体体现在以下几个方面。

（1）加速程序开发。先找到轮子可以让程序开发基于已有的实现，而不需要从零开始编码。

（2）减少出错。让程序先跑起来可以检查程序的语法错误，同时可以动态调试程序，减少出错；即时验证可以立即验证程序的语法和语义错误，将错误限定在最近一次修改中，便于快速定位错误。

（3）确保复杂程序的可靠性。从最简出发使程序的逻辑遵循从简单到复杂的顺序，确保每个简单程序的正确性，确保最终复杂程序的可靠性；无损迭代可以使程序在添加新功能后，原有功能的可靠性不受影响。

（4）提升协作效率。友好编码可以使程序的编码遵循统一风格，提升团队协作开发的效率。

（5）确保开发进程的可靠性。定期备份可以确保整个开发进行中所需资源的可靠性，避免资源丢失后的重复劳动。

3 实践结果

近年来，笔者共随机选取22人参加高效程序习惯的养成实践，结果表明学员掌握程序设计技能的时间大幅缩短，且程序设计的水平相对普通学员普遍较高。参与该实践的学员中，获得毕业设计良好以上的有20人次，获得全国软件大赛一等奖9人次、二等奖7人次，还获得多项大学程序竞赛奖。在2013年，有学员作为江苏高校的唯一代表，获得第三届中科杯全国软件大赛一等奖（一等奖覆盖率不到千分之三），是当时军队院校参赛以来的最好成绩；在2014年，学员获得第五届蓝桥杯全国软件大赛团队赛选拔赛一等奖（一等奖覆盖率不到百分之五），也是当时军队院校参赛以来的最好成绩；在2015年，参与实践的4名本科合训学员作为军队唯一代表，参加首届全国高校云计算应用创新大赛，面对与全国14支985、211大学的博士、硕士团队的竞争，他们沉着应战，获得大赛最高奖项——特等奖，新华日报、解放军报、网易新闻等对此进行了报道。由于上述学员均来自“本科生导师制”随机分配的学员，并未择优选取，因此样本具有普遍性。

4 结 语

实践结果表明，高效程序开发的七个习惯可以帮助学生在有限的时间内，快速掌握程序设计技能，提升独立解决问题的能力。要实现高效程序设计，仅仅明白上述七个习惯远远不够，重要的是将它们转化成程序设计中不易改变的习惯。因此，研究如何让学员更高效和牢固地养成上述习惯是下一步工作的方向。

第一作者简介：文艾，男，讲师，研究方向为云计算、大数据开发，hdfsha@126.com，

参考文献：

[1]丁金凤. 基于计算思维的程序设计类课程教学实践[J]. 计算机教育， 2012（15）： 65-68.

[2]陈杰华. 程序设计课程中强化计算思维训练的实践探索[J]. 计算机教育， 2009（20）： 84-85.

[3]刘振华. 计算机应用型本科人才程序设计能力培养[J]. 计算机教育， 2010（12）： 38-40.

（编辑：孙怡铭）