为何都想速成?
逛逛书店,你会看到《7天自学Java》等诸如此类的N天或N小时学习Visual Basic、Windows、Internet的书。我用了亚马逊网站的强大搜索(点此),出版年份选92年以后,书名关键词“天”、“自学”、“教你”,然后有248个结果,前78个是计算机类图书,第79个是《30天学孟加拉语》。我用“小时”换下“天”,结果惊人,有多达253本书,其中77本计算机图书,第78是《24小时自学语法句式》。在前200中,96%是计算机的书。
结论就是要么人们急于学习电脑,要么计算机比其他东西学起来要异常简单。没有任何书是关于几天学习贝多芬或量子物理的,甚至连犬类装扮都没有。费雷森(Felleisen)等人在其著作《如何设计程序》中同意这个趋势,因为提到:“坏设计很简单,笨蛋才用21天学,尽管他们还是真傻。”
让我们看看书名如《三日学C++》的意味:
学习: 三天内你可能没有时间写出有意义的程序,或者从中积累经验。你不可能有时间去跟职业编程者一起去理解在C++环境下的状况。简而言之,你没有充足的时间学很多。所以这本书只能说肤浅的知识。正如亚历山大·波普(Alexander Pope)所言:一知半解乃危殆之事。
C++: 三天内你可能学会C++的句法(如果你已经了解其他的语言),但你还不会使用它。简言之,假如是个Basic程序员,你可能写C++程序是Basic的风格,但你不能理解C++的真实好处。那要点是什么?艾伦·佩里斯(Alan Perlis)曾经说过:“一门不能影响你编程观点的语言不足学。”. 有可能你学了一点点C++(更确切地说是如Javascript或Flash的Flex),因为你需要一个界面有现成的工具去完成特定的任务。但是你不是学习如何编程,而是学习如何去完成任务。
三天: 不幸地是,这远远不够,下一部分会详细讲。
十年磨砺编程
研究人员 (Bloom (1985), Bryan & Harter (1899), Hayes (1989), Simmon & Chase (1973)) 得出结论欲在诸多领域达到职业水平需要十年,比如国际象棋,作曲,电报操作,绘画,弹钢琴,游泳,网球以及神经心理学和拓扑学的研究。 关键是精心练习,不只是一遍一遍重复,而是挑战一项恰好超越你能限的事情,尝试并思考你的表现,并自我矫正。然后不断挑战。这并无捷径,4岁的音乐奇才莫扎特用了13年才能创作世界级的音乐。另外,披头士乐队似乎在1964年的埃德·苏利文( Ed Sullivan show)演出中一炮而红,但是他们自从1957年就在利物浦和汉堡的酒吧演出,在取得广泛关注后的早期,第一部重量级作品《佩珀军士》(Sgt. Peppers)发行是在1967年。 马尔科姆·格兰德维尔(Malcolm Gladwell)撰文描述了一项针对柏林音乐学院学生的研究,他们被分为尖子,中等和不足三类,并被问到他们练琴的情况:
所以,更确切地说,一万小时,而非十年,是个神奇之数。萨缪尔·约翰逊(Samuel Johnson, 1709-1784) 认为还需更长时间:“卓越乃一生之追求,而非其他。” 乔叟(Chaucer , 1340-1400)抱怨道"the lyf so short, the craft so long to lerne." (生之有限,学也无涯)。希波克拉底(Hippocrates , c. 400BC)因这句话被世人所知:"ars longa, vita brevis"(译注:拉丁语,意为“艺无尽,生有涯”),更长的版本是 "Ars longa, vita brevis, occasio praeceps, experimentum periculosum, iudicium difficile",翻译成英文就是 "Life is short, [the] craft long, opportunity fleeting, experiment treacherous, judgment difficult." (生有涯,艺无尽,机遇瞬逝,践行误导,决断不易),然而在拉丁语中,ars 既含艺术,又寓工艺,希腊语原文使用的 "techne" 只表示“技艺”,而非“艺术”。
我的编程成功秘笈是:
首先要对编程感冒,你编程你快乐。一定要让它足够有趣,因为你要保持你的兴趣长达十年。
与别的编程者交流;阅读别人的代码。这比看任何书或参加培训课都重要。
实践。最好的学习乃实践。技术上讲,“编程之化境非通过充裕的实践经验而自然达到,但个人的性能可由专致的努力大力提升。” (p. 366) “最有效率的学习需要明确的目标,适当的难度,知识回馈,并容许重复或修正错误。” (p. 20-21) 《实践认知:日常之思维、数学及文化》(Cognition in Practice: Mind, Mathematics, and Culture in Everyday Life) 在这方面可做参考。
如果你确想,让其中四年置于大学(或者加上读研院)。这将给你赢得某些工作机会,并与你该领域的深层见解。但如果你不是通过教授学习的类型,你同样可以在工作中习得相似的经验。无论如何,单靠书本远远不足。“计算机科学的学习不会让任何人成为编程专家,真如同学习绘画和色彩理论不会让你成为画家一样” 语出埃里克·莱蒙(Eric Raymond),《新骇客字典》(The New Hacker's Dictionary)的作者。我曾雇过的最优秀的编程者只有高中文凭,他开发过许多伟大软件,有自己的新闻组(news group),通过公司认股赚的钱就让他买下了自己的夜店(nightclub)。
和其他程序员一起参与工程。在某些工程中担当最优秀程序员,在其他工程里当最差劲程序员。当你最出色,你要测试你的领导一项工程的能力,并用你的视野来激发他人。当你是老底,学习大手们做什么,以及他们不喜欢做的(因为他们把那些活让给你做)。
继续别人的工程。去理解先前程序员写的程序。学习如何理解并解决先前程序员未考虑到的问题。并考虑设计你的程序以便你之后的程序员更容易维护你的代码。
至少学六种程序语言。其中包括一种支持类抽象的(Java和C++),一种支持函数抽象的(如Lisp或ML),一种支持语义抽象的(Lisp),一种支援声明规范的(如Prolog或C++模板),还有一种支援协程的(Icon或Scheme),另外一种支持并发的(Sisal)。
记住,在“计算机科学”里有“计算机”一词。理解计算机执行你的代码的时候花费的时间,如从内存中取一个字(考虑有无缓存未命中情形),连续从磁盘读字,或者在磁盘中搜寻新位置。(答案见此文附表)
参与语言标准化工作。这可能是有关 ANSI C++ 委员会,也可能是决定你编码风格诸如两格或四格缩进。无论如何,你要知道其他人对语言的喜好程度,有时还要想想他们为什么喜欢这样。
要知道何时应该立刻脱身于语言标准化之努力。
知道统统这些,只通过书本的学习达到之程度就令人持疑。我的第一个孩子降生的时候,我读了所有的“如何做”(How To)系列书籍,仍然对于育婴是个漫无头绪的新手。30个月后,我第二个孩子出生,我还要温习一下那些书?绝对不,相反,我根据个人经验,结果相当有用,并让我确信我的经验比那些专家们写的上千页文字强。
弗莱德·布鲁克斯(Fred Brooks) 撰文《没有尚方宝剑》(No Silver Bullet,又译“没有银弹”) 给出了寻找顶级设计师的三条建议:
尽早系统地识别出顶级设计师。
分配一个负责其发展的生涯导师,认真对待生涯资料。
给予机遇让成长中的设计师互相磨砺。
这里假定有部分人已经有成为伟大设计师的潜质,你所需的就是要诱导他们。艾伦·佩里斯(Alan Perlis)一针见血:"谁人都可以学雕刻,要如此,那要教米开朗基罗如何不去干雕刻。对于伟大程序员来讲亦如是。”
所以径直去买那本Java书,你或许发现些许有用的东西。但你不会改变你的未来,或者在24小时内甚至24天,抑或24月成为专才里手。
参引文献
Bloom, Benjamin (ed.) Developing Talent in Young People, Ballantine, 1985.
Brooks, Fred, No Silver Bullets, IEEE Computer, vol. 20, no. 4, 1987, p. 10-19.
Bryan, W.L. & Harter, N. "Studies on the telegraphic language: The acquisition of a hierarchy of habits. Psychology Review, 1899, 8, 345-375
Hayes, John R., Complete Problem Solver Lawrence Erlbaum, 1989.
Chase, William G. & Simon, Herbert A. "Perception in Chess" Cognitive Psychology, 1973, 4, 55-81.
Lave, Jean, Cognition in Practice: Mind, Mathematics, and Culture in Everyday Life, Cambridge University Press, 1988.
答案
典型操作在个人电脑上的大概运行时间:
普通指令1/1,000,000,000 sec = 1 nanosec
L1缓存中取字0.5 nanosec
分支错误预测5 nanosec
L2缓存中取字7 nanosec
互斥量上锁/解锁25 nanosec
主存中取字100 nanosec
在1Gbps网络发送2KB的信息20,000 nanosec
从内存中顺次取1MB内容250,000 nanosec
在新的磁盘位置取内容(搜索)8,000,000 nanosec
从磁盘顺次读1MB内容20,000,000 nanosec
信息在美国到欧洲一个来回150 milliseconds = 150,000,000 nanosec
附录:语言甄选
有人问先学那种语言合适。这里有一个答案,但要考虑下述几点:
参照朋友. 当被问及“我该用哪个系统,Windows、Unix还是Mac?”我的回答总会是“你朋友用啥你用啥。” 好处就是避免操作系统间的本质不同,或者说程序语言间的不同。而且想下你未来的朋友:你将参与的编程社区。你选用的编程语言的社区正在壮大或正在消亡?有没有书,网站或者在线论坛可以获取答案?你喜欢这些论坛上的人么?
要简单. C++和Java是给那些大型团队经验丰富的职业开发者而设计的,他们关注其代码的运行时效率。结果就是,这些语言为达此目的部件变得繁杂。你要考虑你在学习如何编程。你不需那么复杂。 你要学习的是一个简单易学,对于一个新手合适的语言。
尽兴. 你喜欢怎么学弹钢琴:正常的,交互式的,那种敲一下听一个音的,还是“批量”模式,显然,交互式让学习变得简单,同样适用于编程。扣住一门语言,交互式学习,并使用它。
有了这些基准,我的建议是你要学的第一门语言是 Python 或者 Scheme. 但是你的情况可能不同,选择也多多。如果你的年龄还是个位数,你可能更喜欢 Alice 或者 Squeak (年龄大的一些人也可能喜欢哦). 重要的是选择一种并开始学习。
附录:书目和其他资源
也有人问应该从何学起,看哪些书哪些网站。我反复讲“只读书远远不够”,但我还是推荐一些:
Scheme: 《计算机程序的结构和阐述》(Structure and Interpretation of Computer Programs (Abelson & Sussman) )或许是导论中最好的。确实给程序员教许多计算机科学理论。有相关的在线视频(online videos of lectures),以及完整的教材( complete text online)。这本书很有挑战性,可能把一些不适合这个方法的人剔除掉。
Scheme: 《如何进行程序设计》(How to Design Programs (Felleisen et al.))是优雅和高效编程的杰出作品。
Python: 《Python编程:计算机科学导论》(Python Programming: An Intro to CS (Zelle) )是基于Python的优秀绍介书。
Python: Python.org 网站的一些教程(tutorials)。
Oz: 《计算机编程的概念技巧和模型》Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming (Van Roy & Haridi) 被一些人认为是Abelson & Sussman当前的继任者。它引你导览编程的经典观念,比Abelson & Sussman涵盖更广,更易于阅读。它使用了叫Oz的语言,这不为人知,但是作为学习其他语言的基础。
注释
T. Capey 指出现在亚马逊的“解疑大全”网页(Complete Problem Solver),在“购买此书的顾客还购买”一栏里有《21天学会孟加拉语》,《自学文法和风格》。我想一大部分人看这些书的都是从这页过来的。多谢Ross Cohen教我希波克拉底的那部分。