本篇目录
接上）
扫描二维码关注公众号，回复： 14727561 查看本文章
接上一篇 学习笔记（五）
八、编程
1.编程语言发展史
1.硬件编程
给机器编程的需求早已有之，雅卡尔织布机被认为是最早的编程。这种纸卡/纸带编程的方式一直到近一百年后的美国人口普查仍在使用。但人口普查卡片上存储的是数据，不是程序。之后有了插线板编程，即程序员先在纸上写好程序，然后使用插线板（作为控制面板）来编程，编写程序的工作很复杂。
1950年代，有了内存，于是程序员可以将程序存储在内存中，而不是插接在插线板上。这就是“存储程序计算机”。如果内存足够大，还可以存数据。将程序和数据都存在一个地方，这是“冯·诺依曼结构”。冯·诺依曼计算机的标志是CPU（包含ALU）+数据寄存器+指令寄存器+指令地址寄存器+内存（存储数据和指令）。第一台冯·诺依曼结构的计算机于1948年建造完成，绰号“宝宝”。这种计算机的架构沿用至今。
至1980年代，几乎所有计算机都是用穿孔纸卡/纸带和读卡器作为IO设备，最大型的纸卡程序是美国空军的SAGE防空系统（1955年完成）。与此同时还有另外一种编程方式，即控制面板编程。程序员（或者爱好者）不再插接导线，而是通过按开关和按钮来实现同样的效果。因此计算机有一个巨大的控制台，用于编程输入与显示内存中的数据。第一款取得商业成功的家用计算机Altair8800，使爱好者可以通过拨动面板上的开关并按“存储”键，来将程序（的二进制操作码）输入进计算机，之后执行。
总的来说，使用硬件编程复杂繁琐，人们渴望更加便捷的软件编程方式。
2.机器码编程
早期使用机器码编程，先用纸笔写好伪代码（对程序算法的高层次描述），之后对照“操作码表”（指令集中支持的指令所对应的操作码）将伪代码转为二进制机器码，再将二进制机器码输入电脑。但这种编程方式仍然很麻烦。
3.汇编语言
1940-1950年代，程序员发明了一些助记符，与二进制操作码一一对应（所以说不同的硬件有不同的汇编语言，因为指令集不同）。这就是汇编语言。为了能够在电脑上运行汇编语言程序，程序员用二进制机器码编写了“汇编器”，这种程序能够读取汇编语言（助记符是字符），并翻译为机器码。
之后汇编器还拥有了更多功能，比如自动跳转。程序员可以给指令加上一些标号，在编程时指定跳转到某个标号，汇编器会自动计算正确的跳转位置。但一条汇编指令对应一条机器指令，程序员仍然要思考大量硬件底层细节，如寄存器、内存地址等。
4.高级编程语言A-0
二战时期建造的哈弗马克一号计算机，使用打孔纸带编程，指令集非常原始，甚至没有JUMP指令。如果程序有“漏洞”，就直接用胶带粘起来。（天哪）作为哈弗马克一号的首批程序员，霍普博士设计了一个高级编程语言“算数语言版本0”（简称A-0），不过这个语言以及之后的版本没有流传下来。1952年，霍普博士创造了第一个编译器，编译器能将高级编程语言转换为低级编程语言（汇编语言或机器码）。高级编程语言的执行慢一点，但是编程效率大大提高。后来有许多人尝试发明不同的高级编程语言。
5.FORTRAN
它的名称来自“公式翻译”，由IBM在1957年发布，主宰了早期计算机编程。早期FROTRAN只运行在IBM公司的计算机上，当时大部分编程语言都是如此。1959年业界组建了数据系统语言委员会，霍普博士担任顾问，旨在开发一门具有通用性的语言。这门语言就是“普通面向商业语言”COBOL。每个计算机都要有一个COBOL编译器，之后，所有的这些计算机就可以接收相同的COBOL代码并运行，即“一次编写、到处运行”。如今大部分编程语言都是如此，这大大降低了编程门槛。
6.其它语言
1960年代，诞生了ALGOL、LISP、BASIC等语言，1970年代，诞生了PASCAL、C、Smalltalk等语言，1980年代诞生了C++、Objective-C、PERL等语言，1990年代诞生了Python、Ruby、Java等语言，2000年代诞生了SWIFT、C#、Go等语言。新的语言还在不断诞生。
2.语句和函数
1.赋值语句
将一个值赋给变量或常量。在程序中，变量的值常常需要初始化。
2.流程控制语句
语句不仅可以顺序执行，还可以通过流程控制语句来控制语句执行顺序。
3.IF语句
IF语句通过判断“条件判断语句”（一个表达式）的值是true还是false，来决定接下来执行的语句。基本结构如下。
IF( 表达式 )
then {
当表达式为true时要执行的语句
}
else{
当表达式为false时要执行的语句
}
endif4.while循环语句
当满足条件时（表达式为true），重复执行特定语句，直到条件不再满足。
while(表达式)
要循环执行的代码
loop5.for循环
指定循环的次数，当超出次数后，循环结束。
for (变量 = 初始值 to 终值)
循环执行的语句
next6.函数
实现特定功能的一些语句，可以打包（封装，向上抽象）为一个函数，别的程序可以通过函数名调用。定义一个函数，要声明函数名称、需要接收的变量、返回值（使用return函数）。现代编程中很少有超过100行代码的函数。模块化编程有助于提高编程效率。现代编程语言中，一般有很多预先写好的函数集，即“库”。
九、数据结构与算法
1.算法
1.算法
“算法”一词来自波斯博识者阿尔·花拉子密，表示解决问题的步骤。
2.简单选择排序
算法每趟执行，都选定一个固定位置，比较该位置的元素与数组中其它元素的大小，并根据比较结果来进行元素置换。这样，每趟执行都能将一个元素固定在正确位置上。经过n趟（假设待排序的元素有n个）后，排序完成。
这样的算法用到了2层嵌套for循环，时间复杂度是O(N^2)。这就是大O表示法。
3.归并排序
先检查数组长度是否>1，若是则拆分。之后两两归并，排序完成。这样，比较的次数为O(n)，而合并的次数为O(log n)，因此总的时间复杂度为O(n log n)。
4.图搜索 Dijkstra算法
对于带权图的单源最短路径问题，如果暴力求解则时间复杂度为O(n!)。Dijkstra算法的每趟都更新当前结点的邻接结点的最短路径，并从已知结点的集合中选择能伸出的最短路径作为下一条路径。这个算法的时间复杂度为O(n^2)，不过之后经过优化就变为了O(n log n + E)，E表示边数，N表示结点数。
2.数据结构
算法的实现要依赖一定的数据结构，即数据在内存中的存储方式（其实这是存储结构）。
1.数组
数组Array，也叫列表list，或者向量Vector。数组的值在内存中连续存储，数组有下标，可以通过“a[0]”访问名称为a的数组的首个元素（数组下标从0开始）。访问数组中的元素时，首先根据数组名称找到数组在内存中存储的首地址，接着以数组下标作为偏移量，找到内存中对应的元素。数组应用广泛，因而大多数编程语言都有大量处理数组的函数。数组在创建时就有固定大小，不能动态增加。且数组在内存中顺序存储，插入和删除数据比较困难。
2.字符串
字符串String，就是字符组成的数组。字符串在内存中以二进制0为结尾，这是NULL 字符。
3.矩阵
矩阵Matrix，可以看做是多维数组。
4.结构体
结构体Struct，将多个有内在关联的变量打包在一起。结构体可以创造比数组更加复杂的数据结构，从而消除数组结构的一些弊端（大小固定、插入与删除困难等）。
5.结点
结点Node，是一种结构体，内部有一个变量和一个指针Pointer。指针是一种特殊的变量，指向一个内存地址。用结点可以做链表，每一个结点的指针指向下一个结点。因此链表是一种灵活的数据结构，可以存多个结点，插入和删除都很方便。链表在内存中不用非要顺序存储。
链表可以是循环链表，如果是非循环的，最后一个指针是0（null），代表链表结束。链表这种存储结构可以用来实现队列QUEUE结构以及栈STACK结构。
6.队列
队列Queue，遵循先进先出（FIFO）原则。队列的常用操作是入队（在末尾新增元素）和出队（在队首删除元素）。队列使用链表作为存储结构。
7.栈
栈Stack，遵循后进先出（LIFO）原则，也是用链表作为存储结构。栈的常用操作是入栈（PUSH）和出栈（POP）。
8.树
树也是一种结构体，其中包含了一个变量和两个指针变量。每个树结点的指针指向子结点，树结构有一个根结点，没有其它结点指向根结点。如果一个结点没有子结点，那么它就是叶结点。最多只有两个结点的树是二叉树。根结点到叶结点是单向的。
9.图
图是多对多的数据结构，这种结构可以用有多个指针的结点表示。
10.其它
其它的结构变体，比如红黑树、堆等，有各自不同的性质。不同数据结构适用于不同场景，选择正确的数据结构能大大提高工作效率。大多数编程语言自带了预先定义好的数据结构，
总结
本篇内容：
1.编程语言发展史
2.语句与函数
3.算法
4.数据结构