⑴ 编程有哪些语言各有什么特点
C,C++,JAVA,VB,VC,FoxPro,Delphi,SQL,PHP,ASP,JSP等.
下为引用,介绍的很详细了。
计算机语言的种类非常的多,总的来说可以分成机器语言,汇编语言,高级语言三大类。
电脑每做的一次动作,一个步骤,都是按照以经用计算机语言编好的程序来执行的,程序是计算机要执行的指令的集合,而程序全部都是用我们所掌握的语言来编写的。所以人们要控制计算机一定要通过计算机语言向计算机发出命令。
计算机所能识别的语言只有机器语言,即由0和1构成的代码。但通常人们编程时,不采用机器语言,因为它非常难于记忆和识别。
目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。
汇编语言的实质和机器语言是相同的,都是直接对硬件操作,只不过指令采用了英文缩写的标识符,更容易识别和记忆。它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。汇编程序通常由三部分组成:指令、伪指令和宏指令。汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作,例如移动、自增,因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错,而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识,但汇编语言的优点也是显而易见的,用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。
高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令,并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。同时,由于省略了很多细节,编程者也就不需要有太多的专业知识。
高级语言主要是相对于汇编语言而言,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的VB、VC、FoxPro、Delphi等,这些语言的语法、命令格式都各不相同。
高级语言所编制的程序不能直接被计算机识别,必须经过转换才能被执行,按转换方式可将它们分为两类:
解释类:执行方式类似于我们日常生活中的“同声翻译”,应用程序源代码一边由相应语言的解释器“翻译”成目标代码(机器语言),一边执行,因此效率比较低,而且不能生成可独立执行的可执行文件,应用程序不能脱离其解释器,但这种方式比较灵活,可以动态地调整、修改应用程序。
编译类:编译是指在应用源程序执行之前,就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言),因此其目标程序可以脱离其语言环境独立执行,使用比较方便、效率较高。但应用程序一旦需要修改,必须先修改源代码,再重新编译生成新的目标文件(* .OBJ)才能执行,只有目标文件而没有源代码,修改很不方便。现在大多数的编程语言都是编译型的,例如Visual C++、Visual Foxpro、Delphi等。
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学习编程,从何入手
如果您想学习编程,却又不知从何入手,那么您不妨看看下面的几种学习方案,可能会给您一些启示吧!
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方案一 Basic语言 & Visual Basic
优点
(1)Basic 简单易学,很容易上手。
(2)Visual Basic 提供了强大的可视化编程能力,可以让你轻松地做出漂亮的程序。
(3)众多的控件让编程变得象垒积木一样简单。
(4)Visual Basic 的全部汉化让我们这些见了English就头大的人喜不自禁。
缺点
(1)Visual Basic 不是真正的面向对象的开发文具。
(2)Visual Basic 的数据类型太少,而且不支持指针,这使得它的表达能力很有限。
(3)Visual Basic 不是真正的编译型语言,它产生的最终代码不是可执行的,是一种伪代码。它需要一个动态链接库去解释执行,这使得Visual Basic 的编译速度大大变慢。
综述:方案一适合初涉编程的朋友,它对学习者的要求不高,几乎每个人都可以在一个比较短的时间里学会vB编程,并用VB 做出自己的作品。对于那些把编程当做游戏的朋友来说,VB 是您最佳的选择。
Basic/Visual Basic简介
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方案二 Pascal语言 & Delphi
优点
(1)Pascal语言结构严谨,可以很好地培养一个人的编程思想。
(2)Delphi是一门真正的面向对象的开发工具,并且是完全的可视化。
(3)Delphi使用了真编译,可以让你的代码编译成为可执行的文件,而且编译速度非常快。
(4)Delphi具有强大的数据库开发能力,可以让你轻松地开发数据库。
缺点
Delphi几乎可以说是完美的,只是Pascal语言的过于严谨让人感觉有点烦。
综述: 方案二比较适合那些具有一定编程基础并且学过Pascal语言的朋友。
Pascal语言简介
Delphi简介
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方案三 C语言 & Visual C++
优点
(1)C语言灵活性好,效率高,可以接触到软件开发比较底层的东西。
(2)微软的MFC库博大精深,学会它可以让随心所欲地进行编程。
(3)VC是微软制作的产品,与操作系统的结合更加紧密。
缺点
对使用者的要求比较高,既要具备丰富的C语言编程经验,又要具有一定的WINDOWS编程基础,它的过于专业使得一般的编程爱好者学习起来会有不小的困难。
综述: VC是程序员用的东西。如果你是一个永不满足的人,而且可以在编程上投入很大的精力和时间,那么学习VC你一定不会后悔的。
C语言简介
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方案四 C++语言 & C++ Builder
优点
(1)C++语言的优点全部得以继承。
(2)完全的可是化。
(3)极强的兼容性,支持OWL、VCL和MFC三大类库。
(4)编译速度非常快。
缺点
由于推出的时间太短,关于它的各种资料还不太多。
综述:我认为C++ Builder 是最好的编程工具。它既保持了C++语言编程的优点,又做到了完全的可视化。
C语言简介
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方案五 SQL语言 & Power Builder
对于一些传统的数据开发人员来说,Foxpro系列也许让他们感到更加熟悉。但是对于初学者来说,PowerBuilder也许是最好的数据库开发工具。各种各样的控件,功能强大的PowerBuilder语言都会帮助你开发出自己的数据库应用程序。
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JSP简介
在Sun正式发布JSP(Java Server Pages)之后,这种新的Web应用开发技术很快引起了人们的关注。JSP为创建高度动态的Web应用提供了一个独特的开发环境。按照 Sun 的说法,JSP能够适应市场上包括Apache WebServer 、IIS4.0在内的85%的服务器产品。
JSP与ASP的简单比较
JSP与Microsoft的ASP技术非常相似。两者都提供在HTML代码中混合某种程序代码、由语言引擎解释执行程序代码的能力。在ASP或JSP环境下,HTML代码主要负责描述信息的显示样式,而程序代码则用来描述处理逻辑。普通的HTML页面只依赖于Web服务器,而ASP和JSP页面需要附加的语言引擎分析和执行程序代码。程序代码的执行结果被重新嵌入到HTML代码中,然后一起发送给浏览器。ASP和JSP都是面向Web服务器的技术,客户端浏览器不需要任何附加的软件支持。
ASP的编程语言是VBScript之类的脚本语言,JSP使用的是Java,这是两者最明显的区别。
此外,ASP与JSP还有一个更为本质的区别:两种语言引擎用完全不同的方式处理页面中嵌入的程序代码。在ASP下,VBScript代码被ASP引擎解释执行;在JSP下,代码被编译成Servlet并由Java虚拟机执行,这种编译操作仅在对JSP页面的第一次请求时发生。
运行环境
执行 JSP 代码需要在服务器上安装 JSP 引擎。此处我们使用的是 Sun 的 JavaServer Web Development Kit ( JSWDK )。为便于学习,这个软件包提供了大量可供修改的示例。安装 JSWDK 之后,只需执行 startserver 命令即可启动服务器。在默认配置下服务器在端口 8080 监听,使用 http://localhost:8080 即可打开缺省页面。
在运行 JSP 示例页面之前,请注意一下安装 JSWDK 的目录,特别是" work "子目录下的内容。执行示例页面时,可以在这里看到 JSP 页面如何被转换成 Java 源文件,然后又被编译成 class 文件(即 Servlet )。 JSWDK 软件包中的示例页面分为两类,它们或者是 JSP 文件,或者是包含一个表单的 HTML 文件,这些表单均由 JSP 代码处理。与 ASP 一样, JSP 中的 Java 代码均在服务器端执行。因此,在浏览器中使用"查看源文件"菜单是无法看到 JSP 源代码的,只能看到结果 HTML 代码。所有示例的源代码均通过一个单独的" examples "页面提供。
Java Servlet是一种开发Web应用的理想构架。 JSP以Servlet技术为基础,又在许多方面作了改进。JSP页面看起来象普通HTML页面,但它允许嵌入执行代码,在这一点上,它和ASP技术非常相似。利用跨平台运行的JavaBean 组件,JSP为分离处理逻辑与显示样式提供了卓越的解决方案。JSP必将成为ASP技术的有力竞争者。
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SQL语言简介
SQL全称是“结构化查询语言(Structured Query Language)”,最早的是IBM的圣约瑟研究实验室为其关系数据库管理系统SYSTEM R开发的一种查询语言,它的前身是SQUARE语言。SQL语言结构简洁,功能强大,简单易学,所以自从IBM公司1981年推出以来,SQL语言,得到了广泛的应用。如今无论是像Oracle ,Sybase,Informix,SQL server这些大型的数据库管理系统,还是像Visual Foxporo,PowerBuilder这些微机上常用的数据库开发系统,都支持SQL语言作为查询语言。
Structured Query Language包含4个部分:
数据查询语言DQL-Data Query Language SELECT
数据操纵语言DQL-Data Manipulation Language INSERT, UPDATE, DELETE
数据定义语言DQL-Data Definition Language CREATE, ALTER, DROP
数据控制语言DQL-Data Control Language COMMIT WORK, ROLLBACK WORK
SQL的历史
在70年代初,E.E.Codd首先提出了关系模型。70年代中期,IBM公司在研制 SYSTEM R关系数据库管理系统中研制了SQL语言,最早的SQL语言(叫SEQUEL2)是在1976 年 11 月的IBM Journal of R&D上公布的。
1979年ORACLE公司首先提供商用的SQL,IBM公司在DB2 和SQL/DS数据库系统中也实现了SQL。
1986年10月,美国ANSI采用SQL作为关系数据库管理系统的标准语言(ANSI X3. 135-1986),后为国际标准化组织(ISO)采纳为国际标准。
1989年,美国ANSI采纳在ANSI X3.135-1989报告中定义的关系数据库管理系统的SQL标准语言,称为ANSI SQL 89, 该标准替代ANSI X3.135-1986版本。该标准为下列组织所采纳:
● 国际标准化组织(ISO),为ISO 9075-1989报告“Database Language SQL With Integrity Enhancement”
● 美国联邦政府,发布在The Federal Information Processing Standard Publication(FIPS PUB)127
目前,所有主要的关系数据库管理系统支持某些形式的SQL语言, 大部分数据库打算遵守ANSI SQL89标准。
SQL的优点
SQL广泛地被采用正说明了它的优点。它使全部用户,包括应用程序员、DBA管理员和终端用户受益非浅。
(1) 非过程化语言
SQL是一个非过程化的语言,因为它一次处理一个记录,对数据提供自动导航。SQL允许用户在高层的数据结构上工作,而不对单个记录进行操作,可操作记录集。所有SQL 语句接受集合作为输入,返回集合作为输出。SQL的集合特性允许一条SQL语句的结果作为另一条SQL语句的输入。 SQL不要求用户指定对数据的存放方法。 这种特性使用户更易集中精力于要得到的结果。所有SQL语句使用查询优化器,它是RDBMS的一部分,由它决定对指定数据存取的最快速度的手段。查询优化器知道存在什么索引,哪儿使用合适,而用户从不需要知道表是否有索引,表有什么类型的索引。
(2) 统一的语言
SQL可用于所有用户的DB活动模型,包括系统管理员、数据库管理员、 应用程序员、决策支持系统人员及许多其它类型的终端用户。基本的SQL 命令只需很少时间就能学会,最高级的命令在几天内便可掌握。 SQL为许多任务提供了命令,包括:
● 查询数据
● 在表中插入、修改和删除记录
● 建立、修改和删除数据对象
● 控制对数据和数据对象的存取
● 保证数据库一致性和完整性
以前的数据库管理系统为上述各类操作提供单独的语言,而SQL 将全部任务统一在一种语言中。
(3) 是所有关系数据库的公共语言
由于所有主要的关系数据库管理系统都支持SQL语言,用户可将使用SQL的技能从一个RDBMS转到另一个。所有用SQL编写的程序都是可以移植的。
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Java语言简介
一. Java的由来
当1995年SUN推出Java语言之后,全世界的目光都被这个神奇的语言所吸引。那么Java到底有何神奇之处呢?
Java语言其实最是诞生于1991年,起初被称为OAK语言,是SUN公司为一些消费性电子产品而设计的一个通用环境。他们最初的目的只是为了开发一种独立于平台的软件技术,而且在网络出现之前,OAK可以说是默默无闻,甚至差点夭折。但是,网络的出现改变了OAK的命运。
在Java出现以前。Internet上的信息内容都是一些乏味死板的HTML文档。这对于那些迷恋于WEB浏览的人们来说简直不可容忍。他们迫切希望能在WEN中看到一些交互式的内容,开发人员也极希望能够在WEB上创建一类无需考虑软硬件平台就可以执行的应用程序,当然这些程序还要有极大的安全保障。对于用户的这种要求,传统的编程语言显得无能为力,面SUN的工程师敏锐地察觉到了这一点,从1994年起,他们开始将OAK技术应用于WEB上,并且开发出了HotJava的第一个版本。当SUN公司1995年正式以Java这个名字推出的时候,几乎所有的WEB开发人员都想到:噢,这正是我想要的。于是Java成了一颗耀眼的明星,丑小鸭一下了变成了白天鹅。
二. Java的定义
Java是一种简单的,面象对象的,分布式的,解释的,键壮的安全的,结构的中立的,可移植的,性能很优异的多线程的,动态的语言。
Java的开发环境有不同的版本,如sun公司的Java Developers Kit, 简称 JDK。后来微软公司推出了支持Java规范的Microsoft Visual J++ Java开发环境,简称 VJ++。
三. Java的特点
1. 平台无关性
平台无关性是指Java能运行于不同的平台。Java引进虚拟机 原理,并运行于虚拟机,实现不同平台的Java接口之间。使 用Java编写的程序能在世界范围内共享。Java的数据类型与 机器无关,Java虚拟机(Java Virtual Machine)是建立在 硬件和操作系统之上,实现Java二进制代码的解释执行功能, 提供于不同平台的接口的。
2. 安全性
Java的编程类似C++,学习过C++的读者将很快掌握Java的精 髓。Java舍弃了C++的指针对存储器地址的直接操作,程序 运行时,内存由操作系统分配,这样可以避免病毒通过指 针侵入系统。Java对程序提供了安全管理器,防止程序的 非法访问。
3. 面向对象
Java 吸取了C++面向对象的概念,将数据封装于类中,利用类 的优点,实现了程序的简洁性和便于维护性。类的封装性、 继承性等有关对象的特性,使程序代码只需一次编译,然后 通过上述特性反复利用。程序员只需把主要精力用在类和接 口的设计和应用上。Java 提供了众多的一般对象的类,通 过继承即可使用父类的方法。在 Java 中,类的继承关系是单一的非多重的,一个子类 只有一个父类,子类的父类又有一个父类。Java 提供的 Object 类及其子类的继承关系如同一棵倒立的树形,根类 为 Object 类, Object 类功能强大,经常会使用到它及其 它派生的子类。
4. 分布式
Java建立在扩展TCP/IP网络平台上。库函数提供了用HTTP和FTP协议传送和接受信息的方法。这使得程序员使用网络上的文件和使用本机文件一样容易。
5. 键壮性
Java致力于检查程序在编译和运行时的错误。类型检查帮助检查出许多开发早期出现的错误。Java自已操纵内存减少了内存出错的可能性。Java还实现了真数组,避免了覆盖数据的可能。这些功能特征大大提高了开发Java应用程序的周期。Java提供: Null指针检测、 数组边界检测、 异常出口、 Byte code校验。
四. Java与C/C++语言
Java提供了一个功能强大语言的所有功能,但几乎没有一点含混特征。C++安全性不好,但C和C++被大家接受,所以Java设计成C++形式,让大家很容易学习。
Java去掉了C++语言的许多功能,让Java的语言功能很精炼,并增加了一些很有用的功能,如自动收集碎片。
Java去掉了以下几个C和C++功能:
指针运算
结构
typedefs
#define
需要释放内存
这将减少了平常出错的50%。而且,Java很小,整个解释器只需215K的RAM。
面象对象:Java实现了C++的基本面象对象技术并有一些增强,(为了语言简单,删除了一些功能)。Java处理数据方式和用对象接口处理对象数据方式一样。
五. Java与Internet
我们知道,早先的 www 仅可以传送文本和图片,Java的出现实现了互动的页面,是一次伟大的革命。
Java并不是为 Internet,WWW而设计的,它也可以用来编写独立的应用程序。Java 是一种面向对象语言。Java 语言类似于 C++ 语言,所以已熟练掌握 C++语言的编程人员,再学习 Java 语言就容易得多!Java 程序需要编译。实际上有两种 Java 程序:一种 Java 应用程序是一个完整的程序,如 Web 浏览器。一种 Java 小应用程序是运行于 Web 浏览器中的一个程序.
Java程序和它的浏览器HotJava,提供了可让你的浏览器运行程序的方法。你能从你的浏览器里直接播放声音。你还能播放页面里的动画。Java还能告诉你的浏览器怎样处理新的类型文件。当我们能在2400 baud线上传输视频图象时,HotJava将能显示这些视频。
当今Internet的一大发展趋势是电子商务,而Internet的安全问题是必须解决的问题,通常大的部门应设置防火墙,阻止非法侵入。
电子商务是当今的热门话题,然而传统的编程语言难以胜任电子商务系统,电子商务要求程序代码具有基本的要求:安全、可靠、同时要求能 与运行于不同平台的机器的全世界客户开展业务。Java以其强安全性、平台无关性、硬件结构无关性、语言简洁同时面向对象,在网络编程语言中占据无可比拟的优势,成为实现电子商务系统的首选语言。
Java程序被放置在Internet服务器上,当用户访问服务器时,Java程序被下载到本地的用户机上,由浏览器解释运行。
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PowerBuilder简介
PowerBuilder的产生
PowerBuilder是美国著名的数据库应用开发工具生产厂商PowerSoft推出的成功产品,其第一版于1991年6月正式投入市场。它是完全按照客户/服务器体系结构研制设计的,采用面向对象技术,图形化的应用开发环境,是数据库的前端开发工具。
PowerBuilder的特点
它支持应用系统同时访问多种数据库,其中既包括Oracel,Sybase之类的大型数据库,又包括FOXPRO之类支持ODBC接口的小型数据库,PowerBuilder是完全可视化的数据库开发工具,它提供了大量的控件,大大加快了项目的开发速度,也使开发者更容易掌握数据库的开发。
它使用的编程语言叫做工PowerScripr,它也是一种高级的,结构化的编程语言。PowerScript提供了一套完整的嵌入式SQL语句,开发人员可以像使用其它语句一样自由地使用SQL语言,这样就大大增强了程序操纵和访问数据库的能力。可以说PowerBuilder既适合初学者快速学习数据库的开发,又可以让有经验的开发人员开发出功能强大的数据库,是一种适用面非常广的开发工具。
PowerBuilder是一个用来进行客户/服务器开发的完全的可视化开发环境。使用PowerBuilder,你可以用一种可视的直观的方式来创建应用程序的用户界面和数据库接口。这是一个总的概念,实际上是开发人员使用PowerBuilder去开发应用程序,由于所开发的各种应用程序充分利用了图形用户接口(GUI)的优点,所以PowerBuilder被认为是一个图形工具。
在客户/服务器结构的应用中,PowerBuilder具有描述多个数据库连接与检索的能力。特别是PowerBuilder能从大多数流行的RDBMS中存取数据,且不管数据存放在什麽地方;另外,各种应用程序又可以独立于RDBMS,因为PowerBuilder可以使用数据库的标准操作语言SQL(结构化查询语言)进行。
使用PowerBuilder,可以很容易地开发出功能强大的图形界面的访问服务器数据库的应用程序,PowerBuilder提供了建立符合工业标准的应用程序(例如订单登记、会计及制造系统)所需的所有工具。
PowerBuilder应用程序由窗口组成,这些窗口包含用户与之交互的控件。开发人员可以使用所有标准空间(如按钮、复选框、下拉式列表框或编辑框)以及PowerBuilder提供的特殊的使应用程序更易于开发和使用的控件。
通常人们把PowerBuilder看成是一种开发工具,实际上它比其他工具强得多,是一种强有力的开发环境。开发人员不仅能用它来开发用户容易使用的各种应用程序还可以通过PowerBuilder修改数据库,利用400多个内部定义函数,可以开发能和其他应用程序进行的各种应用程序。
PowerBuilder正在成为客户/服务器应用开发的标准。相对于其他任何客户/服务器开发环境,PowerBuilder使开发人员的工作更快、成本更低、质量更高、功能更强。
PowerBuilder为应用开发提供了全面综合性的支持,可以分别概括为如下几点:
事件驱动的应用程序
功能强大的编程语言与函数
面向对象的编程
跨平台开发
开放的数据库连结系统
PowerBuilder开发环境
PowerBuilder开发环境由一系列集成的图形画板(Painter)组成,应用开发人员通过简单的鼠标操作即可设计、建立、交互检验和测试客户/服务器应用程序。
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Delphi简介
Delphi这个名字源于古希腊的城市名。它集中了第三代语言
⑵ 很多小学生学习编程,如何看待这种现象
很多小学生学习编程,我个人觉得这是一个比较好的现象。小学生学习编程,说明我们的教育与时俱进,不再局限于传统的唯分数论,是一种积极的现象。编程是随着互联网信息时代而发展来的,也将是未来人工智能、万物互联、智慧城市等发展方向。小学生能有就会接触,是顺应时代发展要求的。
5、学习编程能提高孩子的动手能力。学习编程能很好地提高孩子的动手能力,编程除了要思考,还想要动手,特别是现在很多小学生学习软件+硬件的编程课程,完美地结合了动脑加动手。
总之,小学生开始学习编程,说明家长的意识已经契合了时代的发展趋势,孩子们也能跟随时代发展的步伐,拓展了新的知识体系,给孩子的未来有了更多的选择!
⑶ 高手大哥们,如何提高编程思想
第1章 对象入门
“为什么面向对象的编程会在软件开发领域造成如此震憾的影响?”
面向对象编程(OOP)具有多方面的吸引力。对管理人员,它实现了更快和更廉价的开发与维护过程。对分析与设计人员,建模处理变得更加简单,能生成清晰、易于维护的设计方案。对程序员,对象模型显得如此高雅和浅显。此外,面向对象工具以及库的巨大威力使编程成为一项更使人愉悦的任务。每个人都可从中获益,至少表面如此。
如果说它有缺点,那就是掌握它需付出的代价。思考对象的时候,需要采用形象思维,而不是程序化的思维。与程序化设计相比,对象的设计过程更具挑战性——特别是在尝试创建可重复使用(可再生)的对象时。过去,那些初涉面向对象编程领域的人都必须进行一项令人痛苦的选择:
(1) 选择一种诸如Smalltalk的语言,“出师”前必须掌握一个巨型的库。
(2) 选择几乎根本没有库的C++(注释①),然后深入学习这种语言,直至能自行编写对象库。
①:幸运的是,这一情况已有明显改观。现在有第三方库以及标准的C++库供选用。
事实上,很难很好地设计出对象——从而很难设计好任何东西。因此,只有数量相当少的“专家”能设计出最好的对象,然后让其他人享用。对于成功的OOP语言,它们不仅集成了这种语言的语法以及一个编译程序(编译器),而且还有一个成功的开发环境,其中包含设计优良、易于使用的库。所以,大多数程序员的首要任务就是用现有的对象解决自己的应用问题。本章的目标就是向大家揭示出面向对象编程的概念,并证明它有多么简单。
本章将向大家解释Java的多项设计思想,并从概念上解释面向对象的程序设计。但要注意在阅读完本章后,并不能立即编写出全功能的Java程序。所有详细的说明和示例会在本书的其他章节慢慢道来。
1.1 抽象的进步
所有编程语言的最终目的都是提供一种“抽象”方法。一种较有争议的说法是:解决问题的复杂程度直接取决于抽象的种类及质量。这儿的“种类”是指准备对什么进行“抽象”?汇编语言是对基础机器的少量抽象。后来的许多“命令式”语言(如FORTRAN,BASIC和C)是对汇编语言的一种抽象。与汇编语言相比,这些语言已有了长足的进步,但它们的抽象原理依然要求我们着重考虑计算机的结构,而非考虑问题本身的结构。在机器模型(位于“方案空间”)与实际解决的问题模型(位于“问题空间”)之间,程序员必须建立起一种联系。这个过程要求人们付出较大的精力,而且由于它脱离了编程语言本身的范围,造成程序代码很难编写,而且要花较大的代价进行维护。由此造成的副作用便是一门完善的“编程方法”学科。
为机器建模的另一个方法是为要解决的问题制作模型。对一些早期语言来说,如LISP和APL,它们的做法是“从不同的角度观察世界”——“所有问题都归纳为列表”或“所有问题都归纳为算法”。PROLOG则将所有问题都归纳为决策链。对于这些语言,我们认为它们一部分是面向基于“强制”的编程,另一部分则是专为处理图形符号设计的。每种方法都有自己特殊的用途,适合解决某一类的问题。但只要超出了它们力所能及的范围,就会显得非常笨拙。
面向对象的程序设计在此基础上则跨出了一大步,程序员可利用一些工具表达问题空间内的元素。由于这种表达非常普遍,所以不必受限于特定类型的问题。我们将问题空间中的元素以及它们在方案空间的表示物称作“对象”(Object)。当然,还有一些在问题空间没有对应体的其他对象。通过添加新的对象类型,程序可进行灵活的调整,以便与特定的问题配合。所以在阅读方案的描述代码时,会读到对问题进行表达的话语。与我们以前见过的相比,这无疑是一种更加灵活、更加强大的语言抽象方法。总之,OOP允许我们根据问题来描述问题,而不是根据方案。然而,仍有一个联系途径回到计算机。每个对象都类似一台小计算机;它们有自己的状态,而且可要求它们进行特定的操作。与现实世界的“对象”或者“物体”相比,编程“对象”与它们也存在共通的地方:它们都有自己的特征和行为。
Alan Kay总结了Smalltalk的五大基本特征。这是第一种成功的面向对象程序设计语言,也是Java的基础语言。通过这些特征,我们可理解“纯粹”的面向对象程序设计方法是什么样的:
(1) 所有东西都是对象。可将对象想象成一种新型变量;它保存着数据,但可要求它对自身进行操作。理论上讲,可从要解决的问题身上提出所有概念性的组件,然后在程序中将其表达为一个对象。
(2) 程序是一大堆对象的组合;通过消息传递,各对象知道自己该做些什么。为了向对象发出请求,需向那个对象“发送一条消息”。更具体地讲,可将消息想象为一个调用请求,它调用的是从属于目标对象的一个子例程或函数。
(3) 每个对象都有自己的存储空间,可容纳其他对象。或者说,通过封装现有对象,可制作出新型对象。所以,尽管对象的概念非常简单,但在程序中却可达到任意高的复杂程度。
(4) 每个对象都有一种类型。根据语法,每个对象都是某个“类”的一个“实例”。其中,“类”(Class)是“类型”(Type)的同义词。一个类最重要的特征就是“能将什么消息发给它?”。
(5) 同一类所有对象都能接收相同的消息。这实际是别有含义的一种说法,大家不久便能理解。由于类型为“圆”(Circle)的一个对象也属于类型为“形状”(Shape)的一个对象,所以一个圆完全能接收形状消息。这意味着可让程序代码统一指挥“形状”,令其自动控制所有符合“形状”描述的对象,其中自然包括“圆”。这一特性称为对象的“可替换性”,是OOP最重要的概念之一。
一些语言设计者认为面向对象的程序设计本身并不足以方便解决所有形式的程序问题,提倡将不同的方法组合成“多形程序设计语言”(注释②)。
②:参见Timothy Budd编著的《Multiparadigm Programming in Leda》,Addison-Wesley 1995年出版。
1.2 对象的接口
亚里士多德或许是认真研究“类型”概念的第一人,他曾谈及“鱼类和鸟类”的问题。在世界首例面向对象语言Simula-67中,第一次用到了这样的一个概念:
所有对象——尽管各有特色——都属于某一系列对象的一部分,这些对象具有通用的特征和行为。在Simula-67中,首次用到了class这个关键字,它为程序引入了一个全新的类型(clas和type通常可互换使用;注释③)。
③:有些人进行了进一步的区分,他们强调“类型”决定了接口,而“类”是那个接口的一种特殊实现方式。
Simula是一个很好的例子。正如这个名字所暗示的,它的作用是“模拟”(Simulate)象“银行出纳员”这样的经典问题。在这个例子里,我们有一系列出纳员、客户、帐号以及交易等。每类成员(元素)都具有一些通用的特征:每个帐号都有一定的余额;每名出纳都能接收客户的存款;等等。与此同时,每个成员都有自己的状态;每个帐号都有不同的余额;每名出纳都有一个名字。所以在计算机程序中,能用独一无二的实体分别表示出纳员、客户、帐号以及交易。这个实体便是“对象”,而且每个对象都隶属一个特定的“类”,那个类具有自己的通用特征与行为。
因此,在面向对象的程序设计中,尽管我们真正要做的是新建各种各样的数据“类型”(Type),但几乎所有面向对象的程序设计语言都采用了“class”关键字。当您看到“type”这个字的时候,请同时想到“class”;反之亦然。
建好一个类后,可根据情况生成许多对象。随后,可将那些对象作为要解决问题中存在的元素进行处理。事实上,当我们进行面向对象的程序设计时,面临的最大一项挑战性就是:如何在“问题空间”(问题实际存在的地方)的元素与“方案空间”(对实际问题进行建模的地方,如计算机)的元素之间建立理想的“一对一”对应或映射关系。
如何利用对象完成真正有用的工作呢?必须有一种办法能向对象发出请求,令其做一些实际的事情,比如完成一次交易、在屏幕上画一些东西或者打开一个开关等等。每个对象仅能接受特定的请求。我们向对象发出的请求是通过它的“接口”(Interface)定义的,对象的“类型”或“类”则规定了它的接口形式。“类型”与“接口”的等价或对应关系是面向对象程序设计的基础。
下面让我们以电灯泡为例:
Light lt = new Light();
lt.on();
在这个例子中,类型/类的名称是Light,可向Light对象发出的请求包括包括打开(on)、关闭(off)、变得更明亮(brighten)或者变得更暗淡(dim)。通过简单地声明一个名字(lt),我们为Light对象创建了一个“句柄”。然后用new关键字新建类型为Light的一个对象。再用等号将其赋给句柄。为了向对象发送一条消息,我们列出句柄名(lt),再用一个句点符号(.)把它同消息名称(on)连接起来。从中可以看出,使用一些预先定义好的类时,我们在程序里采用的代码是非常简单和直观的。
1.3 实现方案的隐藏
为方便后面的讨论,让我们先对这一领域的从业人员作一下分类。从根本上说,大致有两方面的人员涉足面向对象的编程:“类创建者”(创建新数据类型的人)以及“客户程序员”(在自己的应用程序中采用现成数据类型的人;注释④)。对客户程序员来讲,最主要的目标就是收集一个充斥着各种类的编程“工具箱”,以便快速开发符合自己要求的应用。而对类创建者来说,他们的目标则是从头构建一个类,只向客户程序员开放有必要开放的东西(接口),其他所有细节都隐藏起来。为什么要这样做?隐藏之后,客户程序员就不能接触和改变那些细节,所以原创者不用担心自己的作品会受到非法修改,可确保它们不会对其他人造成影响。
④:感谢我的朋友Scott Meyers,是他帮我起了这个名字。
“接口”(Interface)规定了可对一个特定的对象发出哪些请求。然而,必须在某个地方存在着一些代码,以便满足这些请求。这些代码与那些隐藏起来的数据便叫作“隐藏的实现”。站在程式化程序编写(Proceral Programming)的角度,整个问题并不显得复杂。一种类型含有与每种可能的请求关联起来的函数。一旦向对象发出一个特定的请求,就会调用那个函数。我们通常将这个过程总结为向对象“发送一条消息”(提出一个请求)。对象的职责就是决定如何对这条消息作出反应(执行相应的代码)。
对于任何关系,重要一点是让牵连到的所有成员都遵守相同的规则。创建一个库时,相当于同客户程序员建立了一种关系。对方也是程序员,但他们的目标是组合出一个特定的应用(程序),或者用您的库构建一个更大的库。
若任何人都能使用一个类的所有成员,那么客户程序员可对那个类做任何事情,没有办法强制他们遵守任何约束。即便非常不愿客户程序员直接操作类内包含的一些成员,但倘若未进行访问控制,就没有办法阻止这一情况的发生——所有东西都会暴露无遗。
有两方面的原因促使我们控制对成员的访问。第一个原因是防止程序员接触他们不该接触的东西——通常是内部数据类型的设计思想。若只是为了解决特定的问题,用户只需操作接口即可,毋需明白这些信息。我们向用户提供的实际是一种服务,因为他们很容易就可看出哪些对自己非常重要,以及哪些可忽略不计。
进行访问控制的第二个原因是允许库设计人员修改内部结构,不用担心它会对客户程序员造成什么影响。例如,我们最开始可能设计了一个形式简单的类,以便简化开发。以后又决定进行改写,使其更快地运行。若接口与实现方法早已隔离开,并分别受到保护,就可放心做到这一点,只要求用户重新链接一下即可。
Java采用三个显式(明确)关键字以及一个隐式(暗示)关键字来设置类边界:public,private,protected以及暗示性的friendly。若未明确指定其他关键字,则默认为后者。这些关键字的使用和含义都是相当直观的,它们决定了谁能使用后续的定义内容。“public”(公共)意味着后续的定义任何人均可使用。而在另一方面,“private”(私有)意味着除您自己、类型的创建者以及那个类型的内部函数成员,其他任何人都不能访问后续的定义信息。private在您与客户程序员之间竖起了一堵墙。若有人试图访问私有成员,就会得到一个编译期错误。“friendly”(友好的)涉及“包装”或“封装”(Package)的概念——即Java用来构建库的方法。若某样东西是“友好的”,意味着它只能在这个包装的范围内使用(所以这一访问级别有时也叫作“包装访问”)。“protected”(受保护的)与“private”相似,只是一个继承的类可访问受保护的成员,但不能访问私有成员。继承的问题不久就要谈到。
1.4 方案的重复使用
创建并测试好一个类后,它应(从理想的角度)代表一个有用的代码单位。但并不象许多人希望的那样,这种重复使用的能力并不容易实现;它要求较多的经验以及洞察力,这样才能设计出一个好的方案,才有可能重复使用。
许多人认为代码或设计方案的重复使用是面向对象的程序设计提供的最伟大的一种杠杆。
为重复使用一个类,最简单的办法是仅直接使用那个类的对象。但同时也能将那个类的一个对象置入一个新类。我们把这叫作“创建一个成员对象”。新类可由任意数量和类型的其他对象构成。无论如何,只要新类达到了设计要求即可。这个概念叫作“组织”——在现有类的基础上组织一个新类。有时,我们也将组织称作“包含”关系,比如“一辆车包含了一个变速箱”。
对象的组织具有极大的灵活性。新类的“成员对象”通常设为“私有”(Private),使用这个类的客户程序员不能访问它们。这样一来,我们可在不干扰客户代码的前提下,从容地修改那些成员。也可以在“运行期”更改成员,这进一步增大了灵活性。后面要讲到的“继承”并不具备这种灵活性,因为编译器必须对通过继承创建的类加以限制。
由于继承的重要性,所以在面向对象的程序设计中,它经常被重点强调。作为新加入这一领域的程序员,或许早已先入为主地认为“继承应当随处可见”。沿这种思路产生的设计将是非常笨拙的,会大大增加程序的复杂程度。相反,新建类的时候,首先应考虑“组织”对象;这样做显得更加简单和灵活。利用对象的组织,我们的设计可保持清爽。一旦需要用到继承,就会明显意识到这一点。
1.5 继承:重新使用接口
就其本身来说,对象的概念可为我们带来极大的便利。它在概念上允许我们将各式各样数据和功能封装到一起。这样便可恰当表达“问题空间”的概念,不用刻意遵照基础机器的表达方式。在程序设计语言中,这些概念则反映为具体的数据类型(使用class关键字)。
我们费尽心思做出一种数据类型后,假如不得不又新建一种类型,令其实现大致相同的功能,那会是一件非常令人灰心的事情。但若能利用现成的数据类型,对其进行“克隆”,再根据情况进行添加和修改,情况就显得理想多了。“继承”正是针对这个目标而设计的。但继承并不完全等价于克隆。在继承过程中,若原始类(正式名称叫作基础类、超类或父类)发生了变化,修改过的“克隆”类(正式名称叫作继承类或者子类)也会反映出这种变化。在Java语言中,继承是通过extends关键字实现的
使用继承时,相当于创建了一个新类。这个新类不仅包含了现有类型的所有成员(尽管private成员被隐藏起来,且不能访问),但更重要的是,它复制了基础类的接口。也就是说,可向基础类的对象发送的所有消息亦可原样发给衍生类的对象。根据可以发送的消息,我们能知道类的类型。这意味着衍生类具有与基础类相同的类型!为真正理解面向对象程序设计的含义,首先必须认识到这种类型的等价关系。
由于基础类和衍生类具有相同的接口,所以那个接口必须进行特殊的设计。也就是说,对象接收到一条特定的消息后,必须有一个“方法”能够执行。若只是简单地继承一个类,并不做其他任何事情,来自基础类接口的方法就会直接照搬到衍生类。这意味着衍生类的对象不仅有相同的类型,也有同样的行为,这一后果通常是我们不愿见到的。
有两种做法可将新得的衍生类与原来的基础类区分开。第一种做法十分简单:为衍生类添加新函数(功能)。这些新函数并非基础类接口的一部分。进行这种处理时,一般都是意识到基础类不能满足我们的要求,所以需要添加更多的函数。这是一种最简单、最基本的继承用法,大多数时候都可完美地解决我们的问题。然而,事先还是要仔细调查自己的基础类是否真的需要这些额外的函数。
1.5.1 改善基础类
尽管extends关键字暗示着我们要为接口“扩展”新功能,但实情并非肯定如此。为区分我们的新类,第二个办法是改变基础类一个现有函数的行为。我们将其称作“改善”那个函数。
为改善一个函数,只需为衍生类的函数建立一个新定义即可。我们的目标是:“尽管使用的函数接口未变,但它的新版本具有不同的表现”。
1.5.2 等价与类似关系
针对继承可能会产生这样的一个争论:继承只能改善原基础类的函数吗?若答案是肯定的,则衍生类型就是与基础类完全相同的类型,因为都拥有完全相同的接口。这样造成的结果就是:我们完全能够将衍生类的一个对象换成基础类的一个对象!可将其想象成一种“纯替换”。在某种意义上,这是进行继承的一种理想方式。此时,我们通常认为基础类和衍生类之间存在一种“等价”关系——因为我们可以理直气壮地说:“圆就是一种几何形状”。为了对继承进行测试,一个办法就是看看自己是否能把它们套入这种“等价”关系中,看看是否有意义。
但在许多时候,我们必须为衍生类型加入新的接口元素。所以不仅扩展了接口,也创建了一种新类型。这种新类型仍可替换成基础类型,但这种替换并不是完美的,因为不可在基础类里访问新函数。我们将其称作“类似”关系;新类型拥有旧类型的接口,但也包含了其他函数,所以不能说它们是完全等价的。举个例子来说,让我们考虑一下制冷机的情况。假定我们的房间连好了用于制冷的各种控制器;也就是说,我们已拥有必要的“接口”来控制制冷。现在假设机器出了故障,我们把它换成一台新型的冷、热两用空调,冬天和夏天均可使用。冷、热空调“类似”制冷机,但能做更多的事情。由于我们的房间只安装了控制制冷的设备,所以它们只限于同新机器的制冷部分打交道。新机器的接口已得到了扩展,但现有的系统并不知道除原始接口以外的任何东西。
认识了等价与类似的区别后,再进行替换时就会有把握得多。尽管大多数时候“纯替换”已经足够,但您会发现在某些情况下,仍然有明显的理由需要在衍生类的基础上增添新功能。通过前面对这两种情况的讨论,相信大家已心中有数该如何做。
1.6 多形对象的互换使用
通常,继承最终会以创建一系列类收场,所有类都建立在统一的接口基础上。我们用一幅颠倒的树形图来阐明这一点(注释⑤):
⑤:这儿采用了“统一记号法”,本书将主要采用这种方法。
对这样的一系列类,我们要进行的一项重要处理就是将衍生类的对象当作基础类的一个对象对待。这一点是非常重要的,因为它意味着我们只需编写单一的代码,令其忽略类型的特定细节,只与基础类打交道。这样一来,那些代码就可与类型信息分开。所以更易编写,也更易理解。此外,若通过继承增添了一种新类型,如“三角形”,那么我们为“几何形状”新类型编写的代码会象在旧类型里一样良好地工作。所以说程序具备了“扩展能力”,具有“扩展性”。
以上面的例子为基础,假设我们用Java写了这样一个函数:
void doStuff(Shape s) {
s.erase();
// ...
s.draw();
}
这个函数可与任何“几何形状”(Shape)通信,所以完全独立于它要描绘(draw)和删除(erase)的任何特定类型的对象。如果我们在其他一些程序里使用doStuff()函数:
Circle c = new Circle();
Triangle t = new Triangle();
Line l = new Line();
doStuff;
doStuff;
doStuff;
那么对doStuff()的调用会自动良好地工作,无论对象的具体类型是什么。
这实际是一个非常有用的编程技巧。请考虑下面这行代码:
doStuff;
此时,一个Circle(圆)句柄传递给一个本来期待Shape(形状)句柄的函数。由于圆是一种几何形状,所以doStuff()能正确地进行处理。也就是说,凡是doStuff()能发给一个Shape的消息,Circle也能接收。所以这样做是安全的,不会造成错误。
我们将这种把衍生类型当作它的基本类型处理的过程叫作“Upcasting”(上溯造型)。其中,“cast”(造型)是指根据一个现成的模型创建;而“Up”(向上)表明继承的方向是从“上面”来的——即基础类位于顶部,而衍生类在下方展开。所以,根据基础类进行造型就是一个从上面继承的过程,即“Upcasting”。
在面向对象的程序里,通常都要用到上溯造型技术。这是避免去调查准确类型的一个好办法。请看看doStuff()里的代码:
s.erase();
// ...
s.draw();
注意它并未这样表达:“如果你是一个Circle,就这样做;如果你是一个Square,就那样做;等等”。若那样编写代码,就需检查一个Shape所有可能的类型,如圆、矩形等等。这显然是非常麻烦的,而且每次添加了一种新的Shape类型后,都要相应地进行修改。在这儿,我们只需说:“你是一种几何形状,我知道你能将自己删掉,即erase();请自己采取那个行动,并自己去控制所有的细节吧。”
1.6.1 动态绑定
在doStuff()的代码里,最让人吃惊的是尽管我们没作出任何特殊指示,采取的操作也是完全正确和恰当的。我们知道,为Circle调用draw()时执行的代码与为一个Square或Line调用draw()时执行的代码是不同的。但在将draw()消息发给一个匿名Shape时,根据Shape句柄当时连接的实际类型,会相应地采取正确的操作。这当然令人惊讶,因为当Java编译器为doStuff()编译代码时,它并不知道自己要操作的准确类型是什么。尽管我们确实可以保证最终会为Shape调用erase(),为Shape调用draw(),但并不能保证为特定的Circle,Square或者Line调用什么。然而最后采取的操作同样是正确的,这是怎么做到的呢?
将一条消息发给对象时,如果并不知道对方的具体类型是什么,但采取的行动同样是正确的,这种情况就叫作“多形性”(Polymorphism)。对面向对象的程序设计语言来说,它们用以实现多形性的方法叫作“动态绑定”。编译器和运行期系统会负责对所有细节的控制;我们只需知道会发生什么事情,而且更重要的是,如何利用它帮助自己设计程序。
有些语言要求我们用一个特殊的关键字来允许动态绑定。在C++中,这个关键字是virtual。在Java中,我们则完全不必记住添加一个关键字,因为函数的动态绑定是自动进行的。所以在将一条消息发给对象时,我们完全可以肯定对象会采取正确的行动,即使其中涉及上溯造型之类的处理。
1.6.2 抽象的基础类和接口
设计程序时,我们经常都希望基础类只为自己的衍生类提供一个接口。也就是说,我们不想其他任何人实际创建基础类的一个对象,只对上溯造型成它,以便使用它们的接口。为达到这个目的,需要把那个类变成“抽象”的——使用abstract关键字。若有人试图创建抽象类的一个对象,编译器就会阻止他们。这种工具可有效强制实行一种特殊的设计。
亦可用abstract关键字描述一个尚未实现的方法——作为一个“根”使用,指出:“这是适用于从这个类继承的所有类型的一个接口函数,但目前尚没有对它进行任何形式的实现。”抽象方法也许只能在一个抽象类里创建。继承了一个类后,那个方法就必须实现,否则继承的类也会变成“抽象”类。通过创建一个抽象方法,我们可以将一个方法置入接口中,不必再为那个方法提供可能毫无意义的主体代码。
interface(接口)关键字将抽象类的概念更延伸了一步,它完全禁止了所有的函数定义。“接口”是一种相当有效和常用的工具。另外如果自己愿意,亦可将多个接口都合并到一起(不能从多个普通class或abstract class中继承)。
1.7 对象的创建和存在时间
从技术角度说,OOP(面向对象程序设计)只是涉及抽象的数据类型、继承以及多形性,但另一些问题也可能显得非常重要。本节将就这些问题进行探讨。
最重要的问题之一是对象的创建及破坏方式。对象需要的数据位于哪儿,如何控制对象的“存在时间”呢?针对这个问题,解决的方案是各异其趣的。C++认为程序的执行效率是最重要的一个问题,所以它允许程序员作出选择。为获得最快的运行速度,存储以及存在时间可在编写程序时决定,只需将对象放置在堆栈(有时也叫作自动或定域变量)或者静态存储区域即可。这样便为存储空间的分配和释放提供了一个优先级。某些情况下,这种优先级的控制是非常有价值的。然而,我们同时也牺牲了灵活性,因为在编写程序时,必须知道对象的准确的数量、存在时间、以及类型。如果要解决的是一个较常规的问题,如计算机辅助设计、仓储管理或者空中交通控制,这一方法就显得太局限了。
第二个方法是在一个内存池中动态创建对象,该内存池亦叫“堆”或者“内存堆”。若采用这种方式,除非进入运行期,否则根本不知道到底需要多少个对象,也不知道它们的存在时间有多长,以及准确的类型是什么。这些参数都在程序正式运行时才决定的。若需一个新对象,只需在需要它的时候在内存堆里简单地创建它即可。由于存储空间的管理是运行期间动态进行的,所以在内存堆里分配存储空间的时间比在堆栈里创建的时间长得多(在堆栈里创建存
⑷ 为什么都说编程难,编程到底难在哪里
编程专门技术的技术含量雄厚,需要费很多的精力和脑力。研究一些很抽象的,很逻辑性的问题,在某些人看来就比较枯燥
⑸ C语言编程有什么特点
基础,基础中的基础。可以实现高级语言的功能,也可以实现许多低级语言的功能,虽然叫做高级语言,但也有称之为中级语言的说法。
⑹ 编程的好处和意义是什么
学习编程的好处和意义如下:
1、加强逻辑思维能力。
编程可以帮助孩子培养逻辑思维能力和抽象思维能力,因为程序就是对现实事物的抽象,而且,按照写好的逻辑运行。所以,编程能够锻炼我们的抽象思维能力和逻辑思维能力。
2、提高效率。
通过编程,我们能够很容易的处理大量重复性、低效率的工作,从而节省时间。而工作中很多地方都用到了编程来提高生产力,比如 Excel 中的宏,很多 Adobe 的产品都能使用 JavaScrpt 来自动化工作。
3、改变粗心的毛病,变得自律。
在编程的世界里,你多输入一个标点符号,都会造成程序大乱,无法运行,更别说在逻辑分析上出现问题。
4、避免被时代淘汰,眼光成远。
前面已经说过了,编程是通向未来的语言,通过学会编程和智能机器沟通。不得不承认,现代社会已经步入信息化科技时代,传统行业正在被科技革新。