十年学会编程


本文是 Peter Norvig 的编程名篇 Teach Yourself Programming in Ten Years,翻译参考了 Dai Yuwen 的译文,内容则依据原文进行了更新。


为何人人都这么着急?

信步走进任何一家书店,你会看到名为《如何在24小时内学会Java》的书,旁边还有各种各样类似的书:在几天或几小时内学会 C、SQL、Ruby、算法等等,一眼望不到尽头。在 Amazon 上用高级搜索搜:title: teach, yourself, hours, since: 2000,能搜到512本这样的书。把关键字 “teach yourself” 换成 “learn” 或把 “hours” 换成 “days”,也能搜出相似的结果。

结论是:要么人们都在急急忙忙地学习编程,要么编程比其它任何东西都容易学。费雷森(Felleisen)等人在其著作《如何设计程序》中同意这个趋势,其中提到:“坏设计很简单,笨蛋才用21天学,尽管他们还是真傻。”The Abtruse Goose comic also had their take.

让我们看看《24小时学会C++》这个书名意味着什么:

  • 自学:24小时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程序员一起去理解C++环境下的各种状况。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:一知半解是很危险的。

  • C++:24小时内你可能学会C++的语法(如果你已经了解其他的语言),但你还不会用它。打个比方,假如你是个Basic程序员,你可能写出Basic风格的C++程序,而无法理解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的。”有可能你学了一点点C++(或者诸如Javascript、Processing之类),因为你需要和现成的工具接口以完成手头的任务。这种情况下,你不是在学习如何编程,只是在学习如何完成任务。

  • 24小时内: 很不幸,这不够,原因由下一节告诉我们。

用十年学会编程

研究人员(Bloom (1985), Bryan & Harter (1899), Hayes (1989), Simmon & Chase (1973))得出结论:想要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,只是一遍一遍地重复是不够的,必须挑战恰好超越你能限的事情,尝试并思考你的表现,并自我矫正。周而复始。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,第一部重量级作品《佩珀军士》(Sgt. Peppers)是在1967年发行。

马尔科姆·格拉德威尔(Malcolm Gladwell)has popularized the idea, although he concentrates on 10,000 hours, not 10 years. Henri Cartier-Bresson (1908-2004) had another metric: “Your first 10,000 photographs are your worst.” (He didn’t anticipate that with digital cameras, some people can reach that mark in a week.) True expertise may take a lifetime: 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,而非其它”。 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)。 Of course, no single number can be the final answer: it doesn’t seem reasonable to assume that all skills (e.g., programming, chess playing, checkers playing, and music playing) could all require exactly the same amount of time to master, nor that all people will take exactly the same amount of time. As Prof. K. Anders Ericsson puts it, “In most domains it’s remarkable how much time even the most talented individuals need in order to reach the highest levels of performance. The 10,000 hour number just gives you a sense that we’re talking years of 10 to 20 hours a week which those who some people would argue are the most innately talented individuals still need to get to the highest level.”

那你还想学会编程?

我的编程窍门是这样的:

  • 设法对编程感兴趣,并且因为它有趣而编一些程序。确保编程一直充满足够乐趣,这样你才愿意投入十年/一万小时的宝贵时间。
  • 写程序。 最好的学习方式是 从实 践中学习。 用更技术性的话说,“在一个给定的领域内,个人的最大能力不 是自动地由扩展了的经验取得的,但即使是高度有经验的人也可以通过有意识的 努力来提高自己的能力” (p. 366) 和 “最有效的学习需要因人而异的适当难度,目标明确的任务,丰富的信息反 馈,以及重复的机会和错误修正。” (p. 20-21) 此书 Cognition in Practice: Mind,Mathematics,and Culture in Everyday Life 是阐明此观点的令人感兴趣的参考文献。
  • 与其他程序员交流; 阅读其它程序。这比任何书本或训练课程都重要。
  • 如果愿意,在大学里呆上4年或更长(在研究生院里)。你会接触到 一些需要学历证明的工作,你会对此领域有更深的理解。如果你不喜欢学校, 你可以(通过一 些贡献)在工作中获得相似的经验。在任何情况下,光啃书本是不够的。Eric Raymond,The New Hacker’s Dictionary一书的作者,说过,“计算机科学不能把任何人变成编程 专家,就象光研究刷子和颜料不会使人变成画家一样。” 我雇佣过的最好的程序员 之一仅有高中程度;他做出了许多优秀的 软件,有他自己的新闻组, 而且通过股票期权,他无疑比我富有的多。
  • 和其他程序员一起做项目。在其中的一些项目中作为最好的程序 员; 而在另一些项目中是最差的。当你是最好的,你能测试领导项目的能力,用你 的观点激发别人。当你是最差的,你学习杰出者是怎么做的,了解他们不喜欢做 什么(因为他们吩咐你做事)。
  • 在其他程序员 之后接手项目。使自己理解别人写的程序。 当程序的原作者不在的时候,研究什么需要理解并且修改它。思考如何设计你的 程序以便后来者的维护。
  • 学习至少半打的编程语言。包括一种支持类抽象的语言(象Java 或C++),一种支持函数化抽象的语言(象Lisp或ML),一种支持语法抽象的语 言(象 Lisp),一种支持声明规格说明的语言(象Prolog或C++ 的模板),一种支持 共行程序(coroutine)的语言(象Icon或Scheme),一种支持并行的语言(象Sisal)。
  • 请记住“计算机科学”中有“计算机”一词。了解你的计算机要花多 长时间执行一条指令,从内存中取一个字(有cache),从磁盘中读取连续的字, 和在磁盘中找到新的位置。(答案)
  • 参与一种语言标准化的工作。它可以是ANSI C++委员会, 也可以是决定你周围小范围内的编程风格是应该两个还是四个空格缩进。通 过任何一种方式,你了解到其他人在某种语言中的想法,他们的理解深度,甚至一 些他们这样想的原因。
  • 找到适当的理由尽快地从语言标准化的努力中脱身。

明白了这些,仅从书本中你能得到多少就成了一个问题。在我第一个孩子出生前, 我读了所有的(关于育儿的)How to 书籍,仍然感觉是个手足无措的新手。30个月以后,我 的第二个孩子快要出生了,我回头温习这些书了吗? 没有。相反,我依靠我的个人 经验,它比专家写的数千页书更有用和可靠。

Fred Brooks在他的随笔《没有银弹》中定出了一个寻找优秀软件设计者的三步计划:

  1. 尽可能早地,有系统地识别顶级的设计人员。
  2. 为设计人员指派一位职业导师,负责他们技术方面的成长,仔细地为他们规划 职业生涯。
  3. 为成长中的设计人员提供相互交流和学习的机会。

此计划假设某些人已经具备了杰出设计者的必要才能; 要做的只是如何恰当地诱 导他们。 Alan Perlis 说得更简明扼要:“每个人都能被教会雕刻:对米开朗其罗而言, 反倒是告诉他哪些事不要做。同样的道理也适用于优秀的程序员。”

所以尽管买那本Java的书吧。你可能会从中学到点儿东西。但作为一个程序员,你不会在 几天内或24小时内,哪怕是几个月内改变你的人生,或你实际的水平。

参考文献

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

一台典型 PC 的各种操作所花的时间

执行一条指令 1/1,000,000,000 sec = 1 nanosec
从L1 cache memory 中取一个字 0.5 nanosec
branch misprediction 5 nanosec
从L2 cache memory 中取一个字 7 nanosec
Mutex lock/unlock 25 nanosec
从主内存中取一个字 100 nanosec
send 2K bytes over 1Gbps network 20,000 nanosec
read 1MB sequentially from memory 250,000 nanosec
从磁盘的新位置取一个字(seek) 8,000,000 nanosec
read 1MB sequentially from disk 20,000,000 nanosec
send packet US to Europe and back 150 milliseconds = 150,000,000 nanosec

附录:语言的选择

不少人问我,他们首先该学哪种编程语言。没有绝对的答案,不过请考虑以下几 点:

  • 用你的朋友的。当被问起“我该用哪种操作系统,Windows,Unix, 还是Mac?”,我总是回答:“你朋友用什么,你就用什么。” 你从朋友那能学 到知识,这种优势可以抵销不同操作系统或语言之间本质的差异。也考虑你将来 的朋友:程序员社区 — 你将成为它的一部分如果你继续往前走的话。你选择的 语言是否有一个成长中的社区,还是人数不多、即将消亡? 有没有书籍、网站、 在线论坛回答你的问题? 你喜欢论坛里的那些人吗?
  • Keep it simple, stupid. 象C++和Java这样的语言是为经验丰富的 程序员组成的团队进行专业开发而设计的,他们专注于代码运行时的效率。因此, 这些语言有些部分非常复杂。 而你关注的是如何编程,不需要那些复杂性。你 需要的是这样的语言: 对单个的编程新手来说,它易学易记。
  • 练习。你偏爱哪种学弹钢琴的方式:通常的交互式的方式,你一 按下琴键就能听到音符;还是“批量”模式,你只有弹完整首曲子才能听到音符? 显然,用交互模式学习弹钢琴更容易些,编程也一样。坚持用交互模式学习并使 用一种语言。

有了上面的准则,我推荐的第一个编程语言是Python或Scheme。Another choice is Javascript, not because it is perfectly well-designed for beginners, but because there are so many online tutorials for it, such as Khan Academy’s tutorial. 因人而异,还有其它好的选择。/如果你的年纪是10岁以下,你可能更喜欢Alice or Squeak or Blockly (older learners might also enjoy these)。关键是你要选择并开始实践。

附录:书籍和其它资源

不少人问我,他们该从什么书籍或网页开始学起。我重申“仅从书本里学习是不 够的。” 但我还是推荐:

  • Scheme: Structure and Interpretation of Computer Programs (Abelson & Sussman)可能是最好 的计算机科学的入门书,而且它的确把讲授编程作为理解计算机科学的一种方法。 但它具有挑战性,会让许多通过其它方式可能成功的人望而却步。
  • Scheme: How to Design Programs (Felleisen et al.)是关于如何用一种优美的、函数化的方式设 计程序的最好的书之一。
  • Python: Python Programming: An Intro to CS (Zelle)是优秀的Python入门指导。
  • Python: Python.org上有许多在线指导。
  • Oz: Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming (Van Roy & Haridi) 被视为Abelson & Sussman的当代继承者。它是对编程的高层次概念的巡视。 涉及的范围比Abelson & Sussman更广,同时可能更容易学习和跟进。 它用了叫 做Oz的语言,不太知名,却可以作为学习其它语言的基础。

脚注

T. Capey points out that the Complete Problem Solver page on Amazon now has the “Teach Yourself Bengali in 21 days” and “Teach Yourself Grammar and Style” books under the “Customers who shopped for this item also shopped for these items” section. I guess that a large portion of the people who look at that book are coming from this page. Thanks to Ross Cohen for help with Hippocrates.


Peter Norvig(Copyright 2001)