我刚接触计算机的时候,总是为它强大的计算能力所折服,又有些不服气:计算机不就是靠“傻算”取胜嘛——简单重复操作,人类无论怎么锻炼,速度都不可能提升太多,芯片的处理能力却可以按照摩尔定律持续增长。换句话说,计算机算得比人快,“无它,手快尔”。
可是后来,我逐渐发现,用计算机解决许多问题,依靠的并不是“傻算”加上生搬硬套生活中的直观方法,而是“别开天地、自成一体”。我曾经遇到过一个每日运营数据分析的程序,需要10小时才能计算出结果(在当时的业务环境下,这速度完全不可接受),其思维就是生活中的直观方法。我花了一天时间来改进算法,最后只需要5分钟。这个例子我记忆犹新,它充分说明:强大的计算能力,并不能直接带来充沛的解决问题的能力;用计算机解决复杂问题,必须懂得计算机的“玩法”,理解计算机的逻辑,然后才谈得上妥善运用计算能力。
怎样才算懂得计算机的“玩法”,理解计算机的逻辑呢?可以举个排序的例子来说明。
排序,这几乎是我们每时每刻要遇到的问题,对普通人来说,排序就是把一堆东西按大小顺序组织起来;对应的,许多变成语言提供了现成的sort函数,对某些程序员来说,排序就是查找语言文档,调用这种函数即可。但是,事情真的这么简单吗?
为进行排序,需要定义一种关系R用来比较任意两个元素,以常见的小于(<)关系为例,a < b 可以表示为 a R b;现在要做的是,对于排序结果中的任意两个元素Xi, Xj,如果i < j(也就是说Xi在Xj之前),必然存在关系Xi R Xj。
这段话看起来繁杂,意义却很重要。常见的数值类型”天然“就可以进行小于计算,所以对不少程序员来说,a < b中的 <,和返回true或者false的布尔运算符没有区别。这样“凑合”确实可以解决简单问题,却无法处理复杂对象的排序,把人按照身高排序,把货物按照发送的远近排序,把向量按照夹角排序;因为这些时候,排序的对象并不是身高、距离、夹角的度数,而是人、货物、向量。还有些人,大概了解关系的概念,但没有考虑“对排序结果中的任意两个元素,关系都成立”,所以排序结果经常出现“局部有序,全局无序”的情况。
用计算机解决排序问题,必须首先定义“关系”的概念,它在编程语言中存在对应物——常见的数值类型往往会提供默认的排序关系,也可以由用户指定排序关系,比如Java中的Comparator类,Python中的cmp函数,都对应着关系的概念。
以上两点都了解清楚之后,就可以开始选择排序算法。请注意,排序算法与排序关系是彼此独立的——不同的排序关系,可以采用同样的排序算法;同样的排序关系,可以应用到不同的排序算法(这里体现的,是计算机科学中的“责任分隔”、“低耦合”的原则)。
学过算法的人大都记得,常用的排序算法有几种:插入排序、快速排序、归并排序等等。编程语言一般会提供通用的sort函数,确保排序的结果是正确的,所以是不是就不需要了解排序算法了呢?
一般来讲,如果排序的规模比较小(小于千),插入排序是足够快的,也足够简单,同时只需要O(1)的额外空间;如果排序的规模较大,那么选择快速排序比较合适,只是它需要O(log n)的额外空间;如果排序的规模更大,内排序已经不合适,则应当选择归并排序之类的外部排序(External Sorting)算法。
对应到实际开发中,经常会遇到各种场景,比如资源非常有限(典型的就是移动开发),或者运算量非常大(海量数据的处理),这些时候需要程序员理解各种排序算法之后的原理,如果不分青红皂白,只管随意抓一个sort函数来用,结果很可能不只是计算缓慢,而是根本无法实行。所以说,要用计算机高效地解决真正的问题,必须懂得计算机的“玩法”,理解计算机的逻辑。
亨利·福特曾说:“人们需要的是汽车,而不是更快的马”。相应的,汽车时代有汽车时代的规矩和逻辑,同样是赶路,已经不可能再用骑马的规矩和逻辑进行。计算机也是如此,我的经验是,“基本上,计算机可以无限延伸人的能力,前提是懂得计算机的逻辑”,如果在高速增长的计算能力面前还只能延续手工时代的直观方法和简单逻辑,充其量,也只是骑高铁的马夫。
From Life Sailor, post 骑高铁的马夫
家长应当和儿童,尤其是低龄儿童谈论“空气动力学”吗? 我的答案曾经是非常肯定的:不应当。不要说儿童,就是成年人也不见得理解这些抽象的概念,与儿童谈论这些名词,只会让人望而生畏。身为父母,我们应当做的是,以孩子能理解的、感兴趣的方式谈论相关的具体问题,但绝对不要提这些大词。 不过世界的奇妙就在于,父母对教育并没有绝对的权威,总是需要根据实际情况来修正自己的观点。在“空气动力学”的问题上,我就吃到了教训。 那是一个下午,家里小朋友在iPad上看完他最喜欢的Blippi(这个节目我之前介绍过,对80后父母来说,Blippi可以理解为“带你见识各种新鲜玩意的董浩叔叔”),忽然抬起头来问我:“爸爸,你知道什么是aerodynamics吗?” “什么?你问我知不知道什么是aerodynamics?”我的下巴都要掉下来了。“空气动力学”这种词还是上中学时,身为军迷的我们在《航空知识》上知道的。再往后英语好一些,能看原版科普视频了,才知道“空气动力学”的原文就是aerodynamics。可是,我家这个还没上小学的家伙,竟然就能真诚地瞪大眼睛,一本正经地问我“知不知道什么是aerodynamics”。 (more…)
我本来是不应该认识孟老师的。 2001年,我在寝室夜谈里第一次听到孟老师的名字。当时有同学说“公共选修课的《法学概论》讲得真好,那个老师叫孟繁超”,开始我不怎么在意,慢慢才发现这么说的人还不少。那个年月网上的资料正丰富,出版管制也不那么严格,刚进大学不久的我正自由自在地看得过瘾,心想“大学里的法学概论讲再好,能讲些什么,还不是教科书上老一套”,所以这种课,不听也罢。 但生活就在这么奇妙。那年冬天,有天中午我吃过饭正准备午睡,忽然有人敲门问“计算机系有位叫余晟的同学在这里吗?” 大中午的谁会来找我?我正好奇这个问题,门一推开就有同学喊“孟老师,孟老师来了”。 那是我第一次见到孟老师,中年人,国字脸,身材高大,打扮很精神,披在身后的深色大衣让我一下子想起电影里的斗篷。他笑眯眯地说“你是余晟?听同学说你搞电脑很厉害,我家的电脑坏了,想请你去看看。” (more…)
中国人大概都对历史有一些特别的偏好。对我们普通人来说,历史首先是文化的象征,一个人“懂历史”,基本等于这个人“有文化”;历史也是民族自豪感的来源,哪怕考古上仍然存在争议,但是“五千年文明”的说法是普通人都耳熟能详的。 不过等我长大之后才发现,这种偏好大概还有更深层次的原因,那就是历史看起来有种道德的意味,因为我们从小就熟悉“以史为鉴”的智慧,也熟悉各种“历史的选择”:每当我们对现实感到失望、困惑的时候,我们经常去历史——而不是先贤的智慧中——中寻找解答。找到曾经发生的类似的故事,就可以预言未来的结局。 于是乎,失望也好、困惑也罢,总归会有光明的未来,历史总会给我们支撑的信念。 我曾经很相信,熟谙历史是种智慧,而且是深层次的智慧。但是看得越多、经历得越多,我就越觉得,这很难称之为“智慧”。 为什么? (more…)
“无人出租车要来了”。以百度“萝卜快跑”为代表的无人出租车,眼看就要在国内多个城市成规模运营。 熟悉IT的人都知道,IT的独特优势就在于“大规模扩展时边际成本极低”。在软件时代,微软开发的Windows,多卖一份的成本只是多刻录一张光盘而已。在无人驾驶时代,从10辆车到10万辆车的成本,也遵循同样的规律。换句话说,一旦模式“跑通”了,就可以迅速大规模铺开。无人出租车的大规模应用,也是“指日可待”了。 只不过,新技术这一次似乎没有那么激动人心,反而引起了很多争议——无人驾驶出租车大规模推广,会不会影响广大出租车、网约车车主的收入甚至生计?如果是,这样的技术进步,真的是我们所需要、所期待的吗?对于这个问题,不同的人有相差迥异的答案。 按照我的观察,许多人对此是相当乐观的。理由在于,“技术的每一次飞跃发展,虽然有阵痛,最终都创造了更多的新岗位”。既如此,无人出租车短期“看似”抢了许多人的饭碗,但也只是短期的“阵痛”而已。看看历史,纺织机的发明,蒸汽机的改良,汽车的诞生,无不证明了“阵痛说”的正确性。 坦白说,这种观点我是怀疑的。 (more…)
因为小朋友放暑假,近期带小朋友回国待了几个礼拜。最深的感受就是标题所说的:松弛一点,愉快一点。 我第一次突出意识到这点,是在上海下飞机乘地铁。当时我们乘的直梯就要关门,远远看见有个年轻小伙子跑过来,我连忙按住开门按钮,并招呼他”别着急,慢慢来“,等他进了轿厢才关门。本来我以为大家起码会打个招呼,露个笑脸,因为我已经习惯如此,但完全出乎我意料的是,他进来之后对我们完全视若不见,自顾自掏出手机,盯着看得入迷。 我继而发现,不管是在电梯里,站台上,还是车厢里,虽然四下里都是广播”请扶好站稳,抓好扶手,不要看手机“,但是似乎人人都盯着自己的手机。年轻人在打手机游戏,年纪大一点的在滑各种小视频,还有不少人在聊天软件里打字如飞……对着屏幕的表情都很生动,可是一旦抬起头来,似乎马上又换了个人。 后来又有一次,我乘地铁的时候,因为比较拥挤,一个小伙子倒退时踩了我一脚,他大概意识到了,很快把脚挪开,脸上闪过一丝不安,马上又恢复正常,我也没有计较。不幸的是,过了十来分钟,他又踩了我一脚,同样是先有一点不安,很快又恢复正常。 这次我忍不了了,于是我开口告诉他:“小伙子,你已经踩了我两脚了。” (more…)
前几天,国内朋友发来一条消息,原来是乌克兰F-16坠落,飞行员丧生的新闻。我本来以为他要讨论此事的真假和原委,他真正的问题却完全出乎我的意料: 新闻里说,飞行员叫阿列克谢·“月鱼”·梅斯,对应原文是Alexei “Moonfish” Mes,为什么会有人把“月鱼”写在自己的名字里,而且还打引号。 之前看新闻,乌克兰还有一个著名的飞行员叫安德烈·“果汁”·皮尔希科夫(Andrii “Juice” Pishchykov),怎么“果汁”也是正式的名字? 未必Moonfish和Juice之类,还有什么特别的含义吗?…… 这堆问题看的我有点想笑,因为自己以前也很苦恼外国人的名字,只有在国外长期生活,才逐渐搞清楚这其中的名堂。所以,除了解答朋友的问题,我也把自己的解释写下来,搞清楚两个最不容易理解的点,就不会对外国人名有那么多问题了。 (more…)
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计算机不是“傻算”的另外一个例子:从1加到100,傻算和算法的区别是for(i=0;i<100;i++)和100*(100+1)/2的区别
哥们,总觉得你是学文的,搞计算机的,能把技术博文写得如此诗化的,少之又少
哎呀,这句话,我是应该正着听呢,还是反着听呢?呵呵
想起电动马鞍,电动马鞭的那个笑话了。
人学东西就是爱用类比和迁移,不过,深入之后,光靠经验的迁移是远不够的了。因为,超出了定义域,经验不能用了。