计算机专业学习浅谈

林建：计算机专业学习浅谈
一、广泛了解，从科普书籍开始 选择计算机专业的同学，也许是因为原先有一定的基础，也许是因为一时的激情， 但更多的人，可能对自己的选择没有深刻的认识，或多或少对计算机专业有一些 神秘的感觉。自己究竟是否喜欢这个学科？才华能够在哪个分支领域有所施展？ 抑或是真的不适合这个专业？诸多疑问，解决的方法首先便是了解和认识我们的 学科。浓厚的兴趣是学好任何学科的源泉；而广泛的了解则是获得兴趣的途径。 当今我们对于信息的获取已非难事，其中“阅读”是一个简洁而有效的方法。
总之，广泛了解计算机学科基础科普知识，在今后学习具体理论的时候才会少一 些盲目，多一些顿悟。
二、把握全局，学习计算机导论 当你对计算机学科涉及的领域有所了解后，就应该着手展开专业学习了。初读本 专业的教学计划与课程设置，你或许会被诸如离散数学、编译原理、接口技术等 生疏的课程名称弄得一头雾水。这些课程都是研究什么的？它们各自与我们面前 的计算机有哪方面的联系？要回答这类问题，首先需要把握全局，从整体上认识 计算机科学。
我们知道，计算机理论是建立在数学基础之上的。大学计算机专业对数学的要求 较高，其重要性不必多言。数学令不少同学头痛，除了其“繁”与“难” 外， 很大程度上是因为他们没有理解这些抽象理论的实际应用方向。与本科数学专业 的课程设置相比，计算机专业的数学课程大都偏重实用性。比如我们的离散数学 课程中涉及到的逻辑代数奠定了计算机一切运算的基础，形式语言构成了计算机 程序编译的模型，代数系统则是当前各类数据库系统的理论依据等等。因此，如 果能够提前地了解到并简单地学习一下这些数学知识的具体应用，对理解理论是 很有益处的。此外，电子学、信号与系统、控制理论等也是计算机专业学生必修 的公共课，然而不少同学往往认为它们与计算机专业的关系不大，从而放松了学 习。事实上这些学科是计算机硬件与网络通信的基础，学好这方面知识的前提是 认识它们的现实应用及其与计算机的密切联系。
学习编程，首先应掌握至少一门程序设计语言。C 语言作为一种语法清晰、功能 强大、应用广泛的高级语言，长期以来被国内大多数高校的定为程序设计必修课。 全面理解和掌握 C 语言的脉络的重要意义这里毋庸多言。市面上 C 语言的教程多
如牛毛，但最经典的当数 C 语言的设计者 Kernighan 与 Ritchie 合著的权威白 皮书——《C 程序设计语言（第 2 版）》（《The C Programming Language》， 中文版，机械工业出版社）。书虽不厚，但绝对全面而准确。其语言简洁，例证 通俗，实用性强。相比之下国内的一些 C 语言教材在学习曲线可能比前者平滑， 但它们往往以考试为导向，过多地纠缠语法死角，同时大都未遵从 ANSI 标准。 对于计算机专业学生来说，前者能够让我们看到更加严谨与实务的态度。当你的 语言功底达到一定程度后，就需要从一个更高的视角来探察语言的本质，不妨看 看这本：《计算机程序的构造和解释（第 2 版）》（《Structure and Interpretation of Computer Programs》，中文版，机械工业出版社）。它阐述了编程语言本身 的机制与实现，同时引入了一门对于大多数中国学生来说不甚了解的语言 ——LISP。 LISP 是很多美国高校计算机专业的入门语言，也是一种结构上与 C、 Pascal、Java、Basic 等完全不同的非冯·诺依曼语言。研读 SICP，体味 LISP， 给你耳目一新的感觉之后更多地可以加深对编程思想本质的理解。
这类与计算机专业相关的科普书籍还有很多，在学习课本的间隙阅读一下，绝对 能起到催化剂的作用。
谈到科普书籍，相关的另一个问题便是计算机科学与计算机技术之间的关系。也 许不少同学选择计算机专业，是源于对计算机令人眼花缭乱的应用的认识。所谓 计算机技术，一般是指包括文字处理、信息管理、多媒体、网站建设等在内的计 算机应用技术；而所谓计算机科学，一般指数据结构、组成原理、操作系统、编 译原理等计算机内部实现机制。前者是计算机在各行各业提高生产力的体现，属 于各类职业教育和专科教育的范畴；而后者是研究是计算机本身的理论，是本科 计算机教学的重点。市面上大多数计算机书籍与杂志是计算机应用技术方面的， 属“技术普及型”，从受众角度来看与科普书籍有着类似的性质。适当地涉猎一 些自己感兴趣的应用技术，对培养学习兴趣、增强实践能力、了解业界行情是很 有好处的。不过如果确实想在计算机行业长期做下去，仍然应当将主要精力放在 对计算机科学的学习方面。毕竟用科学的理论指导实践是大学教育的意义所在。
正所谓“会当凌绝顶，一览众山小”，从计算机科学全局的高度整体把握其分支 学科，在头脑中率先构建计算机科学的整体框架并为其夯实最基层的结构，就能 够为你在未来每一步的学习中扫清迷雾，指明方向。
三、运筹帷幄，掌握编程的思想 程序设计与开发是计算机学习的一个关键环节，编程能力是衡量一名计算机专业 人员素质的重要考核点。这是因为程序是连接理论与实践的纽带，是计算机科学 与计算机技术相交融的领域。作为一名计算机专业学生，我们一方面有别于其它 专业将计算机作为工具的应用型人才，不能仅仅利用计算机，而要为他人利用计 算机提供平台；另一方面我们暂时达不到计算机科学家的水平，不能做出理论研 究成果，但能为理论学习铺垫实践基础。因此，只有具备足够的程序设计与开发 能力，才能真正体现我们的智慧，同时充分发挥计算机的潜力。
当你有了一定的计算机理论基础，尤其是程序设计基础后，想更加深入地把握计 算机科学的脉络，不妨看看这本书：《深入理解计算机系统（修订版）》（《Computer Systems A Programmer’s Perspective》，中文版，中国电力出版社）。它与 《编程卓越之道》系列的共同特点是从程序员的视角观察计算机系统。而这本书 作为国外数十所高校的计算机系统导论教材，其组织更加严密，风格更加严谨。 它以“程序在计算机中如何执行”为主线，全面阐述计算机系统内部实现的诸多 细节。当你在学习数据结构、组成原理和体系结构等课程和时候，翻阅一下此书 的相应章节，同时编程实现其中的例子，一定会对课本上单纯的文字型理论有更 加感性的认识——原来它们是这样活生生地存在于我的计算机里的！
大学的各类程序设计与开发课程旨在培养我们两方面的能力——算法设计能力 与应用开发能力。前者偏重计算机科学，后者偏重计算机技术。算法是用计算机 思维解决现实问题的理论，具有较强的数学性。算法学的旷世巨著应数 Knuth 的《计算机程序设计艺术》（《The Art of Computer Programming》，中文版， 清华、机工、国防等出版社皆有授权），不过要彻底读懂这个大部头需要相当的 数学理论基础与编程实践经验积累。对于初学者，建议首先培养使用常规算法解 决小规模问题的能力，并行地提高驾驭语言的水平与抽象问题的思维。针对这个 目的，结合程序设计实践一类的课程，可以读读这几本书：《编程珠玑（第 2 版）》（《Programming Pearls》，中文版，中国电力出版社）、《程序设计实 践》（《The Practice of Programming》，中文版，机械工业出版社）、《代 码阅读方法与实践》（《Code Reading: The Open Source Perspective》，中 文版，清华大学出版社）、《C 专家编程》（《Expert C Programming》，中文 版，人民邮电出版社）。它们的侧重点各有不同，但对于通过实践来学习算法与 数据结构都是很有益处的。
国内高等院校一般都为大一学生开设计算机基础课程。这类课程的受众面广，主 要涉及计算机基础应用知识。各种版本的计算机基础教程几乎都以计算机科学导 论作为开篇。对于把计算机作为应用工具的其他专业的学生而言，导论只算是 “内容概要”，他们往往更注重后面的应用型知识；而对于把计算机作为研究对 象的我们，则决不能忽略这类指导性的内容。专门地、有意识地学好计算机科学 导论，能够使你对计算机科学有一个大在今后的具体学习中明确方向，加深理解。
依我个人的学习经验，建议初学者阅读一些国外优秀计算机基础与导论教材。与 国内大多数讲解软硬件具体使用的同类教材相比，国外教材更偏重以应用为切入 点，深入浅出地阐述计算机科学原理。诸如《计算机文化（第 8 版）》（《New Perspectives on Computer Concepts》，中文版，机械工业出版社）、《计算 机科学导论》（《Foundations of Computer Science: From Data Manipulation to Theory of Computation》，中文版，机械工业出版社）：前者适合于各种信 息类专业的学生或计算机爱好者阅读。该书图文并茂，语言生动，从应用角度出 发，广泛涉及计算机软件、硬件、网络的基本原理，同时概述了计算机学科的历 史背景与行业现状。随书的光盘中给出了不少影音材料，在学习的同时还可以提 高计算机专业英语听说能力。后者在风格上与前者类似，但内容更适合计算机专 业学生阅读，被美国不少高校定为计算机专业学生的入门课。它以实例作为出发
也许你将来学习图论的时候，对“欧拉路”的概念会很清晰，这是因为你在小时 候的图画书上玩过“一笔画”的游戏；然而“二分图”、“生成树”这些概念又 是怎么回事呢？你的理解可能就不是那么深刻了——因为你一时难以找到一些 生活中的实例，并从中抽取出特性。在这种情况下，翻阅一些涉及这些知识的科 普书籍就十分有必要了。我曾读过一套《数学游戏》（《科学美国人》杂志汇编， 中文版：科学技术文献出版社），它将图论、逻辑代数、自动机理论等领域的抽 象的概念具体化为一个个有趣的故事，引导读者了解这些知识的现实应用，启发 读者将抽象思维与感性生活有机结合。我还读过一本《编码的奥秘》（《CODE》， 中文版：机械工业出版社），它则将逻辑代数、数字电路、汇编语言等知识以实 物和简单电路的形式进行类比，揭示其中的原理，并引导读者动手实践。事实上
也许你认为阅读专业书籍对于刚刚步入大学的自己来说有点困难，也很枯燥，那 么不妨先从科普书籍看起。科普书籍是了解理论、获得应用知识最好的途径。相 信不少理工科的同学被量子物理和相对论搞得头昏脑胀过。究其原因，是我们的 现实生活与抽象的数学模型之间存在思想意识上的鸿沟。然而要是读读斯蒂 芬·霍金的《时间简史》，你就会被书中有趣的故事和例证所吸引，从而对抽象 的理论有了感性的认识——即使仍然没有读懂，你也至少了解了这个学科研究的 领域和目标是什么，也必然有所收获。所有理工学科都有这样的性质，计算机专 业也不例外。