自顶向下，逐步求精：从洗衣机工作程序看面向过程程序设计方法

作为软件工程专业入门新生，在进行程序设计实践过程中，很多同学可能会被偶尔的“大项目”吓倒而步履维艰，“大项目”们题目要求很长，程序结构逻辑看起来很复杂，感觉分支很多……难以下手。在这篇博客中，我们便将分享解决这一问题的一种“指导思想”- 自顶向下，逐步求精。并通过问题求解举例和对生活中常用电器 - 洗衣机中的机器运行程序进行观察和了解，加深理解。

思想概述

自顶向下

　　自顶向下，Top-Down，指的是对大问题的分解，即将我们遇到的复杂的，所谓“大”的问题，分解为小问题，从而方便我们找出问题的关键、重点、突破口所在，进而用更加清晰的、定性定量的方法去描述、解决问题。

逐步求精

　　逐步求精指的是我们对问题的一种映射与转化，即将现实世界中的问题具体化地抽象转化为对应领域、世界的问题；将复杂问题经过抽象化处理，精简、分解为相对简单的小问题，从而实现将整个大问题细化精确到某些简单小问题的解决中。

应用举例

　　了解过自顶向下，逐步求精的思想，让我们先来以一个著名数学问题为例对其进行实践，稍后我们还会进入实际中对洗衣机工作程序的了解和解读。

　　

　　哥德巴赫猜想：任何一个大于等于4的偶数均可以表示为两个素数之和。

　　下面让我们通过编程来在某个范围内验证哥德巴赫猜想。

　　

　　也许很多同学见此问题直接开始打码解决也没有问题，但在对主题思想的学习理解中，让我们用自顶向下，逐步求精的思维方式来解决这个问题。

　　思考流程如下：

第一层次：验证哥德巴赫猜想；

第二层次：从4开始并设定我们要验证的上限数值，每次累加2，验证其能否分解为两素数之和。

第三层次：对每个正在验证中的数N，从I=2开始，判断N - I 是否仍未素数，若是，打印N的素数分解，进入下一个偶数的分解验证。若否，I进入下一个素数进行验证……直到I>=X/2而仍未分解成功，打印哥德巴赫猜想不成立。

第四层次：对用于判断分解的I的处理 - I从2开始，每次分解失败则进入下一个素数：I自增1，若I为素数，返回I，若I不为素数，I自增1……

　　通过这样的流程，我们就将验证哥德巴赫猜想这个较大的问题从大到小地进行分解，分解为一个个小问题的处理，从而使我们解决问题的思路更加清晰，操作性强。

　　

　　完成了一次牛刀小试后，让我们进入对生活中实际问题的探讨。

洗衣机工作程序设计中的自顶向下，逐步求精思想

　　常见的自动洗衣机正如笔者实拍宿舍里的这一台洗衣机一样，常有以上洗衣选项，从而满足用户不同的需求，自动完成洗衣工作。在左下第一个按钮上我们可以看见两个大字：程序，可见洗衣程序的自动化过程，其实也是程序员编写程序“教”给洗衣机的。那么，程序员们是怎么让这台机器明白我们的洗衣目的，并教会具有诸多部件的洗衣机君自动洗衣的呢？

　　

　　正如“过程”那一栏的选项中我们可见，设计者们将洗衣过程初步分解为：浸洗、洗涤、漂洗、脱水过程。从而将整个洗衣过程初步分解为几个小过程，分别用对应程序控制就更细化、容易实现了。

　　

　　进入实践，我们以向下求精的第三层级分类中的注水为例，用伪代码的方式模拟洗衣机的工作控制程序：

　　从选项中读取用户设定的水量；

　　关闭排水口；

　　打开放水口；

　　实时返回当前水量；

　　判断当前水量是否达到设定水量，当水量达到要求

　　｛

　　　关闭放水口；

　　　进入下一环节……（浸泡、定时）

　　｝

　　……

　　以上便是洗衣机工作中某环节程序的伪代码大致示例，将其转化为机器认识的指令并有序执行，我们就可以一步步控制洗衣机完成工作。而通过改动程序中的一些参数，我们便可以实现对洗衣机不同洗衣模式的控制。如强洗中将转筒转速加快；精洗中将漂洗时间加长……等等。

以上便是本次“自顶向下，逐步求精”思想的介绍分享。它在程序设计中可以算是一种“指导思想”，帮助我们将眼前庞然大矣的问题细化，从而为我们的问题求解提供思路和突破口。同时，这样的思想也可以应用在我们的生活中，帮助我们解决问题。

面对难题，如果我们懂得Top-Down，懂得求精，一定程度上也可以大事化小，小事化无……小事……小事就可以解决了嘛！

谢谢阅读！