如何写更好的代码以及程序的本质:程序 = 逻辑 + 控制 + 数据结构

编程的本质

大家肯定都听说过:程序 = 数据结构 + 算法这句话,后面又有大佬说:算法 = 逻辑 + 控制。

所以编程的本质其实是:程序 = 逻辑 + 控制 + 数据结构(Programs = Logic + Control + Data Structures)

逻辑 (Logic)

逻辑是程序的基础,它涉及到决策制定和问题解决的过程。逻辑确定了程序如何处理数据,如何进行计算,以及如何根据输入作出相应的输出。例如,逻辑可以包括简单的数学运算,如加法和乘法,也可以包括更复杂的决策和推理过程。

控制 (Control)

控制是程序流的指导机制,它决定了程序的执行顺序。控制结构使得程序能够根据条件选择不同的执行路径(如 if-else 语句),重复执行某段代码(如循环结构 for、while),或者将程序划分为可重复使用的模块或函数。控制流程是编程中的基本概念,它允许程序动态地根据不同的情况作出反应。

数据结构 (Data Structures)

数据结构是组织和存储数据的方式,以便可以高效地访问和修改。不同的数据结构适用于不同的问题和任务。在合适的数据结构之上会承载着很多的业务数据,所以选择合适的数据结构对于程序的性能和效率至关重要。
例如:

  • 数组允许存储一系列相同类型的元素,可以通过索引快速访问。
  • 链表提供了一种动态的数据存储方式,允许在序列中任意位置高效地插入和删除元素。
  • 栈和队列分别支持后进先出和先进先出的数据访问模式。
  • 树和图结构允许表示和处理层次数据和网络关系。

结合理解

在实际的程序设计中,逻辑、控制和数据结构是相互依赖和紧密结合的。没有逻辑,程序就没有方向和目的;没有控制,程序就无法管理复杂性;没有数据结构,程序就无法有效地处理和组织数据。
举个例子:

将这三个组成部分结合起来,我们可以创建出能够解决特定问题的程序。例如,一个简单的计算器程序会使用基本的数据结构来存储用户输入的数字,使用逻辑来处理这些数字(如执行加法、减法等操作),并使用控制流来决定何时执行哪个操作以及如何显示结果。

写好代码的四个步骤

  1. 梳理 data,业务数据
  2. 梳理 logic,使用流程图、DSL、设计模式
  3. 编写 control,控制代码
  4. 不断的重构和优化

我们以一个表单校验器为例讲解这四个步骤:

1. 梳理 Data(业务数据)

首先,你需要明确表单需要校验哪些字段,每个字段有哪些校验规则。例如,一个简单的用户注册表单可能包含以下字段和校验规则:

  • 用户名:必填,长度限制,字符限制
  • 密码:必填,长度限制,强度要求
  • 邮箱:必填,格式要求
  • 手机号:选填,格式要求

在这个步骤中,你可以创建一个数据结构来描述这些字段和规则。例如:

javascript 复制代码
const formRules = {
  username: {
    required: true,
    minLength: 3,
    maxLength: 20,
    pattern: /^[a-zA-Z0-9_]+$/
  },
  password: {
    required: true,
    minLength: 8,
    pattern: /^(?=.*[a-z])(?=.*[A-Z])(?=.*\d)[a-zA-Z\d]{8,}$/
  },
  email: {
    required: true,
    pattern: /^[^\s@]+@[^\s@]+\.[^\s@]+$/
  },
  phone: {
    required: false,
    pattern: /^\+?(\d.*){3,}$/
  }
};

2. 梳理 Logic(使用流程图、DSL、设计模式)

在这一步,你需要设计校验逻辑。可以使用流程图来可视化校验流程,或者使用领域特定语言(DSL)来描述校验规则。设计模式如策略模式可以用来封装各种校验逻辑,使其可以互换。

例如,你可以定义一个策略对象来处理不同类型的校验:

javascript 复制代码
const validators = {
  required(value) {
    return value.trim().length > 0;
  },
  minLength(length) {
    return (value) => value.length >= length;
  },
  maxLength(length) {
    return (value) => value.length <= length;
  },
  pattern(regex) {
    return (value) => regex.test(value);
  }
};

3. 编写 Control(控制代码)

接下来,你需要编写控制代码,这部分代码将负责接收用户的输入,根据定义的规则进行校验,并返回校验结果。例如:

javascript 复制代码
function validateField(field, value, rules) {
  const errors = [];

  Object.keys(rules).forEach(ruleKey => {
    const ruleValue = rules[ruleKey];
    const validator = validators[ruleKey];
    
    if (validator) {
      const valid = typeof ruleValue === 'function' ? ruleValue(value) : validator(ruleValue)(value);
      if (!valid) {
        errors.push(`Field ${field} failed validation ${ruleKey}`);
      }
    }
  });

  return errors;
}

function validateForm(formData, formRules) {
  const errors = {};

  Object.keys(formData).forEach(field => {
    const fieldErrors = validateField(field, formData[field], formRules[field]);
    if (fieldErrors.length > 0) {
      errors[field] = fieldErrors;
    }
  });

  return errors;
}

4. 不断的重构和优化

最后一个步骤是迭代。你需要不断地重构和优化你的代码。这意味着你需要根据真实的使用场景来测试校验器的性能,处理边缘情况,并改进用户体验。此外,你也可能需要根据业务需求的变化来更新和扩展校验规则。

在这个过程中,保持代码的清晰和模块化非常重要,这样可以使得维护和扩展变得更加容易。你也可以考虑编写单元测试来确保每个校验规则都能正常工作,并防止未来的更改破坏现有功能。

使用

上面校验器在 React 中,这样使用:

jsx 复制代码
import React, { useState } from 'react';

function MyFormComponent() {
  const [formData, setFormData] = useState({
    username: '',
    password: '',
    email: '',
    phone: ''
  });
  const [errors, setErrors] = useState({});

  const handleInputChange = (e) => {
    const { name, value } = e.target;
    setFormData({ ...formData, [name]: value });
  };

  const handleSubmit = (e) => {
    e.preventDefault();
    const validationErrors = validateForm(formData, formRules);
    setErrors(validationErrors);
    if (Object.keys(validationErrors).length === 0) {
      console.log('Form is valid, proceed with submission.');
      // 这里可以添加表单提交的代码
    }
  };

  return (
    <form onSubmit={handleSubmit}>
      {/* 表单字段和错误信息显示 */}
      <input
        name="username"
        value={formData.username}
        onChange={handleInputChange}
      />
      {errors.username && <p>{errors.username.join(', ')}</p>}
      {/* 其他字段... */}
      <button type="submit">Submit</button>
    </form>
  );
}

在这个 React 组件中,handleInputChange 函数负责更新表单数据,handleSubmit 函数负责在表单提交时执行校验,并根据校验结果更新错误状态。如果没有错误,你可以继续进行表单提交的后续处理。

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