什么是编程

在上一篇什么是程序中，我们得出结论:编程就是按照我们的目的，组合指令。
我们的目的就是通过程序的执行解决现实生活中的问题，
组合指令就是我们为了解决现实生活中的问题，构思解决方案，根据解决方案，写出正确的指令组合，指导设备的运行。
所以整体上看，编程是通过机器设备的运行，解决现实生活的问题，具体看，编程是把解决方案用机器设备能理解的指令描述出来。

所以写代码之前，请想清楚，要解决什么问题，方案是什么，然后再考虑怎么写的问题。

编程语言

上一篇中，我们使用 0001 这种形式写程序，随着设备增多，逻辑复杂，这种写法会很难写，所以人们考虑用符号代替 0001，比如MOV 把数据从一个地方设置到另一个地方， ADD 表示加法运算，abc（随意命名）表示某个设备的状态值，但是时间久了之后，人们发现代码实在是太多了，看起来费劲，写的时候，也容易忘记写到什么状态了，想要知道程序是干什么的，很不容易。之后就是高级程序语言诞生了，提出了函数，数据结构等概念，帮助我们更加有组织，有结构的写程序。

虽然高级语言人看起来不费劲了，但是机器看不懂了，其实用符号，机器就已经看不懂了，那机器如何根据程序去执行呢，我们需要把程序再转化成0001这种机器能看懂的指令，这个过程就是编译。

0001这种是 机器语言
MOV这种是 汇编语言
高级程序语言 包括 C C++ Java 等等

平时我们一般用高级程序语言写代码，经过编译，会转化为汇编语言，然后是机器语言，最终机器运行的是机器语言所描述的指令

跨平台

硬件设备有很多，不同的硬件设备组合，形成更复杂的设备，如果只为一种设备编写代码，那还好，但是如果我们为不同的设备写代码，我就需要考虑设备的不同点，他们接受的命令是否一样，状态变化是否一样等，一套代码很难在多个设备上运行，怎么办呢？人们考虑用标准化的方法，对待每个设备，比如在设计的时候，指令都用一样的，比如相同的CPU指令，同类型的设备，使用相同的接口协议，比如USB协议，所有的USB设备的数据传输都是一样的，所以在写代码的时候，就不用考虑太多设备的不同，（只需要在特别的地方考虑，比如有些设备存放数据使用32位二进制，有的用64位），虽然代码相同，但这是高级程序语言，需要执行的机器语言，还是会根据设备不同而改变，此时我们就需要针对设备进行编译，让编译器帮我们转化为正确的机器语言。

这样可以用一套代码，多处编译运行，还有没有其他解决方案呢？
有：一套代码，多处解释执行，比如Java

Java编译生成字节码（类似于汇编语言），然后在设备安装一个java运行环境，在执行时，通过java运行环境，解释为当前设备的机器语言去执行

一套代码，多处编译运行，代码所使用的语言称为 编译型语言
一套代码，多处解释执行，代码所使用的语言称为 解释型语言

编译型语言需要为不同的设备提前编译好机器语言代码，运行时，直接执行就行
解释型语言需要为不同的设备安装不同的运行环境，在每次运行时，解释执行

明显编译型语言运行效率高，但较麻烦，解释型语言不麻烦，但是执行的效率低一些

编程思路

前面提到写代码之前，需要想清楚，要解决什么问题，方案是什么，然后再考虑怎么写的问题，我们举个例子：
写一个计算器，能计算加减乘除，能计算两个数的运算即可，比如输入3+5= 可以输出8

要解决的问题，很明确就是会计算加减乘除，
解决方案呢，因为高级语言就支持加减乘除，直接利用即可，所以整体的解决方案就是

1. 读取输入，解析出来第一个数 什么运算 第二个数
2. 直接加减乘除
3. 将结果输出

代码怎么写呢（我用文字描述下）

读取一行输入，获取字符串
判断运算符在字符串第几位，
运算符之前的数字解析为第一个数据
判断等号在字符串第几位，
运算符之后，等号之前的数字解析为第二个数据
根据运算符，执行加减乘除，得到结果
输出结果

这样程序就写好了，我们在仔细想一下，这个编程的过程：一开始因为问题比较简单，所以解决方案也没有多想，直接思考的是机器的执行过程，然后就将代码写出来了。
本质上，我们思考解决方案的套路是从机器执行过程的角度，考虑解决方案是什么，

现在我们增加一下复杂度，支持括号，不限于只有2个数
那怎么办呢？不限个数没关系，把等号之前的数都找出来即可，但是支持括号，就要考虑括号里的数先算，就需要先找出括号和里面的数，找出来之后，先计算，然后再和剩下数再计算，所以解决方案就是

1. 读取输入
2. 解析出来括号和里面的数
3. 计算括号里的结果
4. 解析剩下数
5. 计算最终结果
6. 输出

代码就不描述了

这个过程，细想一下，我们是从运算本身的优先级逻辑考虑，得出我们应该先做什么，再做什么，其实计算器到底应该如何计算，我们小学就学过，也就是说，计算过程（或者说解决方案中如何计算和实现的过程）我们是清楚的，只不过我们现在用机器执行的逻辑去描述而已。
本质上，我们思考的角度是这个问题解决机器执行的过程是什么样的，然后我们在转化为机器能理解的代码。

我们再增加一下复杂度，支持多个括号
现在怎么办？括号有多少个我们不确定，有没有嵌套我们也不确定，我们再从问题解决过程的角度考虑，一步步想机器计算过程，似乎有点复杂，脑子不容易转过来，这个时候我们应该换一个思路：简单的运算我们会写，有一个括号的运算我们也会写，而多个括号，嵌套括号其实只是把我们会写的组合起来。
我们可以把问题分解，假设我们称代表计算的这些数字和符号为表达式，问题其实就是求一个表达式的值，
其中括号优先级最高，而括号里面的东西取出来，其实还是数字和符号，即还是一个表达式，先计算括号里的数，其实就是先求括号里表达式的值，
其次优先级是乘除，把乘号除号及其左右的数取出来，其实也是一个表达式，
最后是加减，其实也是表达式，
所以求解表达式的步骤为

1. 求括号里的表达式的值，替换原来括号的位置
2. 求仅包括乘除的表达式的值，替换原来乘除的未知
3. 此时仅剩加减法，直接计算
4. 得到结果

计算每个表达式，都按照上面的步骤来计算

比如

3+(2*4+(28/(2*(7-6))*3+(4-3)*2)-8)*4 先计算括号里的
3+A                               *4 先计算A的表达式
  (2*4+(28/(2*(7-6))*3+(4-3)*2)-8)
   2*4+B                       -8    先计算B的表达式
       (28/(2*(7-6))*3+(4-3)*2)
        28/C        *3+D    *2       先计算C和D的表达式
           (2*(7-6))   (4-3)
            2*E                      先计算E的表达式
              (7-6)
            2*1                      把简单表达式的结果放到原来复杂的表达式中
        28/2        *3+1    *2       先计算乘除       
        F             +G             计算F和G的表达式
        28/2*3         1*2
        42            +2
   2*4+44                      -8    先计算乘除
   8  +44                      -8
3+44                              *4 先计算乘除
3+176
179

通过这个例子我们看到，我们把复杂的表达式分解成了小一点表达式，如果小一点的表达式还复杂，就再分解，直到这个表达式可以轻松的计算出来，然后把小一点的表达式的结果放到复杂表达式中，让复杂表达式变的不复杂，从而计算出最终结果。
我们再回想一下上面的过程，面对复杂问题，它的解决方案可能我们是知道的（先计算高优先级，再计算低优先级），但是这个解决方案对于机器来说，不能理解（怎么计算高优先级，怎么计算低优先级），此时，我们就把问题分解为：
如何计算括号里的表达式，如何计算乘除，如何计算加减，每一个子问题，我们都能解决，此时复杂问题的解决方案对于机器来说就能理解了，复杂问题就变成不复杂的问题。

问题的解决方案，对于人来说，很好理解，但是对于机器来说，是无法直接理解的，编程就需要把解决方案中机器不能理解的地方，作为要解决的问题，再出解决方案，直到机器能理解为止，本质上就是不断的分解问题，直到解决方案的计算过程，机器可以理解执行。