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1. 软件开发全貌 (Where Are We Now?)

1.1 软件开发的三阶段七环节

软件开发不仅仅是写代码，它是一个严谨的工程过程。

  • 计划阶段：问题定义 $\rightarrow$ 可行性分析。
  • 开发阶段（重点）：需求分析 $\rightarrow$ 系统设计 $\rightarrow$ 开发（Coding） $\rightarrow$ 测试。
  • 运行阶段：运维。

1.2 核心角色与分工

在一个成熟的开发团队（如使用 RUP 统一过程）中，各司其职：

  • 产品经理 (PM)：负责策划与需求。
  • 交互/视觉设计师：负责用户体验与界面设计。
  • 前端/后端工程师：负责代码实现（我们目前所处的角色）。
  • 测试工程师 (QA)：负责质量保证。

2. 程序员的进阶之路 (Career Roadmap)

2.1 进阶金字塔

PPT中将程序员分为四个核心阶段，重点在于能力的跃迁：

  1. 新手：核心是执行力。按部就班完成明确的任务。
  2. 进阶：核心是设计能力。能独立拆解问题，设计解决方案。
  3. 高手：核心是融会贯通（架构师）。预判未来，权衡技术演进与需求。
  4. 大神：核心是沉淀方法论。开创领域（如 Linux 之父 Linus, Unix 之父 Ken Thompson）。

2.2 核心素养：逻辑思维 (Logical Thinking)

  • 定义：正确、合理思考的能力。包括观察、分析、抽象、推理。
  • 乔布斯名言：“每个人都应该学习编程，因为它教你如何思考。”

3. 编程语言概论 (Programming Languages)

3.1 语言的演变（三大类）

这是编程史的常考点，理解抽象程度的提升过程：

  1. 机器语言（石器时代）：硬件直接识别的二进制指令 (0/1)。难读难写。
  2. 汇编语言（农业社会）：使用助记符（如 ADD, MOV）代替二进制。抽象度低，需关注底层硬件。
  3. 高级语言（服务型社会）：屏蔽机器细节，接近自然语言，抽象度高。

3.2 高级语言的分类

  • 面向过程 (Procedural)：
    • 核心：结构化，自顶向下，逐步求精。
    • 代表：C语言, Fortran。
    • 重点：利用顺序、选择、循环三种基本结构解决问题。
  • 面向对象 (Object-Oriented)：
    • 核心：类 (Class)、对象 (Object)、继承、多态。更贴近客观世界。
    • 代表：Java, C++, Python, C#。
  • 面向交互 (Interaction-Oriented)：
    • 核心：强调内容呈现与用户体验，多用于 Web/移动端。
    • 代表：HTML/CSS, JavaScript, PHP。

4. 语言特性与开发工具 (Features & Tools)

4.1 主流语言对比（了解即可）

  • C/C++：效率极高，底层开发首选，但指针和内存管理复杂。
  • Java：跨平台（JVM），生态完善，企业级应用首选。
  • Python：解释型，简洁易读，AI与数据分析首选（注意：缩进是语法的一部分）。
  • Web系 (PHP/JSP/ASP)：服务器端脚本，用于生成动态网页。

4.2 “工欲善其事，必先利其器”

  • 编辑器：Sublime Text, VS Code（轻量级）。
  • IDE (集成开发环境)：Eclipse, Visual Studio（功能强大，集成调试/构建）。
  • 调试神器：浏览器 F12 开发者工具（Web开发必备）。

5. 编程基础 (Programming Basics) —— 考试重难点

5.1 数据存储基础

  • 二进制：计算机物理实现的必然选择（高低电平 $\rightarrow$ 1/0）。
  • 存储单位换算：
    • 位 (bit)：最小单位。
    • 字节 (Byte)：1 Byte = 8 bits。
    • 换算坑点：计算机内部按 1024 (2^10) 进位，而硬盘厂商通常按 1000 进位。这就是为什么买的 1TB 硬盘实际只有约 931GB 的原因。

5.2 变量与常量

  • 常量 (const)：程序运行期间不可改变的数据（如 1, 'A', 3.14）。
  • 变量 (variable)：先声明，后使用。类型 + 名称（如 int a;）。

5.3 基本数据类型

  1. 整型 (Integer)：
    • int, short, long。
    • Signed vs Unsigned：signed（默认）有正负，unsigned 无符号（只能表示非负数，但范围扩大一倍）。
  2. 字符型 (Character)：
    • char。
    • ASCII 码表（必背）：'0'-'9'，'A'-'Z'，'a'-'z' 的顺序。C99标准开始，字符也是一种整数。
  3. 浮点型 (Float Point)：
    • float (单精度), double (双精度)。
    • 精度陷阱：浮点数存储是近似值（如 123.456789 可能会存成 123.456787），比较大小时不能直接用 ==。

5.4 运算符与表达式（易错点）

  1. 算术运算符：+, -, *, /, %。
    • 除法坑点：整数除以整数结果还是整数（截断小数）。例：5/2 结果是 2，而不是 2.5。要得到 2.5 需写成 5.0/2。
    • 取模坑点：% 左右两边必须是整数。
  2. 赋值运算符：=, +=, -= 等。
    • 截断与溢出：将大范围数赋值给小范围变量（如 int 赋给 short）会发生数据丢失（截断）。
  3. 自增/自减：++, --。
    • i++ (后置)：先使用 i 的值，再 +1。
    • ++i (前置)：先 +1，再使用 i 的值。
  4. 逻辑运算符：
    • && (与), || (或), ! (非)。
    • 短路特性（重要考点）：
      • a && b：如果 a 为假，b 不会被执行。
      • a || b：如果 a 为真，b 不会被执行。
  5. 位运算符：&, |, ^ (异或), ~ (取反), <<, >>。直接对二进制位操作。

5.5 关系运算符的“天坑”

  • == vs =：
    • == 是判断相等。
    • = 是赋值。
    • 经典Bug：if (a = 4) 永远为真（除非赋0），且改变了 a 的值。请务必区分！

5.6 三大基本控制结构

任何复杂的程序都可以由这三种结构组合而成（Dijkstra 理论）：

  1. 顺序结构：按代码书写顺序执行。
  2. 选择结构：if, switch。
  3. 循环结构：for, while, do-while。

6. 编码风格与规范 (Styles & Guidelines)

6.1 为什么风格很重要？

  • 代码是写给人看的，顺便给机器运行。
  • 规范的代码能减少 Bug，提高维护性（团队协作基础）。

6.2 核心原则

  1. 清晰第一：不要为了微小的效率牺牲清晰度。
  2. 简单即快：Keep it simple to make it faster.
  3. 先对后快：Make it right before you make it faster.

6.3 命名与格式

  • 使用有意义的变量名（避免 a, b, c 满天飞）。
  • 合理的缩进与空格。
  • IOCCC大赛：那是反面教材（混乱代码大赛），工作中千万别学！