Question

编程中总是在调用计算机的基本指令。如果完全用基础指令来说明所有的操作，代码将超乎想象的冗长。IBM前总裁小沃森的自传中就提到，他看到一位工程师想要做乘法运算，输入程序用的打孔卡叠起来有1.2米高。幸好，程序员渐渐发现，许多特定的指令组合会重复出现。如果能在程序中复用这些代码，则可以节省很多工作量。复用代码的关键是封装（Packaging），即把执行特殊功能的指令打包成一个程序块，然后给这个程序块起个容易查询的名字。如果需要重复使用这个程序块，则可以简单地通过名字调用。就好像食客在点菜时，只需告诉厨师做“鱼香肉丝”，而不需要具体说明要多少肉、多少调料、烹制多久一样。刚才提到的操作系统，就是将一些底层的硬件操作组合封装起来，供上层的应用程序调用。当然，封装是有代价的，它会消耗计算机资源。如果使用的是早期的计算机的话，封装和调用的过程会非常耗时，最终得不偿失。

封装代码的方式也有很多种。根据不同的方式，程序员写程序时要遵循特定的编程风格，如面向过程编程、面向对象编程和函数式编程。用更严格的术语来说，每种编程风格都是一种编程范式（Programming Paradigm）。编程语言开始根据编程范式区分出阵营，面向过程的C语言、面向对象的Java语言、面向函数的Lisp语言等。任何一种编程范式编写出来的程序，最终都会翻译成上面所述的简单功能组合。所以编程的需求总是可以通过多种编程范式来分别实现，区别只在于这个范式的方便程度而已。由于不同的范式各有利弊，所以现代不少编程语言都支持多种编程范式，以便程序员在使用时取舍。Python就是一门多范式语言。某一范式的代表性语言，也开始在新版本中支持其他范式。原本属于面向对象范式的Java语言，就在新版本中也开始加入函数式编程的特征。

编程范式是学习编程的一大拦路虎。对于一个程序员来说，如果他熟悉了某一种编程范式，那么他就能很容易地上手同一范式的其他编程语言。对于一个新手来说，一头扎进Python这样的多范式语言，会发现同一功能有不同的实现风格，不免会感到困惑。一些大学的计算机专业课程，选择了分别讲授代表性的范式语言，比如C、Java、Lisp，以便学生在未来学习其他语言时有一个好的基础。但这样的做法，会将学习过程拉得很漫长。在我看来，Python这样的多范式语言提供了一个对比学习多种编程范式的机会。在同一语言框架下，如果程序员能清晰地区分出不同的编程范式，并了解各自的利弊，将起到事半功倍的效果。这也是本书中想要做到的，从面向过程、面向对象、函数式三种主流范式出发，在一本书的篇幅内学三遍Python。这样的话，读者将不止是学会了一门Python语言，还能为未来学习其他语言打好基础。

学习了包括Python在内的任何一门编程语言后，就打开了计算机世界的大门。通过编程，你几乎可以发挥出计算机所有的功能，给创造力提供了广阔的施展空间。想到某个需求，比如统计金庸小说中的词频，自己就能写程序解决。有了不错的想法，例如想建立一个互助学习的网站，也可以立即打开电脑动手编写。一旦学会了编程，你会发现，软件主要比拼的就是大脑和时间，其他方面的成本都极为低廉。编写出的程序还会有许多回报。可以是经济性的回报，比如获得高工资，比如创立一家上市的互联网企业。也可以是声誉性的回报，比如做出了很多人喜爱的编程软件，比如攻克了困扰编程社区的难题等。正如《黑客与画家》一书中所说，程序员是和画家一样的创作者。无穷的创造机会，正是编程的一大魅力所在。

编程是人与机器互动的基本方式。人们通过编程来操纵机器。从18世纪的工业革命开始，人们逐渐摆脱了手工业的生产方式，开始转向机器生产。机器最开始用于棉纺工业，一开始纺出的纱线质量比不上手工纺制的。但机器可以昼夜工作，不知疲倦，产量也是惊人。因此，到了18世纪末，全球大部分的棉布都变成了机器生产。如今，机器在生活中已经屡见不鲜。人工智能这样的“软性机器”，也越来越多地进入生产和生活。工人用机器来制造手机、医生操纵机器来进行微创手术、交易员用机器进行高频的股票交易。残酷一点讲，对机器的调配和占有能力，将会取代血统和教育，成为未来阶级区分的衡量标准。这也是编程教育变得越来越重要的原因。

机器世界的变化，正在改变世界的工作格局。重复性工作消亡，程序员的需求量却在不断加大。很多人都在自学编程，以便跟上潮流。幸好，编程也变得越来越简单。从汇编语言，到C语言，再到Python语言，编程语言越来越亲民。以Python为例，在丰富的模块支持下，一个功能的实现只需要寥寥几个接口的调用，不需要费太多工夫。我们之前所说的封装，也是把功能给打包成规范的接口，让别人用起来觉得简单。编程用精准的机器为大众提供了一个规范化的使用接口，无论这个接口是快速安全的支付平台，还是一个简单快捷的订票网站。这种封装和接口的思维反映在社会生活的很多方面。因此，学习编程也是理解当代生活的一个必要步骤。