武健

計(jì)算生活

生活能夠“計(jì)算”嗎？這個(gè)問題如果能夠展開，會(huì)出現(xiàn)很多類似的困惑。例如，人的感情能計(jì)算嗎？人際關(guān)系能計(jì)算嗎？直覺能計(jì)算嗎？人生能計(jì)算嗎？……

計(jì)算：如果是指以狹義的數(shù)字的方法來運(yùn)算生活中的每一件事情。以現(xiàn)狀看，這會(huì)比較困難的。不過“計(jì)算”的含義不僅是數(shù)學(xué)概念，在字典中列出的有：①通過數(shù)學(xué)方法根據(jù)已知數(shù)求得未知數(shù)。②考慮；籌劃。③暗中謀劃。后兩種意思更廣泛一些。

面對(duì)生活、面對(duì)問題的思考與籌劃是每個(gè)人都會(huì)有的。在許多簡(jiǎn)單問題面前，我們可能會(huì)占用的思維很少，揮手之間就能拿定主意；面對(duì)復(fù)雜的問題，可能需要反復(fù)斟酌，思考再思考，在深思熟慮后才能拿定主意……問題解決，需要人的思維，需要有一定的思考。

每個(gè)人在思考時(shí)，都是在盡力發(fā)掘事物背后的規(guī)律，尋求相應(yīng)的行動(dòng)規(guī)則和準(zhǔn)則，提出可行的解決方法與步驟。人們會(huì)根據(jù)自己的理解、規(guī)定和認(rèn)識(shí)，把握與描述事物的規(guī)律，以事物的結(jié)構(gòu)、關(guān)系、程序?yàn)橹饕繕?biāo)，得到最終的方法。面對(duì)問題時(shí)，很多人習(xí)慣從解決問題的具體方法與手段入手，首先考慮如何把問題解決了。第一位想的是方法與手段，尤其是以前不曾遇到過的新問題時(shí)，更加關(guān)心自己的解決方法。當(dāng)我們?cè)诜e累了若干經(jīng)驗(yàn)后，再遇到類似的問題時(shí)，會(huì)逐步升級(jí)，關(guān)注到方法、步驟背后存在的一般性的規(guī)律和規(guī)則了。在生活中，如果我們超越了解決方法與步驟，就開始進(jìn)入到熟練狀態(tài)，從茫然無知的新手狀態(tài)逐步過渡到輕車熟路的熟練狀態(tài)。如何縮短這個(gè)過程，是人生中的大問題。

將諸多小事中的行動(dòng)規(guī)則明確出來，有助于以后的活動(dòng)?？s短從生手到精通的過程，這也是生活算法的作用與意義。

形式

生活算法是一種形式的行動(dòng)規(guī)則。

人們發(fā)現(xiàn)任何復(fù)雜的算法都可以由順序結(jié)構(gòu)、分支（選擇）結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種基本結(jié)構(gòu)組成。因此，我們構(gòu)造一個(gè)算法的時(shí)候，也僅以這三種基本結(jié)構(gòu)作為“建筑單元”。用這樣的“建筑單元”就可以把復(fù)雜的問題變得簡(jiǎn)單化。

正因?yàn)檎麄€(gè)算法都是由三種基本結(jié)構(gòu)組成的，就像用模塊構(gòu)建的一樣。所以結(jié)構(gòu)清晰，易于正確性驗(yàn)證，易于糾錯(cuò)，這種方法就是結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法。

1.算法的順序結(jié)構(gòu)

順序就是按照一定的次序，一步步地解決問題。例如，每天早晨起床前后的活動(dòng)是：起床→刷牙→洗臉→吃飯→上學(xué)。在順序結(jié)構(gòu)中，有些環(huán)節(jié)是可以改變前后次序的，而有些環(huán)節(jié)則必須按次序執(zhí)行。例如，“刷牙”和“洗臉”兩個(gè)環(huán)節(jié)是可以改變先后次序的，但是“起床”、“上學(xué)”兩個(gè)環(huán)節(jié)中必然是先“起床”后“上學(xué)”，生活中是不會(huì)出現(xiàn)先“上學(xué)”后“起床”的。

順序是最基本的算法形式。

2.分支結(jié)構(gòu)

一部分問題在不同的條件下會(huì)有著不同的解決步驟和方法，這就是分支結(jié)構(gòu)。在生活中的“選擇”、“判斷”都是典型的分支結(jié)構(gòu)。

例如，打算明天去公園玩，但如果天氣不好，那只好在家中看電視。這個(gè)過程可以表示成為下頁(yè)圖1。

分支是人重要的思維模式之一。

3.循環(huán)結(jié)構(gòu)

由于沒有達(dá)到條件而不停地重復(fù)做同一事情，這樣的過程就是一種循環(huán)結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們也經(jīng)常會(huì)碰到這樣的事情。例如，在跳繩測(cè)試中，會(huì)以時(shí)間為限。還沒有到時(shí)間之前，需要不停地跳下去（如圖2）。

在算法中，順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)并不彼此孤立。三種基本結(jié)構(gòu)既可以并列，也可以相互包含，在循環(huán)中常常伴有條件分支和順序結(jié)構(gòu)，條件分支結(jié)構(gòu)中也常常伴有循環(huán)和順序結(jié)構(gòu)。正是這三種基本結(jié)構(gòu)按照不同的結(jié)構(gòu)組成了不同的算法。

4.模塊化的基本思路

算法經(jīng)常是環(huán)環(huán)相扣的模塊化的結(jié)構(gòu)。模塊化其實(shí)就是把一個(gè)大的問題按一定的分類方式分成若干個(gè)小問題，直到問題被分解到最簡(jiǎn)單、最單一的結(jié)構(gòu)，就好像是搭積木一樣。

例如，前面所說的起床后的活動(dòng)，可以分為起床、刷牙、洗臉、吃飯、上學(xué)幾個(gè)順序，這樣就把一個(gè)復(fù)雜的程序分解成為若干個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單一些的部分了。如果需要再進(jìn)一步的細(xì)化，那么我們就要把這些列舉出來的部分再進(jìn)一步細(xì)分，如可將洗臉這一個(gè)部分再分解為下列幾個(gè)動(dòng)作序列：①拿毛巾；②洗毛巾；③擰干毛巾；④擦臉；⑤洗毛巾；⑥擰干毛巾；⑦放毛巾。

有了生活算法的順序、分支、循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)從頂及底的設(shè)計(jì)思路，利用模塊化的設(shè)計(jì)方法就可以分析與設(shè)計(jì)生活中的算法。這樣設(shè)計(jì)出來的解決方案將會(huì)是從全局的角度來思考的、整體的解決方案。

關(guān)系

生活算法是以算法的視角來反思生活中的問題解決，它直接面對(duì)生活中的諸多大、小事宜，與程序設(shè)計(jì)中的算法既有相似也有不同。

與計(jì)算機(jī)的“程序—算法“的過程類似，生活算法強(qiáng)調(diào)“過程—算法”。一般需要從程序、過程中歸納、總結(jié)算法，再用算法來指導(dǎo)計(jì)算機(jī)程序、問題解決過程。它們共同具備算法的五個(gè)重要特征：①有窮性：都必須保證執(zhí)行有限步聚之后結(jié)束。②確切性：每一步驟必須有確切的定義，不能有無法操作的二義性。③輸入：有0個(gè)或多個(gè)輸入。④輸出：對(duì)計(jì)算機(jī)來說會(huì)有一個(gè)或多個(gè)輸出，對(duì)于生活算法來說會(huì)有一個(gè)或多個(gè)結(jié)果。⑤可行性：原則上能夠精確地運(yùn)行。

同時(shí)，生活算法與程序設(shè)計(jì)算法也有很多不同：①呈現(xiàn)形式不同。計(jì)算機(jī)算法是以計(jì)算機(jī)程序、偽代碼、流程圖等為主要表現(xiàn)形式；生活算法因其面向生活，因此以自然語言、圖表、流程圖等為主要表現(xiàn)形式。②面對(duì)的范疇不同。計(jì)算機(jī)算法是面對(duì)利用計(jì)算機(jī)解決問題；生活算法面對(duì)生活，是人在生活中解決問題的。③實(shí)施對(duì)象不同。程序設(shè)計(jì)算法的主體是計(jì)算機(jī)，最終編寫的程序?qū)⒃谟?jì)算機(jī)得以運(yùn)行；生活算法的實(shí)施主體是人，生活算法所表現(xiàn)的方法與步驟將在生活中一步步地落實(shí)。

對(duì)于信息技術(shù)課來說，如果能從“生活算法”的角度來審視現(xiàn)行課程的內(nèi)容。在中小學(xué)是以發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的操作、使用計(jì)算機(jī)解決問題為主的，如畫圖軟件、Word、PowerPoint等。這些計(jì)算機(jī)操作、技術(shù)應(yīng)用型的課程都能以算法的思路來重新整理其教學(xué)目標(biāo)。工具軟件的操作、應(yīng)用強(qiáng)調(diào)其問題解決的方法與步驟，其背后的生活算法是程序算法的具體映射。計(jì)算機(jī)課中的編程部分與軟件操作部分實(shí)際上成為了一個(gè)整體關(guān)系。

從這個(gè)角度看，信息技術(shù)課程現(xiàn)有的內(nèi)容實(shí)際上是一個(gè)有結(jié)構(gòu)的整體（如圖3）。

其中畫圖、Word、PowerPoint、Flash，甚至包括Excel等軟件的操作均有過程—算法的含義，而應(yīng)用軟件的問題解決背后也有生活算法，也是算法思想的具體落實(shí)。其中程序設(shè)計(jì)的算法是更抽象的，而生活算法相對(duì)更具體、更情境化。endprint