23、算法进阶：编程范式与新算法设计

算法进阶：编程范式与新算法设计

1. 编程范式概述

编程范式是实现算法的不同方式，常见的有三种标准编程范式可用于实现各类算法，分别是过程式编程、面向对象编程和流编程。

2. 过程式编程

过程式编程，也称为命令式编程，主要关注定义线性过程或一系列编程语句。其关键特性是将功能划分为小的、离散的、可重用的模块，这些模块被称为过程（子程序或函数），它们有自己的作用域、输入和输出。程序从一个单一的控制点或入口点开始执行，调用已声明的过程，而这些过程又可能调用其他过程。

过程式编程是早期的“高级编程范式”，相较于底层的机器代码，它更为常见和易于理解。许多新的编程范式（如面向对象编程）和现代商业编程语言（如 C++、Java 和 C#）都是基于过程式编程的原则构建的。

所有算法最初都使用 Ruby 编程语言以过程式编程范式实现，选择这种方式是为了使算法实现具有最大的可移植性。许多语言都支持过程式范式，过程式代码示例也易于移植到流行的范式，如面向对象和函数式编程。

例如，在 Ruby 中使用过程式编程范式实现遗传算法的示例可参考相关代码。

3. 面向对象编程

面向对象编程（OOP）范式关注将问题建模为具有属性和行为（数据和方法）的对象，并通过消息传递（调用其他对象的方法）与其他实体进行交互。对象开发者定义类或模板，然后实例化或构造对象并在程序中使用。

对象可以继承其他对象的部分或全部属性和行为，实现特定的模块化重用。对象可以被视为其父类型（继承树中的对象），从而允许在程序中使用或应用对象，而调用者无需了解对象内部的具体行为或数据。这种特性称为多态性，它利用了对象内部属性