计算机程序的思维逻辑 (1) - 数据和变量

程序大概是怎么回事

 

计算机就是个机器，这个机器主要由CPU、内存、硬盘和输入输出设备组成。计算机上跑着操作系统，如Windows或Linux，操作系统上运行着各种应用程序，如Word, QQ等。

 

操作系统将时间分成很多细小的时间片，一个时间片给一个程序用，另一个时间片给另一个程序用，并频繁地在程序间切换。不过，在应用程序看来，整个机器资源好像都归他使，操作系统给他提供了这种假象。

 

对程序员而言，我们写程序，基本不用考虑其他应用程序，我们想好怎么做自己的事就可以了。

 

应用程序看上去能做很多事情，能读写文档，能播放音乐，能聊天，能玩游戏，能下围棋 ......

 

但本质上，计算机只会执行预先写好的指令而已，这些指令也只是操作数据或者设备。所谓程序，基本上就是告诉计算机要操作的数据和执行的指令序列， 即对什么数据做什么操作。

 

比如说：

• 读文档，就是将数据从磁盘加载到内存，然后输出到显示器上

• 写文档，就是将数据从内存写回磁盘。

• 播放音乐，就是将音乐的数据加载到内存，然后写到声卡上。

• 聊天，就是从键盘接收聊天数据，放到内存，然后传给网卡，通过网络传给另一个人的网卡，再从网卡传到内存，显示在显示器上。

基本上，所有数据都需要放到内存进行处理，程序的很大一部分工作就是操作在内存中的数据。

 

本文主要就说说这个"数据"。（以Java为例）

 

数据

 

数据是什么？数据在计算机内部都是二进制，不方便操作，为了方便操作数据，高级语言引入了"数据类型"和"变量"的概念。

 

数据类型

 

数据类型用于对数据归类，方便理解和操作，对Java语言而言，有如下基本数据类型：

 

• 整数类型：有四种整型 byte/short/int/long，分别有不同的取值范围

• 小数类型 ：有两种类型 float/double，有不同的取值范围和精度

• 字符类型：char，表示单个字符

• 真假类型：boolean，表示真假

基本数据类型都有对应的数组类型，数组表示固定长度的同种数据类型的多条记录，这些数据在内存中挨在一起存放。

 

比如说，一个自然数可以用一个整数类型数据表示，100个连续的自然数可以用一个长度为100的整数数组表示。一个字符用一个char表示，一段文字可以用一个char数组表示。

 

Java是一个面向对象的语言，除了基本数据类型，其他都是对象类型 ，对象到底是什么呢？

 

简单的说，对象是由基本数据类型、数组和其他对象组合而成的一个东西，以方便对其整体进行操作。

 

比如说，一个学生对象，可以由如下信息组成：

 

• 姓名：一个字符数组

• 年龄：一个整数

• 性别：一个字符

• 入学分数：一个小数

日期在Java中也是一个对象，内部表示为整形long。

 

就像世界万物的组成，都是由元素周期表中的108个基本元素组成的，基本数据类型就相当于化学中的基本元素，而对象就相当于世界万物。

 

变量

为了操作数据，需要把数据存放到内存中，所谓内存在程序看来就是一块有地址编号的连续的空间，放到内存中的某个位置后，为了方便地找到和操作这个数据，需要给这个位置起一个名字。编程语言通过变量这个概念来表示这个过程。

 

声明一个变量，比如 int a其实就是在内存中分配了一个空间，这个空间存放int数据类型，a指向这个内存空间所在的位置，通过对a操作即可操作a指向的内存空间，比如a=5这个操作即可将a指向的内存空间的值改为5。

 

之所以叫变量，是因为它表示的是内存中的位置，这个位置存放的值是可以变化的。

 

虽然变量的值是可以变化的，但名字是不变的，这个名字应该代表程序员心目中这块内存位置的意义，这个意义应该是不变的，比如说这个变量int second表示时钟秒数，在不同时间可以被赋予不同的值，但它表示的就是时钟秒数。之所以说应该是因为这不是必须的，如果你非要起一个变量名叫age但赋予它身高的值，计算机也拿你没办法。

 

重要的话再说一遍！变量就是给数据起名字，方便找不同的数据，它的值可以变，但含义不应变。再比如说一个合同，可以有四个变量：

 

* first_party: 含义是甲方

* second_party: 含义是乙方

* contract_body: 含义是合同内容

* contract_sign_date: 含义是合同签署日期

 

这些变量表示的含义是确定的，但对不同的合同，他们的值是不同的。

 

初学编程的人经常使用像a,b,c,hehe,haha这种无意义的名字，给变量起一个有意义的名字吧！

 

通过声明变量，每个变量赋予一个数据类型和一个有意义的名字，我们就告诉了计算机我们要操作的数据。

 

有了数据，怎么对数据进行操作呢？

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