知行编程网知行编程网  2022-04-28 19:00 知行编程网 |  隐藏边栏 |   抢沙发 |  35 
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程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点转自 | 量子位

编程这件事，光有理论是不够的，动手实践是必修课。
不过，从什么项目入手，往往让人犯了难。
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点
如果你还在纠结，应该拿什么项目来开始自己的编程练习，不妨来看看这份“程序员都应该尝试的挑战性项目”清单。
这是田纳西大学助理教授奥斯汀·亨利（Austin Z. Henley）结合自身经验，给出的良心推荐。不仅总结了知识要点，让你在学习中有的放矢，还贴心整理了拓展阅读资料。
你可以多次构建这些项目，每次从中收获新的知识。
每当我不知道该拿什么练手，或者想学习一种新的编程语言或框架时，我就会从以下项目中选择一种开始coding：


   每个程序员都应该尝试的挑战性项目

文本编辑器

不使用GUI框架中内置的文本框组件，要如何搭建支持光标移动、选择、插入和删除操作的文本框？
这个项目中，存在两个主要挑战：

  • 如何将文本文档存储在内存中

  • 学习文本光标在流行的编辑器中的行为

不要小看这些基础的功能，其中有许多细节值得注意。比如当光标位于文本当中，按下向上箭头，光标会移动到何处？
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点
△图源：Austin Z. Henley
如果你觉得这太简单，还有进阶测试：

  • 撤销/重做

  • 自动换行

最后总结一下知识要点：

  • 用于存储文本的数据结构：数组，rope，gap buffer，piece table

  • 文本光标的行为和实现

  • 撤销/重做的设计模式：记忆，命令

  • 分离文本视觉和记忆的抽象

别忘了还有拓展阅读哟：
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点


2D游戏-太空侵略者

即使是最简单的游戏也需要考虑数据结构和设计模式。
在这个项目中，你的任务是从头到尾实现一个定义明确的游戏。最好使用SDL，SFML，PyGame这样的2D图形库。
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点
△图源：Austin Z. Henley
第一步，创建对象移动的效果。
第二步，了解有关游戏循环的所有信息。游戏实际上是在绘图、获取用户输入和处理游戏逻辑之间循环。
第三步，处理用户输入。
第四步，学习如何创建和管理所有游戏对象及其状态。比如如何生成动态数量的敌人。
第五步，学习如何应用游戏的逻辑。子弹头位置何时更新？什么时候会有更多敌人出现在屏幕上？怎么判定敌人被干掉了？游戏何时结束？
甚至，在进阶阶段，你还可以考虑引入AI，来制造更加“智能”的敌人。


编译器-Tiny BASIC

从头开始编写一种非常小的类似于BASIC的语言编译器，然后将其编译为任何其他语言。比如，用Python编写可以输出C#代码的Tiny BASIC编译器。
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点
△图源：Austin Z. Henley
知识点：

  • 词法分析

  • 句法分析

  • 递归下降解析

  • 抽象语法树

  • 语义分析

  • 优化passes

  • 代码生成


迷你操作系统

从这个项目开始，难度就加大了。
操作系统依赖于硬件，因此入门门槛比较高。但这个项目可以帮助你更好地理解计算机底层都发生了什么。
作者亨利推荐了一本免费电子书《使用Rust构建RISC-V操作系统》作为入门教材（地址见文末）。
程序员必练六大项目：从数据结构到操作系统，计算机教授为你画重点
△图源：Austin Z. Henley
知识点：

  • 交叉编译

  • Bootloading

  • BIOS中断

  • x86模式

  • 内存管理和分页

  • 排程（Scheduling）

  • 文件系统

如果以上四个项目，你都觉得so easy，那么就来尝试一下最后这两个高难度项目吧。


电子表格

电子表格应用程序（如Excel）将文本编辑器和编译器的挑战结合在了一起。
在这个项目中，你需要学会如何在内存中表示单元格内容，并实现用于方程式的编程语言解释器。


电子游戏机模拟器

这是一个操作系统+编译器的二合一挑战项目。
挑战内容是，编写一个虚拟机，让虚拟机可以像真实的CPU和其他硬件组件一样运行。
亨利的建议，是从简单的虚拟控制台入手，比如CHIP-8。


   网友建言献策

博客一出，在Hacker News、Reddit上受到了广大码农们的欢迎。
有网友说：
这些项目能让我接触到完全不同的领域和问题，比我日常的工作更能激励我。
并且，网友们纷纷建言献策，又推举出好几个优质上手项目：

  • 从零搭建数据库

  • 光线追踪器

  • 矢量图形编辑器

  • 图像解码器

  • 网页聊天室

  • pi计算器的位数

  • 通用终端实用程序（如grep）

  • FTP客户端和服务器

所以，这些项目是否激发了你的灵感？
Talk is cheap. Show me the code. 快动手练起来吧~


   传送门

博客地址：
http://web.eecs.utk.edu/~azh/blog/challengingprojects.html
Hacker News讨论（内含更多项目推荐）：
https://news.ycombinator.com/item?id=21790779
《使用Rust构建RISC-V操作系统》：
http://osblog.stephenmarz.com/index.html
<pre style="letter-spacing: 0.544px;"><section style="margin-right: 8px;margin-left: 8px;white-space: normal;color: rgb(0, 0, 0);font-family: -apple-system-font, system-ui, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;letter-spacing: 0.544px;text-align: center;widows: 1;line-height: 1.75em;"><strong><span style="letter-spacing: 0.5px;font-size: 14px;"><strong style="font-size: 16px;letter-spacing: 0.544px;"><span style="letter-spacing: 0.5px;">—</span></strong>完<strong style="font-size: 16px;letter-spacing: 0.544px;"><span style="letter-spacing: 0.5px;font-size: 14px;"><strong style="font-size: 16px;letter-spacing: 0.544px;"><span style="letter-spacing: 0.5px;">—</span></strong></span></strong></span></strong></section><section style="white-space: normal;font-family: -apple-system-font, system-ui, "Helvetica Neue", "PingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;letter-spacing: 0.544px;text-align: center;widows: 1;color: rgb(255, 97, 149);"><section powered-by="xiumi.us"><section style="margin-top: 15px;margin-bottom: 25px;opacity: 0.8;"><section><section style="letter-spacing: 0.544px;"><section powered-by="xiumi.us"><section style="margin-top: 15px;margin-bottom: 25px;opacity: 0.8;"><section><section style="margin-right: 8px;margin-bottom: 15px;margin-left: 8px;padding-right: 0em;padding-left: 0em;color: rgb(127, 127, 127);font-family: sans-serif;font-size: 12px;line-height: 25.5938px;letter-spacing: 3px;"><span style="color: rgb(0, 0, 0);"><strong><span style="font-size: 16px;font-family: 微软雅黑;caret-color: red;">为您推荐</span></strong></span></section><p style="margin-right: 8px;margin-bottom: 5px;margin-left: 8px;padding-right: 0em;padding-left: 0em;min-height: 1em;color: rgb(127, 127, 127);font-family: sans-serif;font-size: 12px;line-height: 1.75em;letter-spacing: 0px;">AI有假？普林斯顿计算机教授炮轰“伪AI”<br  /></p><p style="margin-right: 8px;margin-bottom: 5px;margin-left: 8px;padding-right: 0em;padding-left: 0em;min-height: 1em;color: rgb(127, 127, 127);font-family: sans-serif;font-size: 12px;line-height: 1.75em;letter-spacing: 0px;">网传饶毅举报多位学者论文造假？官方回应了<br  /></p><p style="margin-right: 8px;margin-bottom: 5px;margin-left: 8px;padding-right: 0em;padding-left: 0em;min-height: 1em;color: rgb(127, 127, 127);font-family: sans-serif;font-size: 12px;line-height: 1.75em;letter-spacing: 0px;">阿里如何抗住90秒100亿？看这篇你就明白了！<br  /></p><p style="margin-right: 8px;margin-bottom: 5px;margin-left: 8px;padding-right: 0em;padding-left: 0em;min-height: 1em;color: rgb(127, 127, 127);font-family: sans-serif;font-size: 12px;line-height: 1.75em;letter-spacing: 0px;">深度学习必懂的13种概率分布<br  /></p><p style="margin-right: 8px;margin-bottom: 5px;margin-left: 8px;padding-right: 0em;padding-left: 0em;min-height: 1em;color: rgb(127, 127, 127);font-family: sans-serif;font-size: 12px;line-height: 1.75em;letter-spacing: 0px;">担心美国政府限制，Github考虑在华设立子公司<br  /></p></section></section></section></section></section></section></section></section>

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这个人很懒，什么都没写

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