课程 3：逐步求精

逐步求精：逐步求精是一种将复杂问题逐层细化、逐步完善解决方案的编程思想。先写出高层次的伪代码或主要步骤，再逐步将每一步细化为具体实现。
抽象化：抽象化是通过分离信息和细节来管理复杂性，以便专注于相关概念的行为。将抽象化理解为不同级别的细节和复杂性，理解抽象化复杂性以更有效地解决问题的重要性。
- 高层次抽象：关注"做什么"而不是"怎么做"，用简单的概念描述复杂的行为。
- 低层次抽象：关注具体的实现细节，用精确的指令描述每个步骤。
- 抽象层次：从最抽象的目标开始，逐层向下细化，直到可以用具体代码实现。

举例：

任务目标：让Karel把房间里的所有beeper清理干净。

清理前

清理后

Karel清理房间的不同抽象层次

# 最高抽象层次：目标描述
清理房间中的所有beeper

# 中等抽象层次：主要步骤
def main():
    清理当前行
    while 还有更多行:
        移动到下一行
        清理当前行

# 较低抽象层次：具体函数
def clean_current_row():
    while front_is_clear():
        if beepers_present():
            pick_beeper()
        move()

# 最低抽象层次：基本指令
move()
turn_left()
pick_beeper()

逐步求精分解思路：

1.清理当前行

2.移动到下一行

3.清理当前行

4.重复

# 高层次伪代码
def main():
    清理当前行
    while 左侧有路:
        移动到下一行
        清理当前行

# 细化每一步
def main():
    清理当前行
    while 左侧有路:
        移动到下一行并向西
        清理当前行
        if 右侧有路:
            移动到下一行并向东
            清理当前行
        else:
            转身

# 进一步细化为具体函数
def main():
    clean_current_row() # 防止栅栏柱错误
    while left_is_clear():
        reposition_for_row_to_west()
        clean_current_row()
        if right_is_clear():
            reposition_for_row_to_east()
            clean_current_row()
        else:
            turn_around()

# 细化子任务:清理当前行
def clean_current_row():
    while front_is_clear():
        if beepers_present():
            pick_beeper()
        else:
            move()
    # 防止栅栏柱错误：确保清理完当前行后，Karel在最后一个角落收集beeper
    if beepers_present():
        pick_beeper()

# 细化子任务:移动到下一行并向西
def reposition_for_row_to_west():
    turn_left()
    move()
    turn_left()

# 细化子任务:移动到下一行并向东
def reposition_for_row_to_east():
    turn_right()
    move()
    turn_right()

# 细化子任务:向右转
def turn_right():
    for i in range(3):
        turn_left()

# 细化子任务:向后转
def turn_around():
    turn_left()
    turn_left()

好处：逐步求精和抽象化有助于：
- 理清思路：通过分层思考，将复杂问题分解为可管理的部分。
- 降低编程难度：每次只关注一个抽象层次，避免被细节淹没。
- 提升代码可读性：高层次的抽象让代码意图更清晰。
- 提高可维护性：模块化的设计便于修改和扩展。
- 管理复杂性：通过分离信息和细节，专注于相关概念的行为。

温馨提示：编程时遇到复杂问题，不要急于写代码，先用逐步求精和抽象化的方法理清思路，从高层次抽象开始，逐层细化，再动手实现。