考慮到計算機科學(xué)領(lǐng)域的廣闊增長，想要辨識現(xiàn)代計算機科學(xué)到底包含了什么，成為一件有挑戰(zhàn)性的事。

我們專業(yè)參與了這場辯論， 所以我整合了一下自己的想法來解答這個問題“每一個 CS 專業(yè)的學(xué)生應(yīng)當(dāng)知曉哪些事？”

我嘗試從四個方面來回答這個問題：

• 學(xué)生應(yīng)當(dāng)怎樣才能獲得好的工作？
• 學(xué)生應(yīng)當(dāng)怎樣才能得以終生雇傭？
• 學(xué)生應(yīng)當(dāng)怎樣才能進入研究生院？
• 學(xué)生應(yīng)當(dāng)怎樣才能造福社會？

下面我會把自己的想法分為現(xiàn)代計算機領(lǐng)域的一般性原則和具體建議兩部分來寫。

計算機專業(yè)學(xué)生：請隨意把本文當(dāng)作自學(xué)指南。

關(guān)于一些內(nèi)容增刪的建議請郵件或聯(lián)系我。

更新：謝謝大家的建議和提醒！我一收到就會將其整理到文檔中保持隨時更新。

作品集VS簡歷

自從從工程學(xué)和數(shù)學(xué)分離出來之后，計算機科學(xué)行業(yè)就開始依靠簡歷來雇傭畢業(yè)生。

一份簡歷無法說明程序員的能力。

每一個計算機專業(yè)的學(xué)生都應(yīng)當(dāng)建立自己的作品集。

作品集可以像個人博客一樣簡單，上面有每個項目或成就的帖子。更好些的話每個項目有其單獨頁面和可供公共瀏覽的代碼（也許是托管到 Github 或者 Google Code 上）。

對開源代碼的貢獻應(yīng)當(dāng)給出鏈接和說明。

一份代碼作品集能夠使雇主直接評估雇員的能力。

而 GPA 和簡歷卻做不到。

教授應(yīng)該設(shè)計課題來使作品集更出彩，學(xué)生在課程結(jié)束時應(yīng)該花些時間做更新整理。

示例

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技術(shù)交流

在計算機科學(xué)界“獨狼”已然成為瀕危物種。

當(dāng)代計算機科學(xué)家必須練習(xí)與非程序員清晰且有說服力地表述自己的想法。

在小公司，程序員能否和管理層交流其想法能夠影響到公司的成敗。

不幸的是，為此單獨增加一個課程也并不能有什么改變（當(dāng)然一個合理的科技交流課程沒有壞處）。

應(yīng)當(dāng)在課堂上提供給學(xué)生更多的機會來讓他們通過口頭講演的方式展示自己工作和想法。

具體建議

我建議學(xué)生掌握一種演示工具，比如說 PowerPoint 或者（我最喜歡的）KeyNote。（抱歉，盡管我喜愛基于 LaTeX 的演示工具，它們還是過于靜態(tài)了）。

不過，要是想生成漂亮的數(shù)學(xué)文檔，LaTex 是無可比擬的。所有的技術(shù)課程的書面作業(yè)都應(yīng)該以 LaTex 的形式提交。

推薦閱讀

• by Zobel.
•  by Asher.
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•  by Knuth. (Warning: Experts only.)
• Notes on .
• Simon Peyton-Jones's advice on .
• My advice on .

一個工程核心

計算機科學(xué)不是完全的工程學(xué)。

但也相差無幾。

計算機科學(xué)家們終會發(fā)現(xiàn)他們是和工程師相互合作的。

計算機科學(xué)家和傳統(tǒng)的工程師需要說相同的語言——一種扎根于實分析、線性代數(shù)、概率論與物理學(xué)的語言。

計算機科學(xué)家理應(yīng)掌握物理學(xué)中的電磁學(xué)，但要達到這一點，他們還需掌握多元微積分（外加學(xué)習(xí)微分方程）。

在進行聲音仿真時，精通概率論和（通常還有）線性代數(shù)是極有益處的。在說明計算結(jié)果時，對統(tǒng)計學(xué)的深刻理解是無可替代的。

推薦閱讀

•  by Spivak.
•  by Wasserman.

Unix 哲學(xué)

計算機科學(xué)家應(yīng)當(dāng)習(xí)慣并且熟練使用計算處理的Unix 哲學(xué)。

Unix 哲學(xué)（不同于 Unix 本身）是一種注重語言學(xué)抽象和整合來達到預(yù)期的效果。

在實踐中，這意味著要習(xí)慣于命令行形式處理、文本文件配置和輕型IDE的軟件開發(fā)。

具體建議

考慮到 Unix 系統(tǒng)的流行度，當(dāng)今的計算機科學(xué)家應(yīng)當(dāng)熟練地掌握基本的 Unix 能力：

• 瀏覽和操作文件系統(tǒng)
• 使用管道進行組合操作
• 習(xí)慣于使用 emacs 和 vim 編輯文件
• 新建、修改和運行一個軟件項目的 Makefile 文件
• 編寫簡單的 shell 腳本

學(xué)生在不理解 Unix 哲學(xué)的強大能力時會抵制它。此時最好讓學(xué)生嘗試完成一些 Unix 有相對優(yōu)勢的有用的任務(wù)，比如：

• 找到指定目錄下占用空間最大的5個文件夾
• 找到計算機中重復(fù)的 MP3 文件（相同的文件內(nèi)容而不是文件名）
• 找到名字列表中姓名首字母是小寫的名字，并調(diào)整大小寫
• 找到第二個字母是 x，倒數(shù)第二個是 n 的英語單詞
• 把你的手機的聲音輸入經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳送到另一臺電腦的音響播放
• 把指定文件夾下的文件名中的空格替換為下劃線
• 報告指定 IP 地址接入 web 服務(wù)器的最近10個錯誤連接

推薦閱讀

•  by Kernighan and Pike.
•  by Kerrisk.
•  by Powers, Peek, O'Reilly and Loukides.
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系統(tǒng)管理

一些計算機科學(xué)家嘲笑系統(tǒng)管理是一件“IT”任務(wù)。

他們的想法是他們可以自學(xué)技術(shù)人員能做得到的所有事。

這是正確的（理論上是）。

然而計算機科學(xué)家能夠完全且安全地控制他們的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的這種態(tài)度是錯誤的。

軟件開發(fā)中很多任務(wù)不傳給系統(tǒng)管理員來做是最高效的。

具體建議

每個當(dāng)代的計算機科學(xué)家應(yīng)當(dāng)能夠：

• 安裝和管理 Linux 發(fā)行版
• 配置和編譯 Linux 內(nèi)核
• 使用 dig、ping 和 traceroute 命令來排解故障
• 編譯和配置 web 服務(wù)器，比如 apache
• 編譯和配置 DNS 守護進程，比如 bind
• 使用文本編輯器維護一個站點
• 切割和壓接網(wǎng)線

推薦閱讀

•  by Nemeth, Synder, Hein and Whaley.

編程語言

編程語言的興起與衰落是有周期的。

而一個程序員的職業(yè)生涯不應(yīng)如此。

盡管教授與獲得工作相關(guān)的語言很重要，學(xué)生能夠自學(xué)新的編程語言也同等重要。

學(xué)習(xí)怎樣學(xué)習(xí)新的編程語言的最好方式是學(xué)習(xí)多種編程語言和編程范例。

學(xué)習(xí)第n個語言的難度是第(n – 1)個的一半。

然而，要想真正理解編程語言，應(yīng)該自己實現(xiàn)一個。理想情況下，每個CS專業(yè)的學(xué)生都參加過編譯課程。至少，每個學(xué)生應(yīng)該實現(xiàn)一個注釋器。

特定語言

下面的編程語言涵蓋了編程范例和實際應(yīng)用：

• Racket;
• C;
• JavaScript;
• Squeak;
• Java;
• Standard ML;
• Prolog;
• Scala;
• Haskell;
• C++;
• Assembly.

Racket

Racket，作為功能全面的 Lisp 的方言，有著極簡單的語法。

對少部分的學(xué)生來說，這種語法是一種學(xué)習(xí)障礙。

不過坦率地講，如若學(xué)生覺得即使是暫時接受一種相異的語法規(guī)則也是很大的腦力障礙的話，他就缺乏從事計算機科學(xué)職業(yè)的靈敏心智。

Racket 豐富的宏系統(tǒng)和高階編程組件徹底打破了數(shù)據(jù)和代碼的分別。

如果教的合理，能夠充分發(fā)揮 Lisp 的魅力。

推薦閱讀

•  by Felleisen, Findler, Flatt and Krishnamurthi.
• .

ANSI C

C 是對硅的簡潔至極的抽象。

C 在嵌入式系統(tǒng)的編程中無可替代。

學(xué)習(xí) C 能提供對馮·諾依曼體系的深入理解，其程度沒有其他語言能比擬。

考慮到有缺陷的 C 編碼與普遍的緩沖區(qū)溢出安全隱患有著緊密的關(guān)系，程序員學(xué)習(xí)正確地編寫 C 程序是很重要的。

推薦閱讀

•  by Kernighan and Ritchie.

JavaScript

Javascript是動態(tài)、高級語言比如 Python、Ruby 和 Perl 的語義模型的一個很好的代表。

作為 web 原生語言，它的實用性優(yōu)勢是獨一無二的。

推薦閱讀

•  by Flanagan.
•  by Crockford.
•  by Herman.

Squeak

Squeak 是最純正的面向?qū)ο笳Z言 Smalltalk 的現(xiàn)代方言，它展現(xiàn)了“面向?qū)ο?rdquo;的本質(zhì)。

推薦閱讀

Java

Java 將保持流行久到無法將其忽略。

推薦閱讀

•  by Bloch.

Standard ML

Standard ML 是 Hindley-Milner 系統(tǒng)的一個干凈的體

Hindley-Milner 類型系統(tǒng)是現(xiàn)代計算領(lǐng)域最偉大（然而卻是最不知名）的成就。

盡管有著指數(shù)級的復(fù)雜性，Hindley-Milner 的類型推斷對于正常的程序來說是足夠快的。

類型系統(tǒng)支持復(fù)雜的結(jié)構(gòu)化不變量表達，事實上，它豐富到類型定義良好的程序經(jīng)常是沒有 bug 的。

推薦閱讀

•  by Paulson.
•  by Milner, Harper, MacQueen and Tofte.

Prolog

盡管在應(yīng)用上占有一席之地，邏輯編程是計算思維的另一種范例。

在程序員需要在其他編程范式里模擬邏輯編程時，理解邏輯編程是值得的。

另一種值得學(xué)習(xí)的邏輯編程語言是。miniKanren強調(diào)純粹（不允許堆砌）的邏輯編程。這個約束逐步形成了另一種風(fēng)格的邏輯編程稱為關(guān)系程序設(shè)計，并且它授予Prolog程序通常不支持的屬性。

推薦閱讀

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Scala

Scala 是定義良好的函數(shù)式與面向?qū)ο蟮娜诤险Z言。Scala 是 Java 應(yīng)該做到的樣子。

建立于 Java 虛擬機之上，并兼容現(xiàn)存的 Java 代碼庫，Scala 最有可能成為 Java 的后繼者。

推薦閱讀

•  by Odersky, Spoon and Venners.
•  by Wampler and Payne.

Haskell

Haskell 是 Hindley-Milner 語言家族的王冠。

充分利用惰性求值，Haskell 是主流編程語言中最接近于純數(shù)學(xué)的。

推薦閱讀

•  by Lipovaca.
•  by O'Sullivan, Goerzen and Stewart.

ISO C++

C++ 是無法避免的災(zāi)禍。

但是既然必須要教 C++，那就教全。

特別是，計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)該掌握模板元編程。

推薦閱讀

•  by Stroustrup.
•  by Vandevoorde and Josuttis.
•  by Bentley.

匯編

任何匯編語言都行。

既然 x86 很流行，它也可能很流行。

學(xué)習(xí)編譯器的最好方式便是學(xué)習(xí)匯編，因為匯編直觀地展示了高級代碼如何轉(zhuǎn)化為低級代碼。

具體建議

計算機科學(xué)家應(yīng)該理解產(chǎn)生式編程（宏編程）；詞法（和動態(tài)）范圍；閉包；原型；高階函數(shù)；動態(tài)調(diào)度；子類型；模塊和函子還有不同于其他特定語法的單體語義概念。

推薦閱讀

•  by Abelson, Sussman and Sussman.
•  by Queinnec.

離散數(shù)學(xué)

計算機科學(xué)家必須要對形式邏輯及其證明有深刻的理解。代數(shù)操作和自然推理證明是處理例程任務(wù)的有力方法，歸納總結(jié)證明在構(gòu)建遞歸函數(shù)時很有用處。

計算機科學(xué)家必須對形式數(shù)學(xué)記號很熟悉，并且對基本的離散數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)——集合、元組、隊列、方法和冪集能進行嚴(yán)格的推理。

具體建議

對于計算機科學(xué)家，掌握這些理論很重要：

• 樹；
• 圖；
• 形式語言；
• 自動機。

學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)足夠多的數(shù)論知識來研究和實現(xiàn)基本的加密協(xié)議。

推薦閱讀

•  by Velleman.
•  by Polya.

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法

學(xué)生應(yīng)該必定見過常見（或者罕見但異常有效的）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。

但是，比起知道特定算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（這些經(jīng)常是很容易查閱到的），計算機科學(xué)家應(yīng)該理解知道如何去設(shè)計算法（比如貪心算法、動態(tài)規(guī)劃策略等）并且知道如何將理想中的算法真正實現(xiàn)。

具體建議

對于想獲得長期雇傭關(guān)系的計算機科學(xué)家來說至少要知道這些：

• 哈希表；
• 鏈表；
• 數(shù)；
• 二分查找樹；
• 有向、無向圖。

計算機科學(xué)家應(yīng)該可以實現(xiàn)或者擴展操作這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法，包括增刪改查特定元素。

考慮到完備性，計算機科學(xué)家應(yīng)該知道每個算法的指令式和函數(shù)式實現(xiàn)。

推薦閱讀

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• Any of the  series by Knuth.

理論

理解理論是在研究生院進行研究的先決條件。當(dāng)能提供了一個問題的hard boundaries（或者是提供轉(zhuǎn)化為最初是hard boundaries的方法） 時理論是無價的。

計算復(fù)雜度可以說是所有計算機“科學(xué)”的真正的預(yù)測理論之一。

計算機科學(xué)家必須 知道易處理性和可計算性的程度，如果忽略了這些限制，最好的情況是有些挫折，最差的情況是導(dǎo)致失敗。

具體建議

在本科階段，理論至少應(yīng)涵蓋計算模型和計算復(fù)雜度。

計算模型應(yīng)該包括有限狀態(tài)自動機、正則語言（和正則表達式）、下推自動機、上下文無關(guān)語言、形式文法、圖靈機、lambda 演算和不可判定性。

在本科階段，學(xué)生至少要學(xué)習(xí)足夠復(fù)雜的知識來理解 P、NP、NP-Hard 和 NP-Complete 的區(qū)別。

為了防止留下錯誤印象，學(xué)生應(yīng)該通過將一些 NP 的問題簡化為

SAT并使用 SAT 求解程序求解。

推薦閱讀

•  by Sipser.
•  by Papadimitriou.
•  by Sedgewick and Wayne.
•  by Cormen, Leiserson, Rivest and Stein.

架構(gòu)

對軟件架構(gòu)有見識的理解是無可替代的。

計算機科學(xué)家應(yīng)該從晶體管開始理解一個計算機。

架構(gòu)的理解包含一些標(biāo)準(zhǔn)的抽象：晶體管、邏輯門、加法器、多路復(fù)用器、觸發(fā)器、算術(shù)邏輯單元、控制單元、緩存和隨機存取存儲器。

對高性能計算 GPU 模型的理解在可預(yù)知的未來是很重要的。

具體建議

要想在現(xiàn)代系統(tǒng)上達到高性能對緩存、總線和物理內(nèi)存管理的理解是很重要的。

要想理解機器架構(gòu)，學(xué)生應(yīng)該設(shè)計和仿真一個小的 CPU。

推薦閱讀

• , which constructs a computer from the ground up.
•  by Patterson and Hennessy.
•  by Drepper.

操作系統(tǒng)

任何足夠大的程序最終都將成為一個操作系統(tǒng)。

正因如此，計算機科學(xué)家應(yīng)該知道內(nèi)核是如何處理系統(tǒng)調(diào)用、分頁、調(diào)度、上下文切換、文件系統(tǒng)和內(nèi)部資源管理的。

對操作系統(tǒng)的理解僅次于對編譯器和實現(xiàn)高性能的架構(gòu)的理解。

理解操作系統(tǒng)（我想當(dāng)然也包括運行時的系統(tǒng)）在對嵌入式系統(tǒng)進行編程時是非常重要。

具體建議

學(xué)生必須在一個真正的操作系統(tǒng)上動手實踐，在 Linux 和虛擬化技術(shù)的幫助下，這比之前容易些。

想要對內(nèi)核有很好的理解，學(xué)生應(yīng)該：

• 在啟動過程中輸出 “hello world”
• 設(shè)計他們自己的調(diào)度器
• 修改分頁策略
• 創(chuàng)建他們自己的文件系統(tǒng)

推薦閱讀

•  by Love.

網(wǎng)絡(luò)

考慮到網(wǎng)絡(luò)的普遍性，計算機科學(xué)家應(yīng)該對網(wǎng)絡(luò)棧和網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議有堅定的理解。

對計算機科學(xué)家來說，在不可靠傳輸協(xié)議（比如 IP）的基礎(chǔ)上構(gòu)建可靠的傳輸協(xié)議（比如 TCP）的機制不應(yīng)是不可思議的而應(yīng)是核心知識。

他們應(yīng)該理解在協(xié)議設(shè)計中的權(quán)衡——比如，什么時候選擇 TCP，什么時候選擇 UDP。（程序員需要知道在大型網(wǎng)絡(luò)中有阻塞，他們也應(yīng)更大規(guī)模地使用 UDP。）

具體建議

考慮到當(dāng)代程序員進行網(wǎng)絡(luò)編程的頻繁性，理解現(xiàn)存協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是有用的：

• 802.3 和802.11;
• IPv4 和 IPv6;
• DNS, SMTP 和HTTP. 

計算機科學(xué)家應(yīng)該理解包沖突時的指數(shù)回退和在擁塞控制中的加法增大和乘法減少機制。

每個計算機科學(xué)家應(yīng)該實現(xiàn)：

• 一個 HTTP 的客戶端和守護進程
• 一個 DNS 解析器和服務(wù)器
• 一個命令行的 SMTP 的郵件程序

要想通過網(wǎng)絡(luò)介紹課程，每個學(xué)生都應(yīng)該使用wireshark來嗅探他們導(dǎo)師的谷歌搜索。

也許要求每個學(xué)生基于 IP 來從頭實現(xiàn)一個可靠的傳輸協(xié)議是有些強人所難了，但可以說這是我學(xué)生時代的一個對我個人改變很大的經(jīng)歷。

推薦閱讀

•  by Stevens, Fenner and Rudoff.

安全

一個傷感的事實是大多數(shù)安全漏洞都來源于粗心的編碼，更悲哀的事實是很多學(xué)校在訓(xùn)練程序員編寫安全代碼上做的很不到位。

計算機科學(xué)家必須知道程序被攻破的方式。

他們需要形成防御型編碼的意識——考慮他們自己的代碼可能被攻擊的方式。

安全最好在整個課程體系中分布開來進行訓(xùn)練：每個學(xué)科都應(yīng)該提醒學(xué)生關(guān)于這個學(xué)科的原生漏洞。

具體建議

每個計算機科學(xué)家至少應(yīng)該了解：

• 社會工程；
• 緩沖區(qū)溢出；
• 整數(shù)溢出；
• 代碼注入漏洞；
• 競態(tài)條件；
• 權(quán)限混淆。

一些讀者指出計算機科學(xué)家也應(yīng)知道基本的 IT 安全措施，比如選擇合理的好密碼和使用 iptables 配置防火墻。

推薦閱讀

•  by Kennedy, O'Gorman, Kearns and Aharoni.
•  by Anderson.

密碼學(xué)

密碼學(xué)使得我們的大部分?jǐn)?shù)字生活成為現(xiàn)實， 計算機科學(xué)家應(yīng)該理解并能夠?qū)崿F(xiàn)下面的概念，并且知道實現(xiàn)這些的常見陷阱：

• 對稱密碼系統(tǒng)；
• 公鑰密碼系統(tǒng)；
• 安全哈希函數(shù)；
• 詢問-響應(yīng)認(rèn)證；
• 數(shù)字簽名算法；
• 門限密碼系統(tǒng)。

在實現(xiàn)這些密碼系統(tǒng)時有個常見的錯誤——為手頭工作獲得 足夠 隨機的數(shù)，而這是每個計算機科學(xué)家都應(yīng)該知道的。

最后，如此多的數(shù)據(jù)泄露表明，計算機科學(xué)家應(yīng)該知道如何在存儲密碼時進行加鹽和哈希處理。

具體建議

每個計算機科學(xué)家應(yīng)該都有使用手工統(tǒng)計工具來破解使用前現(xiàn)代加密系統(tǒng)的密文的樂趣。

RSA 是容易實現(xiàn)的 ，每個人都應(yīng)試試。

每個學(xué)生都應(yīng)創(chuàng)建他們自己的數(shù)字簽名并在 apache 上建立 https 連接（做這個是出乎意料的費勁）。

學(xué)生還應(yīng)該寫一個使用 SSL 進行連接的 web 客戶端。

作為實踐，計算機科學(xué)家應(yīng)該知道如何使用 GPG、ssh 的公鑰認(rèn)證、一個文件夾或者硬盤的加密。

推薦閱讀

•  by Ferguson, Schneier and Kohno.

軟件測試

軟件測試必須貫穿整個課程體系。一個軟件工程的課程可以涵蓋測試的基本風(fēng)格，但是只有練習(xí)才能掌握這項藝術(shù)。

應(yīng)該根據(jù)學(xué)生上交的測試實例來給他們打分。

我使用學(xué)生上交來的測試實例來對其他學(xué)生進行測試。

學(xué)生看起來并不很在意防御性的測試實例，但是當(dāng)向他們的同學(xué)下手時卻毫不留情。

用戶體驗設(shè)計

程序員大多是給其他程序員寫程序，或者更糟糕，給他們自己寫。

用戶接口設(shè)計（更寬泛的講是用戶體驗設(shè)計）可能是計算機科學(xué)最不受重視的方面。

即使是在專家之間也有這種誤解，即用戶體驗是一種無法被教授的“軟”技能。

在現(xiàn)實中，現(xiàn)代用戶體驗設(shè)計根植于人因工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計中的人工經(jīng)驗。

如果沒有別的辦法，計算機科學(xué)家至少應(yīng)知道接口執(zhí)行任何任務(wù)的難易程度應(yīng)該與任務(wù)的頻率與重要性的乘積成比例。

為實用性考慮，每個程序員應(yīng)該習(xí)慣于使用 HTML、CSS 和 Javascript 等設(shè)計可用的 web 接口。

推薦閱讀

• Paul Graham's .
•  by Spolsky.
•  by Duckett.
•  by Flanagan.

可視化

好的可視化是可以將數(shù)據(jù)表現(xiàn)為人類可以感知的信息，而做到這點并不容易。

現(xiàn)代世界是數(shù)據(jù)的海洋，而開發(fā)人眼感知的局部最大值是理解這些信息的關(guān)鍵。

具體建議

推薦閱讀

•  by Tufte.

并行化

如今并行化比以往更落后、更難看。

不幸的是要掌握并行化需要對架構(gòu)：多核、緩存、總線、GPU 等等有很深的理解。

并且需要練習(xí)，大量的練習(xí)。

具體建議

并行化的“終極”答案還不得而知，但是一些領(lǐng)域特定的解決方案已經(jīng)給出。

當(dāng)下學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí) CUDA 和 OpenCL。

線程是脆弱的并行化抽象，特別是引入緩存和緩存一致性之后。但是，線程很流行且微妙，所以值得學(xué)習(xí)，Pthread 是一個合理的輕量庫。

對于對大規(guī)模并行化感興趣的人來說，MPI是首要條件。

在理論上，map-reduce 是經(jīng)久不衰的。

軟件工程

軟件工程的原理改變地和編程語言一樣快。

一個好的動手實踐的團隊軟件開發(fā)練習(xí)能夠展現(xiàn)出軟件工程的固有誤區(qū)并提供關(guān)于這些誤區(qū)的工作知識。 一些讀者建議說學(xué)生應(yīng)該分為三人一組并且在不同的項目中輪流當(dāng)組長。

學(xué)習(xí)如何與現(xiàn)存大代碼庫打交道是每個程序員的必備技能，并且最好是在學(xué)校而不是在工作中掌握此項技能。

具體建議

所有的學(xué)生都應(yīng)知道集中版本控制系統(tǒng)如 svn 和分布式版本控制系統(tǒng)如 git。

對于調(diào)試工具如 gdb 和 valgrind 的使用很長時間后會很有益處。

推薦閱讀

•  by Sink.

形式化方法

隨著對安全可靠軟件的需求提高，形式化方法也許將是開發(fā)這種軟件的唯一方法。

當(dāng)前軟件的形式化模型和證明還很有挑戰(zhàn)性，但是這項領(lǐng)域的進程是穩(wěn)健的：一年比一年容易。

也許在當(dāng)前的計算機系學(xué)生的有生之年，形式化軟件開發(fā)能成為一種預(yù)期技能。

每個計算機科學(xué)家應(yīng)至少熟練使用一種定理證明器（我認(rèn)為具體是哪一種并不重要）。

學(xué)習(xí)使用定理證明方法能夠快速影響代碼風(fēng)格。

比如說，一個人本能的不愿寫無法覆蓋所有可能性的 match 和 switch 語句。

再比如當(dāng)寫遞歸函數(shù)時，使用理論證明方法的人有很強的欲望去消除 ill-foundedness。

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圖形仿真

再沒有一門學(xué)科比圖更能體現(xiàn)“聰明”。

這個領(lǐng)域是由“足夠好”驅(qū)動甚至由之定義的。

因此，沒有比圖形仿真更好的方式來教授巧妙的編程和進行性能優(yōu)化。

我所學(xué)到的半數(shù)編碼技巧都來自于對圖的學(xué)習(xí)。

具體建議

簡單的光線追蹤器可以在百行代碼內(nèi)實現(xiàn)。

實現(xiàn)從 3D wireframe engine 獲取 3D 投影是要費些腦力的。

類似于 BSP 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及類似于 z-buffer 渲染的算法是巧妙的設(shè)計的例子。

在圖形仿真領(lǐng)域，還有很多其他實例。

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•  by Lengyel.

機器人

機器人是教授編程入門的最具吸引力的方式之一。

并且隨著機器人的價格持續(xù)走低，哪一款將引發(fā)個人機器人浪潮成為了門檻。

對于會編程的人來說，個人機器自動化的偉大時代即將來臨。

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人工智能

僅是考慮到對早期計算歷史的巨大影響，計算機科學(xué)家也應(yīng)學(xué)習(xí)人工智能。

即使人工智能的最初夢想還遠(yuǎn)未實現(xiàn)，人工智能在一些領(lǐng)域已有成效，比如機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘和自然語言處理等。

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•  by Russell and Norvig.

機器學(xué)習(xí)

除開杰出的技術(shù)優(yōu)點，對“relevance engineer”工作崗位需求的增大表示出每個計算機科學(xué)家都應(yīng)該了解一下基本的機器學(xué)習(xí)。

機器學(xué)習(xí)也更加強調(diào)了理解概率論和統(tǒng)計的重要性。

具體建議

在本科階段，核心概念應(yīng)包括貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、集群和決策樹學(xué)習(xí)。

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•  by Mitchell.

數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫十分常見和有用以至于人們常常忽略它。

理解支撐數(shù)據(jù)庫引擎的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法是有益的，因為程序員經(jīng)常需要在一個大的軟件系統(tǒng)中實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

在sub-Turing 的計算模型的非凡的成功故事背后，關(guān)系代數(shù)和關(guān)系計算起了極大的作用。

比起 UML 模型，ER 模型更適于可視化編碼設(shè)計和約束的軟件設(shè)計。

具體建議

計算機科學(xué)家可以設(shè)置和運行LAMP堆棧是一個好主意，遠(yuǎn)離經(jīng)營他們自己的公司需要大量艱苦的工作。

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•  by Date.

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•  by Hofstadter.
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還有什么？

由于我自己也是有知識盲點的，所以上面這些建議也有一些局限性。

如果還有哪些應(yīng)當(dāng)包含但沒有列出來的東西，請大家在評論中補充。

本文翻譯自MM的