程序员的数学基础课 - 作为程序员,为什么你应该学好数学?1
数学它其实是一种思维模式,考验的是一个人归纳、总结和抽象的能力。把这个能力放到程序员的世界里,其实就是解决问题的能力。
如果编程语言是血肉,数学的思想和知识就是灵魂。它可以帮助你选择合适的数据结构和算法、提升系统效率、并且赋予机器智慧。尤其是在大数据和智能化的时代,更是如此。
举个例子,比如我们小学就学到的余数,其实在编程的世界里也有很多应用。你经常用到的分页功能,根据记录的总条数和每页展示的条数,最后来计算整体的页数,这里面就会有余数的思想。再难一点,奇偶校验、循环冗余检验、散列函数、密码学等等都有余数相关的知识。遇到这些问题的时候,你能说你不懂余数吗?我想你肯定懂,只是很多时候没有想到可以用余数的思想来解决相关问题罢了。那为什么没有想到呢?我认为,本质原因还是你没有数学思维,还是你数学的基础不够好。
这其中包括那些你曾经熟悉的数学名词,比如数学归纳法、迭代法、递归、排列、组合等等。
其次,我把线性代数和概率统计中的抽象概念、公式、定理都由内而外地讲了出来,并分析它们在编程中的应用案例,帮助你提升编程的高阶能力。对于这些内容,我会从基本的概念入手,结合生活和工作中的实际案例,让你更轻松地理解概念的含义。比如,对于朴素贝叶斯方法,我会从基本的随机现象、随机变量和概率分布等着手。随后,我会逐步深入,结合这些数学知识在编程算法中的应用进行展开。比方说,贝叶斯定理是什么,随机变量之间的独立性是什么,这些是如何构成朴素贝叶斯方法的,而最终朴素贝叶斯又是如何被运用在机器学习的分类算法之中的。
因为数学知识总是比较抽象,特别是概率统计和线性代数中的概率、数据分布、矩阵、向量等概念。它们真的很不好理解,也需要我们花时间琢磨,但是对于高级一点的程序设计而言,特别是和数据相关的算法,这些概念就非常重要了,这可都是先人总结出来的经验。如果你能够将这些基本概念和核心理论都搞懂、搞透,那么面对系统框架设计、性能优化、准确率提升这些难题的时候,你就能从更高的角度出发去解决问题,而不只是站在一个“熟练工”的视角,去增删改查。最后,我希望数学能够成为你的一种基础能力,希望这个专栏能帮你用数学思维来分析问题和解决问题。数学思想是启发我们思维的中枢,如果你对数学有更好的理解,遇到问题的时候就能追本溯源,快、准、稳地找到解决方案。
伽利略曾经说过,“宇宙这本书是用数学语言写成的”,数学是人类科学进步的重要基础,所以,你我都要怀着敬畏的心态去学习、思考数学。同样,我还要求我自己的孩子一定要学好数学,因为我确信,这对于他未来的发展来说,至关重要。
编程的世界远不止条件和循环语句,程序员的人生应当是创造的舞台。我希望,通过这个专栏的学习,能够让你切实感受到数学这个古老学科的活力和魅力。
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