1.3 · 模式识别

目标： 发现两个问题共享结构时，让一个解法服务两者。

模式识别是什么

跨问题寻找共同结构，让一个算法 —— 也许带些小变体 —— 解决许多。

例子

模式 1 · 「找最大」

问题	变的是什么
找最高的学生	「高」
找最贵的产品	「贵」
找最长的河流	「长」

同一算法 —— max() —— 不同属性。

模式 2 · 「处理列表每项」

问题	每项动作
印每位学生姓名	print
累加全部销售	accumulate
给每位家长发邮件	send_email
校验每条条目	validate

都是循环过一个集合，只变内部动作。

模式 3 · 「排序列表」

问题	排序键
按分数升序排学生	score asc
按重量降序	weight desc
按标题字母排书	title

同样排序算法；只比较函数变。

为何重要

• 把一种模式实现好后，未来类似任务几分钟搞定。
• 代码变通用 —— 接收列表和函数，对任何东西都能干。
• 库就是建立在公认模式上 (map、filter、reduce)。

实例 · 机器人编程

两任务：

• 让机器人画正方形。
• 让机器人画等边三角形。

模式：「重复（前进、转角）」N 次。

对多边形每个角：
    前进 side_length
    转 exterior_angle

只角度与角数不同。

def draw_polygon(sides, length):
    for _ in range(sides):
        move_forward(length)
        turn(360 / sides)

draw_polygon(4, 100) 画正方形；draw_polygon(3, 100) 画三角形；draw_polygon(8, 50) 画八边形。

值得知道的模式目录

模式	用途
Iterate 迭代	走过列表
Accumulate 累加	建累计
Filter 筛选	保留满足条件的项
Map 映射	变换每一项
Search 搜索	找一项
Sort 排序	给列表排序
Group 分组	把项分类
Aggregate 聚合	汇总一组

考试式题目

题（4 分）： 两位学生发现他们写了类似代码：一个找最高同学，一个找列表中最贵的书。解释模式识别如何帮他们写可复用代码。

参考答案：

两题共享**「找最大项」模式：遍历列表、追踪迄今最好、最后返回。仅比较属性（高度 vs 价格）不同。学生可写通用函数**，接收列表与一个「键函数」描述要比较的属性，例如：

def find_max(items, key):
    best = items[0]
    for item in items[1:]:
        if key(item) > key(best):
            best = item
    return best

find_max(students, key=lambda s: s.height)
find_max(books,    key=lambda b: b.price)

这单一函数替代两个专门版、减少 bug、支援未来任何「找最大」任务。

关键要点

• 发现共同结构 → 写通用代码。
• 少数模式覆盖多数问题。

第 1 章总结

自测：能在 10 分钟内对小问题做完 IPO → 分解 → 模式 吗？能就前进。

➡️ 下一章：2 · 算法设计