1.3 · 模式識別

目標： 發現兩個問題共享結構時，讓一個解法服務兩者。

模式識別是什麼

跨問題尋找共同結構，讓一個演算法 —— 也許帶些小變體 —— 解決許多。

例子

模式 1 · 「找最大」

問題	變的是什麼
找最高的學生	「高」
找最貴的產品	「貴」
找最長的河流	「長」

同一演算法 —— max() —— 不同屬性。

模式 2 · 「處理列表每項」

問題	每項動作
印每位學生姓名	print
累加全部銷售	accumulate
給每位家長髮郵件	send_email
校驗每條條目	validate

都是迴圈過一個集合，只變內部動作。

模式 3 · 「排序列表」

問題	排序鍵
按分數升序排學生	score asc
按重量降序	weight desc
按標題字母排書	title

同樣排序演算法；只比較函式變。

為何重要

• 把一種模式實現好後，未來類似任務幾分鐘搞定。
• 代碼變通用 —— 接收列表和函式，對任何東西都能幹。
• 庫就是建立在公認模式上 (map、filter、reduce)。

實例 · 機器人編程

兩任務：

• 讓機器人畫正方形。
• 讓機器人畫等邊三角形。

模式：「重複（前進、轉角）」N 次。

對多邊形每個角：
    前進 side_length
    轉 exterior_angle

只角度與角數不同。

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

draw_polygon(4, 100) 畫正方形；draw_polygon(3, 100) 畫三角形；draw_polygon(8, 50) 畫八邊形。

值得知道的模式目錄

模式	用途
Iterate 迭代	走過列表
Accumulate 累加	建累計
Filter 篩選	保留滿足條件的項
Map 映射	變換每一項
Search 搜索	找一項
Sort 排序	給列表排序
Group 分組	把項分類
Aggregate 聚合	彙總一組

考試式題目

題（4 分）： 兩位學生髮現他們寫了類似代碼：一個找最高同學，一個找列表中最貴的書。解釋模式識別如何幫他們寫可複用代碼。

參考答案：

兩題共享**「找最大項」模式：遍歷列表、追蹤迄今最好、最後返回。僅比較屬性（高度 vs 價格）不同。學生可寫通用函式**，接收列表與一個「鍵函式」描述要比較的屬性，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)

這單一函式替代兩個專門版、減少 bug、支援未來任何「找最大」任務。

關鍵要點

• 發現共同結構 → 寫通用代碼。
• 少數模式覆蓋多數問題。

第 1 章總結

自測：能在 10 分鐘內對小問題做完 IPO → 分解 → 模式 嗎？能就前進。

➡️ 下一章：2 · 演算法設計