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设计模式和算法的关系:程序员进阶的两个维度

发布时间:2025-12-13 07:22:24 阅读:17 次

写代码时,你有没有遇到过这种情况:功能实现了,但代码像一锅乱炖,改一处地方,其他地方就出问题?或者程序跑得慢,数据一多就卡住?这时候,有人会说:‘用个合适的算法’,也有人说:‘换个设计模式’。可这两者到底是什么关系,什么时候该用哪个?

算法解决“怎么做”

算法关注的是执行效率和计算步骤。比如你要在一个名单里找某个人,最简单的方式是从头到尾一个个比对——这就是线性查找。但如果名单是按名字排好序的,用二分查找,几下就能定位到目标。

int binarySearch(int arr[], int left, int right, int target) {
    while (left <= right) {
        int mid = left + (right - left) / 2;
        if (arr[mid] == target) return mid;
        if (arr[mid] < target) left = mid + 1;
        else right = mid - 1;
    }
    return -1;
}

这个函数就是典型的算法思维:输入确定、输出明确,重点是快和准。它不管外面谁调用它,也不管状态怎么管理,只关心“如何高效完成任务”。

设计模式解决“怎么组织”

而设计模式更像是在搭积木时的结构规范。比如你在开发一个电商系统,订单状态会变:待支付、已发货、已完成。如果到处用 if-else 判断状态并执行不同逻辑,很快就会失控。

这时候状态模式就派上用场了。每个状态变成一个类,各自实现自己的行为。订单对象只需要持有当前状态的引用,运行时自动调用对应方法。

interface OrderState {
    void handle(OrderContext context);
}

class PaidState implements OrderState {
    public void handle(OrderContext context) {
        System.out.println("订单已支付,准备发货");
        context.setState(new ShippedState());
    }
}

这种写法让新增状态变得容易,也避免了大段条件判断。它不提升运行速度,但让代码更清晰、更容易维护。

它们不是互斥的选择

想象你在做一个地图导航应用。路径规划要用 Dijkstra 算法算出最快路线——这是算法的活儿。但整个应用的架构可能采用观察者模式:用户位置一变,地图、路线、预计到达时间多个组件自动更新。

一个是底层计算核心,一个是顶层结构组织。两者可以共存,甚至互相依赖。比如策略模式可以把不同的排序算法封装成可替换的模块,运行时根据数据规模选择快排还是归并。

实际开发中的配合

你在写一个缓存系统,LRU(最近最少使用)是个常见策略。实现它的时候,既需要双向链表+哈希表的数据结构支持(算法层面),也会用到单例模式保证全局只有一个缓存实例(设计模式层面)。

再比如,处理文件解析任务,你可以用递归下降算法来分析语法结构,同时用访问者模式把解析和后续操作解耦,方便扩展支持新格式。

很多人初学时容易混淆两者的适用场景:想优化性能却去改设计模式,结果结构更复杂了,速度一点没提;或者执着于炫技写高级算法,结果代码没人看得懂,加个新功能都得重写。

真正的高手,心里有本账:数据量大、计算密集,优先看算法;模块纠缠、频繁变更,重点用设计模式。两者都是工具,解决问题才是目的。