最近女朋友在抱怨啊,iN给她留的家庭作业太多了,又要她看哲学、又要她看古建筑、还要她看历史……昨天晚上21:25两个人视频聊天的时候,iN说你要不然再看看微积分吧……人再笨怎么还能学不会微积分呢?

昨天在聊微积分的时候,女朋友灵光一闪,“用程序实现岂不是很方便了?要不然再看看程序语言”,iN就说“要不然,你再加上一门语言课,看看Rust吧。”随手就把女朋友的微信名字改成了“练气半层小bug”。

这是最近发生的“故事一”;
堂弟在一家非IT企业做IT业务的总负责人。计算机专业毕业的这个哥们有的时候总习惯写一点程序帮助公司提高业务效率。也正因为如此,在这家以物流业务为主的公司中迅速的得到晋升,短短几年的时间里就唬到了这家公司IT一脉的最高职位,当然了,在这种不以IT见长的公司里面位高权重但手底下的确也没几个人。
最近,堂弟在“渡劫”,总想着在IT这方面再有提升。iN前阵子辅导一下偶尔就说了一句“你现在是筑基期大圆满了,得突破到金丹期了”
随口一句话,堂弟就不服了,自己已经很有成绩了,怎么才是“筑基期”呢?岂不是还是蝼蚁?iN当时就被弟弟逗乐了——在我们这种元婴老怪的眼里看“凡人修仙,元婴之下皆蝼蚁”。
这是最近发生的“故事二”。
道者人所行,故亦謂之行,从辵首。首者,行所達也;辵者,

道
乍行乍止。有时候iN蛮佩服老祖宗的智慧的,一件事情,给了你一个方向是首要的东西,在这条路上不仅仅要走下去,还会停下来,向着方向走走停停的过程是为“道”,而后来人们图简单方便,将“辵”逐渐的改为了“辶”,光有了“走”和“前进”的意思,却真的少了“停”的深层意味。“辶”也被很多人叫做“走之旁”,但这个字依旧念“chuò”,还是“辵”的读音和意思。
不牢骚了,说点干的。
练气
筑基
金丹
元婴
化神
这是我们经常读一些仙侠小说中的修仙体系境界。在软件这个行当里面的确可以用来划分人和人对技术这件事的理解境界——没错,软件行业就是一个修行的领域,而且是一个雷劫重重极其容易让人道消身陨道领域,同样还是一个邪修遍地的领域。
凡人为什么修仙?还不是因为“不想死”而看中了修仙可长生不老这件事。
而很多人走入软件行业的路数也是一样的,并不是多喜欢软件行业,而是听说程序员赚钱多罢了。
炼气
不用不好意思,绝大部分进入程序员这行的人就是为了钱。凡人修仙,想着的是长生不死;程序员修炼,盯着的就是高薪报酬。
这没什么丢人的,现在这个时代,赚钱往往是人的第一目标。程序员的薪金水平一直高于其他很多行业,尤其是十几年前的黄金期,甚至成了很多普通家庭改变阶层的捷径。

这也是为什么现在很多的人削尖了脑袋往程序员这行钻。
但是和修仙一样,真正入行能成长的程序员是需要根骨的,这件事iN觉得是一个“先天体质”的问题,如果一个人的归纳和逻辑能力先天不行的话,基本上就只是能停留在很初级的程序员阶段。这种话说得比较残酷,但是并不是“写程序”这个圈子独有的,就像一先天肥胖的人无法去做一个长跑运动员一样。即使是他可以经过后天苦练在跑步这件事情上取得一定的成绩,但付出和收益往往是不成正比的。程序员也是一样一个人基本的逻辑能力都不具备,还是早日改行为好,干点什么都好,未必非得做程序员的。
只不过,大家只能看到贼吃肉,很多家长看到的是程序员高薪、进大厂、衣食无忧,于是逼着孩子学编程,把全部希望寄托在这条路上。只不过,大多数人都是停留在这个阶段,写着重复无聊的代码,被裁员,被外包,最后灰溜溜转行——这个“阶段”就是iN眼里的“炼气阶段”。
说特征,大多数人第一次在屏幕上打出 Hello World,就像凡人第一次吸入天地灵气,从此便算是跨入了修仙门槛。在这个阶段人开始接触一门计算机语言,开始按照课本、教材的语法和范例来学习写代码。
炼气期的程序员主要的特征就是最多能看懂代码,在很多实训老师的引导下敲一些范例代码到IDE中。至于为什么这样敲,完全没有任何概念。
炼气大圆满
到这个阶段,已经可以过滤掉进入炼气期程序员的大多数了,只不过炼气期的圆满也就只是熟悉了代码中的循环、判断、分支、库的基本调用方法而已,充其量是能够照葫芦画瓢写出一些能跑的功能。
筑基
和炼气期不同的是,到了筑基期,和炼气期写行“hello world”就能入行不同,筑基期就需要建立算法的概念了。
咱们来说说“算法”,程序中所有的控制语句只是工具而已。但算法是脱离于程序存在的。大多数炼气期程序员会用if…else,但往往不知道为什么要用if…else,很多炼气期程序员也会知道枚举,但也不知道为什么要用枚举。

对于大多数程序员来说“算法”这个概念及其抽象。简单的说一个合格的算法就是理清楚计算机做事情的步骤,一个好的算法就是让计算机高效的执行步骤。
这个阶段的人开始关心时间复杂度和空间复杂度,知道同样是排序,有的写法慢如蜗牛,有的快如闪电。
说个例子,一百块钱买100只鸡,公鸡5块钱1只,母鸡3块钱1只,小鸡1块钱3只。很多很初级的程序员会提炼出关键数据写出这样的程序:
for x in range(100):
for y in range(100):
for z in range(100):
if x + y + z == 100 and 5*x + 3*y + z/3 == 100:
print(x, y, z)
这个程序会运行大约100万次,最终得出四个结果
进阶一点的程序员会理解约束条件,就会这样写:
for x in range(20): # 公鸡最多20只
for y in range(33): # 母鸡最多33只
for z in range(100):
if x + y + z == 100 and 5*x + 3*y + z/3 == 100:
print(x, y, z)
由于去除了无用信息,这个程序会执行72000次,也能得出正确的结果,比前面大约快了14倍。
这是最终极的写法吗?当然不是,还可以这样写:
for x in range(0, 15, 4):
y = (100 - 7*x)
if 7*x + 4*y == 100 and y >= 0:
z = 100 - x - y
print(x, y, z)
这个循环执行4次,理论上比最早的100万次快了25万倍,而实际上代码的执行速度快了大约3560倍。
简单说一下,百钱百鸡问题就是一个典型的“丢番图方程”——只允许整数解的多元一次方程或不等式。
由于没有半只鸡或者1/3只鸡,所以,这件事就成了300块钱买了300只鸡最后再/3
于是:
就可以得到:
这里的 7x+4y=100 就是一个标准的丢番图方程,转换一下:
我们在这里看一下 “y” 的问题,要想使y为整数,100-7x就必须要可以被4整除。
这样描述这样的论断:
所以:
但这就是“算法”吗?
不是!
前面所有的优化,从三层循环到约束剪枝,再到丢番图方程,本质上仍然是在解一道题。
只是从“蛮力”进化到了“会推导”,从炼气跨入了筑基,甚至摸到了金丹的门槛。但境界的提升门槛还没有跨过去!从筑基到金丹的门槛就在于“你解决的是‘这个问题’,还是‘这一类问题’?”,前面的一个简单问题我们看似走了很深的路子,但是它的局限性就在于绑定在了这个题目上,只是解“决这个问题”,而不是解决“这一类问题”。所以,换一个题目,大多数人要从头再来一遍。
金丹
真正跨入金丹的标志,不在于你能把一道题解得多快、多优雅,而在于你看待问题的方式发生了根本性的变化。
在此之前,你面对问题时,脑子里第一个念头总是:“这题该怎么做?”你会去回忆类似的例子,去套用熟悉的写法,去尝试不同的代码路径。这一切都没有问题,但本质上,你仍然是在围绕“题目本身”打转。
而当你真正跨入金丹的那一刻,这个问题会被你重新表述。你不再执着于“这一题”,而是开始主动抽离具体细节,去寻找它背后的结构与本质。你会下意识地去判断:这到底是一个什么类型的问题?是线性约束、还是组合搜索?是图上的路径问题,还是状态转移的问题?
一旦这个问题被归类,它就不再是一个孤立的存在,而是被纳入到一个更大的体系之中。你不再需要从零开始思考解法,而是可以调用已有的模型、已有的范式去处理它。此时,代码不再是核心,甚至连“算法实现”都退居次要位置,真正重要的是你如何理解这个问题属于哪一个范畴。
这就是从筑基迈入金丹的本质跨越——从“解题者”变成“建模者”。
如果是金丹期的人来解这道“百钱买百鸡”的问题,思路已经完全不同了。他不会从题目本身出发,更不会执着于写出某一段更快的代码。对他来说,这道题只是一个具体的载体,一个可以被抽象、被归类的实例。
在看到题目的那一刻,他会先把所有具体的语义剥离掉——不再是“公鸡、母鸡、小鸡”,而是三个变量;不再是“买鸡”,而是一个带有约束条件的整数问题。于是问题被重写为:在非负整数域内,求解一组线性约束方程。
一旦完成这一步抽象,这道题就已经不再是“百钱买百鸡”,而是一个标准的数学模型:
这就是金丹期的第一步——建模。问题一旦进入模型,就不再需要“重新发明解法”,而是进入“调用方法”的阶段。
接下来,他会做的是对模型进行变形,而不是直接求解。通过消元,将三元问题降为二元:
代入后得到:
(a-c)x + (b-c)y = M - cN
于是问题进一步简化为:
Ax + By = C
这就是一个标准的线性丢番图方程。
到这里,解法已经不再依赖题目,而是完全依赖模型本身。金丹期的人不会再去写三层循环,而是直接应用通用策略:通过最大公约数判断是否有解,通过模运算确定变量取值范围,再写出一组参数化的通解。
如果放回到“百钱买百鸡”的具体数值中,这个过程只是上述模型的一个实例而已。重要的不是得到四组解,而是你已经掌握了一类问题的处理方式。下一次换成“千钱买千鸡”或者换一组价格,这套方法依然成立。
这就是金丹期与筑基期的根本区别。筑基期的人会推导出这道题的最优解,但每换一道题,仍然要重新思考;而金丹期的人,一旦识别出问题的类别,解法便已经在手中。
从这个角度看,算法已经不再是“写代码”,而是将现实问题映射为模型,再用模型反推解空间的过程。代码不过是最后的表达形式,而不是核心本体。
不过,即便已经进入金丹期,这种能力依然是有明显边界的。金丹期的程序员,已经能够将具体问题抽象为模型,并在已有的方法论体系中迅速定位解法,看起来游刃有余,甚至可以在大多数工程场景中稳定输出结果。然而,这种“稳定”其实是建立在一个隐含前提之上的——他所面对的问题,仍然落在既有模型的覆盖范围之内。无论是线性约束、图论问题、动态规划,还是各种常见的算法范式,本质上都是前人总结出来的认知框架。金丹期的能力,是在这些框架中高效地选择与应用,而不是去质疑或重构这些框架本身。
一旦问题的结构开始偏离这些既有范式,金丹期的局限性就会逐渐显现出来。面对一个无法直接归类的问题,他会本能地尝试去“贴标签”,试图把问题强行纳入某个熟悉的模型中;如果这种映射失败,就会陷入一种迟滞状态——既意识到问题的复杂性,又缺乏有效的切入方式。这种状态在工程实践中非常常见:系统复杂度上升之后,原有的设计模式开始失效,已有的架构经验难以迁移,问题不再是“用什么算法”,而是“问题本身该如何被描述”。在这一刻,金丹期所依赖的“模型库”反而成为一种束缚,因为它限制了对问题空间的重新理解。
因此,金丹期的根本局限在于,他仍然是在既定规则之内运作。他可以非常熟练地调用方法,却很难跳出方法去重新定义问题。他能够识别“这是一类什么问题”,却很少反过来思考“这类问题的划分方式是否合理”。这也是为什么很多人在这个阶段停留很久,看似已经具备了方法论能力,但始终无法再向上突破。因为真正的跃迁,不再是掌握更多的模型,而是对“模型本身”产生怀疑,并尝试建立新的抽象方式。
当一个人开始从“归类问题”转向“重构问题”的那一刻,他才真正触碰到元婴的门槛。他不再执着于寻找现成的解法,而是重新定义问题的边界、变量与约束,使原本无从下手的复杂问题进入一个新的结构之中。在这个过程中,他所创造的并不是某一个具体解,而是一种新的观察视角和描述方式。这种能力一旦形成,就不再依赖于具体题目,也不依赖于已有的范式,而是可以在更高层次上反复迁移和复用。
从这个意义上说,元婴期与金丹期的差别,并不在于解决问题的速度或规模,而在于是否具备改变问题形态的能力。金丹期是在既有世界中找到最优路径,而元婴期则开始改变这条路径本身的定义。当问题不再需要被动归类,而是可以被主动重构时,修行的方向就已经发生了根本性的转变。这时,算法不再只是解决问题的工具,而成为理解世界的一种方式。
元婴
不好意思,其实iN自己在元婴期。其实真的是碾压了很多干程序的,原因也很简单——
当我们把视角继续往上抬,就会发现,仅仅用“算法”和“模型”来描述问题,其实仍然不够。因为无论是丢番图方程,还是动态规划、图论,这些方法本质上都是在处理静态结构的问题。而现实世界中的绝大多数系统,并不是静止的,它们是随时间演化的,是在不断变化、不断反馈、不断调整的过程中运行的。这时候,如果还停留在“输入—计算—输出”的线性思维中,很多问题就会变得难以描述,更无法有效解决。
这正是系统论与控制论进入视野的地方。系统论强调的是一个整体由多个要素构成,这些要素之间存在复杂的相互作用关系,不能简单地拆分为独立的部分来理解。控制论则进一步指出,一个系统之所以能够稳定运行,关键在于它内部存在反馈机制,能够根据输出结果反过来调整输入,从而形成闭环。也就是说,问题不再是“一次性求解”,而是“持续调节”。
在这个层面上,问题的表达方式已经发生了根本变化。它不再是“给定条件,求解结果”的形式,而是“在不确定环境中,如何让系统保持稳定或达到目标状态”。变量不再是简单的未知数,而是随时间变化的状态;约束不再是固定的方程,而是动态的边界;解也不再是一个具体的数值,而是一种演化过程。从这个角度看,传统算法只是系统中的一个局部工具,而不是问题的全部。
回到程序员的修行路径,这一层的变化意味着什么?意味着你不再只是构建一个“能运行的程序”,而是开始思考“这个系统在运行过程中如何自我调整”。例如,一个高并发系统如何根据负载自动扩缩容,一个推荐系统如何根据用户行为不断修正模型,一个控制系统如何在扰动下保持稳定,这些问题的核心都不再是单一算法,而是系统结构与反馈机制的设计。
因此,从金丹到元婴的跨越,不仅仅是“创造模型”,更是引入了时间维度和反馈机制,把问题从静态的“求解”提升为动态的“调控”。你不再只是定义问题的解空间,而是开始设计一个能够在复杂环境中持续运行、不断修正自身的系统。算法在这里依然存在,但它已经嵌入到更高一层的结构之中,成为系统演化的一部分。
换句话说,当一个人开始用系统论去看待问题,用控制论去设计解决路径的时候,他已经不再是在解某一道题,甚至不再是在处理某一类问题,而是在构建一种能够应对变化的“机制”。这时,所谓的“算法能力”已经被更高层次的能力所吸收,成为基础而非核心。修行至此,才真正脱离了对具体问题的依赖,开始进入更接近“道”的领域。
化神
其实讲真,iN已经很长时间并不写代码了,叫其他人去做更轻松一些,正所谓“言出法随”……元婴之上其实还有化神期大牛。不过iN的意识就是——看看就得了,别强求这种境界。这玩意太飘渺。也可能是因为iN自己的境界差导致的认知差吧。
如果说有什么东西能把“算法”和“直觉”之间的差距撕开一道口子,让人真正意识到什么叫“化神”,那么快速平方根倒数算法几乎是最典型的例子。它表面上只是解决一个非常普通的问题——计算一个平方根的倒数。
但它的精妙之处,不在于算得快,而在于它完全绕开了人们习以为常的路径。
正常情况下,我们会怎么做?要么用牛顿迭代,要么用查表逼近,再不济也是老老实实调用硬件指令。这些方法的共同点是:它们都在“数值空间”里做文章,遵循的是连续函数的近似逻辑。但这个算法干了一件非常“离经叛道”的事情——它直接跳出了数值空间,转而去操作浮点数的二进制表示本身。
一个 32 位浮点数,本质上是由符号位、指数和尾数组成的。指数部分实际上是一个对数尺度的编码,这一点在数学上是成立的:
换句话说,浮点数的指数本身就携带着“对数信息”。而平方根和倒数平方根,本质上就是对指数进行线性变换:
这个算法的核心,就是利用这一点,把“求平方根倒数”这个非线性问题,硬生生转化成了一个对指数的线性操作。于是,它直接把浮点数当成整数来处理,通过一次位级的减法运算,快速得到一个“还不错”的初始近似值。这个初值虽然不精确,但已经足够接近目标值,接下来只需要一两步牛顿迭代,就能迅速收敛。
精妙之处就在这里:它不是在优化迭代,而是优化初始条件。传统算法把精力放在“如何更快逼近答案”,而它反其道而行之,把问题变成“如何一开始就站在一个极其接近答案的位置”。这一点,看似简单,实则是整个算法的灵魂。
更离谱的是,这一步核心操作里有一个著名的“魔术数”:
0x5f3759df
这串数字不是推导出来的,也不是从某个公式里直接算出来的。它是一个经过经验、实验、误差分析不断调整后得到的常数。它的作用,是在那一步整数减法中,恰到好处地修正浮点数指数和尾数带来的误差,使得初始近似值在统计意义上最优。
问题就在这里:为什么是这个数?
严格来说,你可以通过对浮点表示的对数近似进行推导,得到一个“理论上的常数区间”。但要找到像 0x5f3759df 这样效果极佳的具体值,需要在误差分布、迭代收敛速度、精度要求之间做极其微妙的平衡。这不是一道可以靠纯逻辑一步推出的题,而是数学直觉、数值分析、工程经验共同作用的结果。
这也是为什么很多人第一次看到这个算法时会产生一种错觉:这不像是“设计出来的”,更像是“发现出来的”。它不是沿着已有思路推导出来的,而是从另一个维度切入,像是突然绕到了问题的背面。
从这个角度看,说“这不是一个正常人类能想出来的算法”,其实并不过分。因为大多数人的思维路径,是在既有范式内做优化,而这个算法直接跨越了范式本身。它要求你同时理解浮点数结构、对数近似、误差传播,还要敢于把这些东西揉在一起,用一种看起来近乎“野路子”的方式去解决问题。
至于那个“魔术数”,更是把这种偶然性放大到了极致。理论可以告诉你大致范围,但具体落在哪一个整数上,往往需要大量试验与经验判断。换句话说,在那个范围里,有无数个可能的数,而恰好选中一个在精度和速度上都表现优异的值,本身就带有很强的偶然性。
所以,从现实角度讲,普通人完全没有必要因为这种算法而产生挫败感。你能理解它的思路,知道它为什么成立,就已经超过了绝大多数人。至于“发明”这样一个算法,本身就是极低概率事件。某种意义上,这种“魔术数”的出现,和中彩票没有本质区别——都是在一个巨大的可能空间中,恰好命中了一个极优解。
理解它,是修行的一部分;成为它的创造者,那是一场机缘。
所以,iN自己嘛,已经停在元婴期很久很久了,也确实没什么动力再往上走。因为站在这个位置往下看,会发现很多事情已经看透了——算法也好、模型也好、系统也好,本质上都是对问题的不同表达方式。而再往上走到化神,更多时候已经不是“能不能做到”,而是“有没有必要去做”。
化神级别的东西,确实很牛,甚至带着一种近乎艺术的美感。像快速平方根倒数算法这种东西,看懂了会觉得惊艳,但冷静下来再想一想,在今天的商品社会里,这种能力能换来什么?能变现吗?能规模化吗?能形成稳定收益吗?大多数时候,答案其实并不乐观。
现代软件行业,本质上是一个工程驱动的体系。企业需要的是稳定、可控、可复制的解决方案,而不是偶尔出现一次的“神来之笔”。化神级别的创造,往往不可复现,也难以标准化,更难以作为生产力去规模应用。它更像是一次“灵光乍现”,而不是可以批量制造的能力。
从这个角度看,元婴期反而是一个很微妙的平衡点。你已经具备了足够的抽象能力,可以理解复杂系统,可以搭建模型,可以带团队,也可以在工程实践中稳定输出价值。这种能力,在现实世界里是可以持续变现的,是可以构成职业护城河的。
再往上走,收益未必线性增长,甚至可能完全脱钩。投入的时间、精力、认知成本,与回报之间的关系,会变得越来越不确定。对绝大多数人来说,这条路并不是“继续努力就能走到”的,而更像是一条靠天赋、机缘、兴趣共同驱动的小径。
所以停在元婴,并不是什么遗憾。反而是一种清醒的选择。你知道上面有什么,也知道那不是一条必须要走的路。能看懂化神的美,就已经不算凡人了;至于要不要成为那样的人,那是另一件事。
换句话说,修行到了这里,目标已经不再是“更高的境界”,而是“更清楚地知道自己为什么而修”。
