Stephen Covey的《The 7 Habits of Highly Effective People》一書中，有一個關于paradigm shift（範式轉移）的小故事：
軍艦在霧天執行緊急任務，突然發現船的一側有來自其他處的照明燈光，艦長要求對方轉向，否則有兩船相撞的危險。可惜對方堅持讓軍艦轉向，互不相讓。艦長甚至亮出了自己的軍銜相挾“我是海軍上校，這裡是軍艦！”。而最後的結果，卻是本來态度強硬的軍艦選擇了轉向，因為對方的答複是：“我是二等兵，這裡是燈塔！”
雖然關于範式的準确定義，說法有很多，我也不打算深究并記錄進筆記，但從這個小故事中可見，範式是我們思考的一種模式，正确的模式會讓我們更加接近真實，更容易達到特定的目的，而錯誤的模式則會讓我們事倍功半。
我們學習程式設計都是從具體的程式設計語言，如C，C++，java等開始的。是以一開始往往沒有深入接觸programming paradigms（程式設計範式）的概念，最多是簡單地介紹一句“C是面向對象的程式設計語言“，再多問一句，得到的回答也隻是”以後你學到C++就會發現它是面向對象的程式設計語言“。其實這裡面有很多深刻的話題可以談論，值得深入地考慮。譬如說，一門語言和程式設計範式的關系，并非是”C是面向對象的程式設計語言“的關系那麼簡單，一門程式設計語言和程式設計範式其實沒有綁定或者專屬的關系，一個是文法語義層面的，另外一個是運算算法層面的，一般說某種程式設計語言支援某種程式設計範式可能比較恰當，甚至有一些語言還支援混合程式設計範式。其實C也能支援一些面向對象的因素，隻是不如其他按照OOP（Object-oriented Programming）範式開發的語言支援得完善（繼承、多态、重載？），是以說”C是面向對象的程式設計語言“也能讓人接受，而C++也能做到純粹的面向過程，但作為C的超集，其最大的不同就是對OOP的支援，故把它稱為面向對象的程式設計語言。
程式設計範式的分類也有很多種，除了上面的分類，還有結構化、非結構化等分類。我想最主要的分類還是按照model of computation（計算模型）來分,一般而言有四類範式：
- 基于Turing Machine（圖靈機）的Imperative Programming（指令程式設計範式）；
- 基于Turing Machine（圖靈機）的Object-oriented Programming（面向對象的程式設計範式）；
- 基于λ-calculus（λ演算）的Functional Programming（函數程式設計範式）；
- 基于First-order logic（一階邏輯）的Logic Programming（邏輯程式設計範式）。
關于程式設計範式的分類也十分複雜，想深究的可以留意下圖：
指令式程式設計範式主要是”發号施令“形式的程式設計模式，程式按照一定的順序執行各條指令，程式員需要具體到程式如何去做的層次。而與之相對的是Declarative Programming（聲明程式設計範式），隻須程式員指明做什麼的層次，而無需深入具體如何做的層次，函數程式設計範式和邏輯程式設計範式均是聲明程式設計範式，下文再加以介紹。這種”發号施令“式的程式設計範式貼合硬體的執行，是最早的程式設計範式，一環接一環，環環相扣地執行，是以任何一個細節出錯可能都會導緻整個程式的錯誤。為了滿足Low coupling（低耦合）， High cohesion（高内聚）的設計模式，面向過程式的程式設計範式（也是指令式程式設計範式一種）漸漸發展起來，其最大特色就是把所有程式分化為逐個子函數或者子程式（C裡面幾乎所有有執行意義的代碼都需要在某個函數裡，如main函數等）。而且它引入的變量、函數傳回值等機制，使整個程式高度子產品化，把狀态的改變對應到不同的子函數之中去。因而也有很強的Side Effect。這種程式設計範式和圖靈機的設想很貼合，也是程式設計方面比較主流的範式（軟硬體條件共同決定的）。
随之而來發展出了面向對象的程式設計範式，如果某種語言支援這種範式，意味着支援繼承、多态、抽象、封裝、重載等等功能。從面向過程式的程式設計範式到面向對象式的程式設計，程式設計範式有了一個新的提高，因為面向對象的程式設計範式提出了類、對象、執行個體等概念，一方面貼合我們的思維，另外一方面也為代碼的重複利用做了很大貢獻。相比于指令式程式設計，其子產品化更為淋漓盡緻，子函數的角色被模糊融合到各個類、對象中去，且各個類、對象又有獨自的資料和方法，能夠互相收發資訊，這樣寫出來的程式不如傳統的指令程式設計範式般冗長，簡潔明了。但從實際上來說依然是圖靈機的模型。
以上兩種程式設計範式應該最為程式員所熟悉，占據了大半壁江山。
函數程式設計範式則摒棄了看重資料和狀态的計算模型，也就摒棄了副作用。找眼于函數本身，而非執行的過程的資料和狀态的處理。Haskell是其代表語言之一。函數程式設計範式在商業上應用不如在研究領域的應用廣泛和突出。愛大曾在70年代發明了ML函數式程式設計語言，也在這個領域有不少的貢獻，至今Functional Programming都還是資訊學院的大一必修課，讓很多新生頭疼。下面看一個斐波那契數列的例子:
C++:
#include <iostream>
// Fibonacci numbers, imperative style
int fibonacci(int iterations)
{
int first = 0, second = 1;// seed values
for (int i = 0; i< iterations-1;++i){
int sum = first + second;
first = second;
second = sum;
}
return first;
}
int main()
{
std::cout<< fibonacci(10)<<"\n";
return 0;
}
Haskell:
fibonacci2 =0:1:zipwith(+) fibonacci2(tail fibonacci2)
就那麼簡明，是不是有耳目一新的感覺呢？
就那麼簡明，是不是有耳目一新的感覺呢？
邏輯程式設計範式和函數程式設計範式相類似，但也不同，它所确立的簡單規則就是：事實+規則=結果。這種按照邏輯規律去産生結果的範式，更大程度地把程式從對資料的進行中解放出來。是一個從更抽象層次考慮問題的範式。代表語言是Prolog，愛大是Prolog的發源地。邏輯程式設計範式被普遍運用于人工智能領域。可以看一下面一段簡單例子：
father_child(tom, sally).
father_child(tom, erica).
？-sibling（sally,erica）.
若sally的父親是tom，erica的父親是tom，那麼sally和erica是兄弟姐妹關系麼？答案是Yes。
總之不同的程式設計範式在算法設計、程式設計風格上都有很大的不同，它們各有特點，也各自運用于不同的領域，對它們的研究會随着軟硬體的發展而持續下去。
一些相關的參考資料：
維基百科（參考了部分代碼）
Programming Paradigms for Dummies: What Every Programmer Should Know (Peter Von Roy,Université catholique de Louvain à Louvain-la-Neuve,本文分類圖來源 )
Programming paradigms（Jerry Cain,Standford University）