自顶向下，逐步求精——算法设计简介

自顶向下设计最初把问题分解成一套子问题，然后再把子问题分解成子问题。这一过程将一直持续到每个子问题足够基础，不再需要进一步分解为止。我们创造了一种分层结构来表示问题和子问题（称为模块）之间的关系，这种结构也称为树形结构。在树形结构中，每一层中的模块都可以调用下层模块的服务。这些模块是算法的基本构件，也正是上一节中所做的。

把问题分解成子问题，模块或者片段的目的，是要独立地解决每个模块。在计算领域中，一个模块可能用于读取数据，一个模块可能用于对数据求和，一个模块用于输出所求的和，而另一个模块则用于比较上一周得到的总值和当前所求的和。



一般，我们会花时间从全局考虑一下问题，然后简单记下主要步骤，再分析每个步骤填充细节。如果我们不知道如何完成某个任务，就先执行下一个任务，当得到更多信息后，再返回执行这个跳过的任务。我们所做的是什么呢？就是分治策略，把问题分解成子问题。

把每个任务扩展成最小的细节，需要扩展的步骤是抽象步骤，不需要扩展的步骤是具体步骤。如果一个任务困难重重，可以把它的细节推到较低的层次当中。这一过程也可以用到棘手的子任务上。整个问题最终被分解成能够解决的单元。

总的来说，自顶向下的方法可以分成四个主要步骤：

1.分析问题

2.编写主要模块

3.编写其余模块

4.根据需要进行重组和改写

可以通过一些实例来练习和体会这种逐步求精的思想。

以洗衣机的运作过程为例：

0）选择洗衣模式：对应水位，注水时间

1）注水， 水位计计水位

2）浸泡， 计时器计时

3）电机转动, 左3次，右3次

4）排水， 水位计计水位

5）电机转动（脱水）

6）结束

伪代码如下：

READ 用户选择模式

REPEAT

注水

UNTILL 水位=注水要求

REPEAT

浸泡

UNTILL 时间 = 时间要求

WHILE(电机启动时间>0)

REPEAT

电机左转3次

电机右转3次

时间-1单位

ENDWHILE

WHILE(水位！=0)

排水

ENDWHILE

FOR（脱水时间>0）

电机转动

ENDFOR

关闭电源