編程這件事，光有理論是不夠的，動手實踐是必修課。
不過，從什麼項目入手，往往讓人犯了難。
如果你還在糾結，應該拿什麼項目來開始自己的編程練習，不妨來看看這份“程序員都應該嘗試的挑戰性項目”清單。
這是田納西大學助理教授奧斯汀·亨利（Austin Z. Henley）結合自身經驗，給出的良心推薦。不僅總結了知識要點，讓你在學習中有的放矢，還貼心整理了拓展閱讀資料。
你可以多次構建這些項目，每次從中收穫新的知識。 每當我不知道該拿什麼練手，或者想學習一種新的編程語言或框架時，我就會從以下項目中選擇一種開始coding：
每個程序員都應該嘗試的挑戰性項目
文本編輯器
不使用GUI框架中內置的文本框組件，要如何搭建支持光標移動、選擇、插入和刪除操作的文本框？
這個項目中，存在兩個主要挑戰：
- 如何將文本文檔存儲在內存中
- 學習文本光標在流行的編輯器中的行爲
不要小看這些基礎的功能，其中有許多細節值得注意。比如當光標位於文本當中，按下向上箭頭，光標會移動到何處？
△圖源：Austin Z. Henley
如果你覺得這太簡單，還有進階測試：
- 撤銷/重做
- 自動換行
最後總結一下知識要點：
- 用於存儲文本的數據結構：數組，rope，gap buffer，piece table
- 文本光標的行爲和實現
- 撤銷/重做的設計模式：記憶，命令
- 分離文本視覺和記憶的抽象
別忘了還有拓展閱讀喲：
2D遊戲-太空侵略者
即使是最簡單的遊戲也需要考慮數據結構和設計模式。
在這個項目中，你的任務是從頭到尾實現一個定義明確的遊戲。最好使用SDL，SFML，PyGame這樣的2D圖形庫。
△圖源：Austin Z. Henley
第一步，創建對象移動的效果。
第二步，瞭解有關遊戲循環的所有信息。遊戲實際上是在繪圖、獲取用戶輸入和處理遊戲邏輯之間循環。
第三步，處理用戶輸入。
第四步，學習如何創建和管理所有遊戲對象及其狀態。比如如何生成動態數量的敵人。
第五步，學習如何應用遊戲的邏輯。子彈頭位置何時更新？什麼時候會有更多敵人出現在屏幕上？怎麼判定敵人被幹掉了？遊戲何時結束？
甚至，在進階階段，你還可以考慮引入AI，來製造更加“智能”的敵人。
編譯器-Tiny BASIC
從頭開始編寫一種非常小的類似於BASIC的語言編譯器，然後將其編譯爲任何其他語言。比如，用Python編寫可以輸出C#代碼的Tiny BASIC編譯器。
△圖源：Austin Z. Henley
知識點：
- 詞法分析
- 句法分析
- 遞歸下降解析
- 抽象語法樹
- 語義分析
- 優化passes
- 代碼生成
迷你操作系統
從這個項目開始，難度就加大了。
操作系統依賴於硬件，因此入門門檻比較高。但這個項目可以幫助你更好地理解計算機底層都發生了什麼。
作者亨利推薦了一本免費電子書《使用Rust構建RISC-V操作系統》作爲入門教材（地址見文末）。
△圖源：Austin Z. Henley
知識點：
- 交叉編譯
- Bootloading
- BIOS中斷
- x86模式
- 內存管理和分頁
- 排程（Scheduling）
- 文件系統
如果以上四個項目，你都覺得so easy，那麼就來嘗試一下最後這兩個高難度項目吧。
電子表格
電子表格應用程序（如Excel）將文本編輯器和編譯器的挑戰結合在了一起。
在這個項目中，你需要學會如何在內存中表示單元格內容，並實現用於方程式的編程語言解釋器。
電子遊戲機模擬器
這是一個操作系統+編譯器的二合一挑戰項目。
挑戰內容是，編寫一個虛擬機，讓虛擬機可以像真實的CPU和其他硬件組件一樣運行。
亨利的建議，是從簡單的虛擬控制檯入手，比如CHIP-8。
網友建言獻策
博客一出，在Hacker News、Reddit上受到了廣大碼農們的歡迎。
有網友說：
這些項目能讓我接觸到完全不同的領域和問題，比我日常的工作更能激勵我。
並且，網友們紛紛建言獻策，又推舉出好幾個優質上手項目：
- 從零搭建數據庫
- 光線追蹤器
- 矢量圖形編輯器
- 圖像解碼器
- 網頁聊天室
- pi計算器的位數
- 通用終端實用程序（如grep）
- FTP客戶端和服務器
所以，這些項目是否激發了你的靈感？
Talk is cheap. Show me the code. 快動手練起來吧~
本文經AI新媒體量子位（公衆號ID:QbitAI）授權轉載，轉載請聯繫出處。