密爾沃基市，是美國(guó)威斯康辛州最大的城市。1938年1月10日，圣誕剛過(guò)不久，密爾沃基市民像往常一樣平靜地生活著。咖啡店里，有人在議論著羅斯 ?？偨y(tǒng)的救市新政策，有人在議論著到底該不該限制公民持槍。而更多的人呢，則一邊品嘗著密爾沃基聞名全國(guó)的啤酒，一邊聽(tīng)著廣播里面的實(shí)時(shí)戰(zhàn)況：侵華日軍登 陸青島了。誰(shuí)也沒(méi)有想到，這個(gè)平靜的日子將載入這座城市的史冊(cè)。這天，密爾沃基路德教會(huì)高中的一名印刷管理員，高興地迎來(lái)了一個(gè)健康的兒子。他為兒子取了 一個(gè)響亮的名字，這個(gè)名字在不久的將來(lái)，成為了計(jì)算機(jī)編程藝術(shù)的旗幟：Donald Ervin Knuth。
為了方便講述，請(qǐng)各位讀者允許我先劇透一件39年后的事兒。在1977年Knuth造訪中國(guó)前夕，姚期智的夫人為他取了一個(gè)中文名字：高德納。在下面的故 事里，我們就使用這個(gè)名字來(lái)稱呼他。
高德納天資聰穎，他的超凡智力在8歲時(shí)就顯示出來(lái)了。當(dāng)時(shí)，一家糖果商在孩子們當(dāng)中舉辦了一項(xiàng)有趣的比賽，要求用“Ziegler’s Giant Bar”里面的字母，寫出盡可能多的單詞。裁判事先準(zhǔn)備了一份2500個(gè)單詞的列表，可他卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了小選手的能力，高德納令人驚訝寫出了4500多個(gè)單 詞，毫無(wú)疑問(wèn)地獲得了冠軍。他為學(xué)校贏得了一臺(tái)電視機(jī)，還為每個(gè)同學(xué)贏得了一只棒棒糖，他的賽后感言是，我還能寫出更多。
高德納的高中就讀于他父親所在的路德教會(huì)高中，在這期間，他發(fā)表了此生第一篇學(xué)術(shù)文章。盡管如此，但這個(gè)充滿了才華和個(gè)性的年輕小伙，并沒(méi)有把心思 放在科學(xué)上，他的主業(yè)是音樂(lè)和作曲。他的老師，甚至包括他自己，十分懷疑他將來(lái)進(jìn)入大學(xué)后，是否能夠順利學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。這種想法給高德納造成了不小的自卑，盡 管他的平均分是學(xué)校歷史上最高的。不過(guò)有句話說(shuō)，真正的天才是1%的靈感加上99%的汗水，這話用在高德納身上毫不夸張，18歲的他，在進(jìn)入大學(xué)之后，絲 毫沒(méi)有向數(shù)學(xué)屈服，而是花費(fèi)無(wú)數(shù)的課余時(shí)間，大量練習(xí)數(shù)學(xué)難題，這種努力的勁頭再加上他的天份，使他很快就在數(shù)學(xué)方面超過(guò)了其他同學(xué)。其實(shí)我們與其關(guān)注一 些科學(xué)家們不可模仿的機(jī)會(huì)和天賦，莫不如更關(guān)注他們?nèi)绾蚊鎸?duì)困難和挫折。高德納告訴我們，沒(méi)有什么過(guò)不去的坎兒，方法就是抓緊時(shí)間干活。
高德納就讀的大學(xué)是凱斯理工學(xué)院，在這里他接觸了IBM650計(jì)算機(jī)，這導(dǎo)致高德納的音樂(lè)家夢(mèng)想一去不復(fù)返，科學(xué)天賦終于重新占領(lǐng)了他的心扉。 1956年，在他第一次使用IBM650之后，他就躇躊滿志地相信，說(shuō)明書上介紹的程序，一定比不上他自己編寫的。于是高德納開(kāi)始學(xué)習(xí)編程，他的第一個(gè)程 序是因數(shù)分解，不久之后，高德納就對(duì)編程有了許多體會(huì)。當(dāng)時(shí)高德納還兼職管理學(xué)校的籃球隊(duì)，于是他編寫了一個(gè)程序，能夠自動(dòng)評(píng)估每名球員的價(jià)值，令球隊(duì)的 教練非常欣賞。這件事還吸引了CBS電視臺(tái)的報(bào)道，后來(lái)高德納、球隊(duì)教練和IBM650的一張合影，還被印到了IBM650的宣傳冊(cè)上。1960年，高德 納以公認(rèn)出色的成就，打破了學(xué)校的慣例，同時(shí)獲得了學(xué)士和碩士?jī)蓚€(gè)學(xué)位，大家來(lái)做個(gè)減法吧，算算高德納此時(shí)年歲幾何。
隨后，高德納從五大湖區(qū)，來(lái)到了美國(guó)西南岸，進(jìn)入伯克利攻讀數(shù)學(xué)博士學(xué)位。在此期間，他的編程生涯也正式開(kāi)始了，他對(duì)外提供軟件服務(wù)，為各種不同機(jī) 器設(shè)計(jì)各種稀奇古怪的編譯器，曾經(jīng)一個(gè)程序賣到5000美元。最值得一提的，就是他對(duì)ALGOL60編譯器提出的測(cè)試方法。不知道大家是否還記得 ALGOL，這盞批量生產(chǎn)圖靈獎(jiǎng)的阿拉丁神燈。當(dāng)時(shí)我們介紹過(guò)，ALGOL60的設(shè)計(jì)目標(biāo)要求支持遞歸，而在設(shè)計(jì)編譯器時(shí)，對(duì)遞歸的處理是很復(fù)雜的，所以 經(jīng)常會(huì)因?yàn)榫幾g器不成熟而出故障。高德納編寫了一段非常簡(jiǎn)單的測(cè)試程序，江湖人稱“Man or boy test”，俗名“是男人就得-67”。高德納說(shuō)，只要用ALGOL60編譯器來(lái)編譯我的這段程序，如果運(yùn)行結(jié)果等于-67，就說(shuō)明這個(gè)編譯器是純爺們 兒，否則就只能算小男孩。
1963年，25歲的高德納順利拿到了博士學(xué)位，并留在伯克利任教。在畢業(yè)前一年，雖然還是研究生，但高德納已經(jīng)因?yàn)樵O(shè)計(jì)編譯器而響譽(yù)計(jì)算機(jī)行業(yè)。 于是著名的Addison-Wesley出版社與他約稿，請(qǐng)他寫一本關(guān)于編譯器和程序設(shè)計(jì)方面的書。這本來(lái)是很平常的一件事，但您看看高德納是何許人也， 不久之后，他簡(jiǎn)直把這件事做成了一件計(jì)算機(jī)科學(xué)史上的奇觀。1962年約的稿，高德納一直寫到1966年還沒(méi)交，在此期間他又是畢業(yè)，又是教書，終于人家 出版社急了。編輯找到高德納，說(shuō)這都四年了你寫了多少啊，高德納說(shuō)，才寫3000頁(yè)手稿。編輯大囧，忙問(wèn)都3000頁(yè)了你怎么還不交，高德納答曰，急啥， 我還沒(méi)寫到正題呢。編輯徹底雷住了，說(shuō)那你出個(gè)多卷本吧……
《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》，就這么誕生了。
把一件平常的事做到人間極致，這就是高德納。他不是故弄玄虛，他的心里攢著一股勁兒，要寫出一部與牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》相媲美的傳世巨著。 他一開(kāi)始計(jì)劃了六卷，后來(lái)覺(jué)得這個(gè)數(shù)字不怎么好，又改成了七卷。1968年，《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》（The Art Of Computer Programming，江湖人稱TAOCP）的第一卷正式出版了。這一卷的標(biāo)題叫《基本算法》，但難度卻并不低。比爾蓋茨曾經(jīng)花了幾個(gè)月的時(shí)間讀完這一 卷，并且做了大量的練習(xí)，然后他說(shuō)，如果你想成為一個(gè)優(yōu)秀的程序員，那就去讀這個(gè)《基本算法》吧，確保自己能夠解決里面的每一個(gè)問(wèn)題。然而，高德納本人的 說(shuō)法卻比蓋茨犀利多了：要是看不懂，就別當(dāng)程序員。
就在這同一年，高德納跳槽到斯坦福大學(xué)，并當(dāng)上了教授，一邊帶博士，一邊繼續(xù)寫書。一年后，TAOCP第二卷《半數(shù)值算法》正式出版，又過(guò)了三年， 也就是1973年，第三卷《排序與查找》也相繼付梓。這三卷書立即被計(jì)算機(jī)界驚為神作，在那幾年之內(nèi)就賣出去了100多萬(wàn)套，至今仍然是編程書籍中的最高 經(jīng)典。有一些對(duì)我們來(lái)說(shuō)巧妙得不能再巧妙的算法，在這三卷書中順手掂來(lái)，比比皆是，這個(gè)我們等會(huì)再說(shuō)，現(xiàn)在有件要緊的事兒。按照高德納的計(jì)劃，這套書一共 是七卷，但是現(xiàn)在剛剛寫完三卷，就已是震古爍今。震到什么程度呢，連圖靈獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)委員都坐不住了，他們做了一件前所未有的事。按照慣例，圖靈獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)叨际?成就等身，要經(jīng)過(guò)時(shí)代的檢驗(yàn)，然而高德納卻是例外，在他的七卷本剛剛寫完三卷時(shí)，ACM便決定立即為其頒發(fā)圖靈獎(jiǎng)：
授予高德納圖靈獎(jiǎng)，以表彰其在算法分析、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，特別是其著名的 《The Art of Computer Programming》系列叢書。
這是1974年的ACM圖靈獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)詞，高德納捧走了歷史上第9個(gè)圖靈碗。這對(duì)高德納來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是個(gè)殊榮，因?yàn)檫@一年他只有36歲，直到現(xiàn)在，他仍然保持著 獲獎(jiǎng)年齡最小的紀(jì)錄。
我們故事才講到一半，可天才的高德納卻已經(jīng)得到了圖靈獎(jiǎng)。各位讀者可能要問(wèn)，那下面還講啥，他無(wú)非就是接著寫書，接著帶博士，就別廢話啦。您要是這 么想，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了，他要是那么做，他就不是高德納。提前劇透一下，這個(gè)看上去順理成章的計(jì)劃，很快就被打破了，計(jì)劃中的七卷本，直到今天都沒(méi)有完成。 欲知發(fā)生了什么，且聽(tīng)下回分解。
上一篇我們講到，高德納計(jì)劃要寫一套七卷本的《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)藝術(shù)》，沒(méi)想到剛剛寫完第三卷，就被ACM授予了圖靈獎(jiǎng)。這在圖靈獎(jiǎng)歷史上是從沒(méi)有過(guò)的事。 我們還記得巴黎會(huì)議上的諾爾吧，他的圖靈碗比他的獲獎(jiǎng)成果遲來(lái)了整整45年，他等這個(gè)碗時(shí)間，比高德納獲獎(jiǎng)時(shí)的歲數(shù)還要長(zhǎng)。但是，高德納在獲此殊榮之后， 再一次令世界大跌眼鏡：他宣布從此歇筆了，因?yàn)榕虐婀ぞ咛?，破壞了這套書的美。
高德納的這一動(dòng)作讓外界十分震驚，可以想見(jiàn)，他遭到了排山倒海的懷疑。有人說(shuō)，高德納肯定是江郎才盡，拿了圖靈碗，見(jiàn)好就收；有人說(shuō)，圖靈獎(jiǎng)對(duì)前三卷的評(píng) 價(jià)過(guò)高了，高德納無(wú)力面對(duì)這么大的壓力，只好找個(gè)理由撤退；還有人說(shuō)，獲獎(jiǎng)之后停止寫作，充分體現(xiàn)了他寫書的目的就是為了功利。他們紛紛質(zhì)疑，這個(gè)圖靈碗 是徹底發(fā)錯(cuò)了人。
然而，如果我們真正翻開(kāi)TAOCP讀一讀，就不難理解這是為什么。我覺(jué)得，對(duì)于算法的研究，可以分成三層境界。第一層是分析算法的復(fù)雜度，這是計(jì)算機(jī)專業(yè) 的大學(xué)生普遍掌握的技能，達(dá)到這個(gè)境界，可以說(shuō)是入了算法的門；第二層境界是改進(jìn)算法的復(fù)雜度，在分析之后繼續(xù)思考，想辦法去降低它，這就可以算是懂算法 了；第三層境界，就是尋找算法的最優(yōu)復(fù)雜度，不但要改進(jìn)它，而且要改到什么程度呢？就是要證明出來(lái)，我改完的算法就是最優(yōu)的，你無(wú)論如何都不可能再改進(jìn) 了，再改進(jìn)就違反宇宙規(guī)律。
高德納，就是典型的第三種人。諸位不妨看看，TAOCP里面給出了多少最優(yōu)算法，高德納是鐵了心，要當(dāng)算法世界中的上帝。高德納就是這么一個(gè)極致地追求極 致的人，他強(qiáng)迫自己把每件事都做得不可逾越。那么他怎么能夠容忍，這套被他視為畢生事業(yè)的書，被糟糕的排版技術(shù)束縛？于是，無(wú)論別人怎樣質(zhì)疑，他最終還是 把寫作晾到了一邊，開(kāi)始全力以赴地研究字體和排版。高德納讓我們領(lǐng)略了什么才是真正的個(gè)性，個(gè)性絕不是打18個(gè)耳洞，或在牛仔褲上摳36個(gè)窟窿。個(gè)性，就 是在所有岔路口都追隨自己的心，讓所有影響你追求夢(mèng)想的障礙統(tǒng)統(tǒng)跪倒。
高德納這一歇筆，就是十年。在這不務(wù)正業(yè)的十年當(dāng)中，對(duì)極致的追求像只看不見(jiàn)的手，推動(dòng)他創(chuàng)造了三個(gè)響亮的成果，其中影響最大的，就是排版系統(tǒng)TEX。如 果大家用MS Office Word寫過(guò)論文，就會(huì)體會(huì)到那份求死不得的心：不斷地調(diào)整字號(hào)、行距、縮進(jìn)、分欄，如果這還不算什么，你再寫幾個(gè)數(shù)學(xué)式子看看？但是在TEX中，這些麻 煩幾乎完全不存在，你唯一需要做的，就是把你想寫的內(nèi)容告訴它。如果說(shuō)時(shí)間就是生命，那就可以認(rèn)為，TEX每天都在拯求科學(xué)家們的生命，說(shuō)它推動(dòng)了科學(xué)的 發(fā)展也不為過(guò)。TEX是一場(chǎng)出版界的革命，直到現(xiàn)在仍是全球?qū)W術(shù)排版的不二規(guī)范，它所排出的文字之美，特別是數(shù)學(xué)式子的美，讓人們由衷感嘆：啊，一毫米都 不能再挪動(dòng)了。
除了功能上的美之外，TEX作為一個(gè)軟件產(chǎn)品，也令人嘆為觀止。它的版本號(hào)不是自然數(shù)列，也不是年份，而是從3開(kāi)始，不斷地逼近圓周率 （3.14，3.141…目前最新版本是3.1415926）。高德納再一次用行動(dòng)宣告，我這個(gè)東西，不可能再有什么大的改進(jìn)了，最多只能小修小補(bǔ)，使其 趨近完美。他還專門設(shè)立了獎(jiǎng)金：誰(shuí)發(fā)現(xiàn)TEX的一個(gè)錯(cuò)誤，就付他2.56美元，第二個(gè)錯(cuò)誤5.12美元，第三個(gè)10.24美元…以此類推。我們都知道，傳 說(shuō)某個(gè)國(guó)王就因?yàn)檫@種指數(shù)游戲失去了江山，高德納作為算法大師，更清楚指數(shù)增長(zhǎng)的可怕性。然而他卻敢立此重賞，結(jié)果直到今天，他也沒(méi)有為此付出多少錢，可 見(jiàn)TEX經(jīng)過(guò)了怎樣的千錘百煉。這個(gè)耗費(fèi)十年打造的玩具，讓當(dāng)初質(zhì)疑圖靈獎(jiǎng)發(fā)錯(cuò)了的人們?nèi)块]嘴了，他們甚至改口說(shuō)：哦，為了這個(gè)TEX，不妨再給高德納 一個(gè)圖靈碗吧。
第二個(gè)成果，就是METAFONT，這是一套用來(lái)設(shè)計(jì)字體的系統(tǒng)。對(duì)于它的價(jià)值，一句話就能概括：計(jì)算機(jī)界最懂字體的兩個(gè)人，一個(gè)是蘋果的喬布斯，另一個(gè) 就是高德納。
第三個(gè)成果，就是文學(xué)化編程（Literate Programming），它把程序設(shè)計(jì)的藝術(shù)性展示得淋漓盡致。高德納說(shuō)，一段好的程序，不僅僅是要清晰易讀，而且要能夠讀出美感，讀出意境。天吶，意 境，一排一排的計(jì)算機(jī)代碼，要像詩(shī)歌一樣充滿意境。高教授，你瘋了？
高德納說(shuō)，你才瘋了呢，看我給你們露一手。于是，他在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一套CWEB系統(tǒng)，除了用它寫出了TEX程序之外，竟然還用它寫了一本叫作 《Stanford Graphbase》的書。高德納微微一笑，我都能用編程語(yǔ)言寫書，何況有意境的程序了，我的口號(hào)是：程序員也能得普利策獎(jiǎng)（這是全球新聞寫作領(lǐng)域的最高 獎(jiǎng)項(xiàng)）。
文學(xué)化編程還為高德納報(bào)了一個(gè)小仇。我們第6章中講過(guò)的迪科斯徹，當(dāng)年提出了一個(gè)“結(jié)構(gòu)化編程”，提倡不要在編程時(shí)使用“goto”語(yǔ)句，高德納偏要唱反 調(diào)，結(jié)果被迪科斯徹稱為“沒(méi)結(jié)構(gòu)”。這下可好，高德納狡黠一笑，嘿嘿，如果你不跟我混，你就是“沒(méi)文化”咯（literate也有“文化”之意）。
歇筆十年的高德納，手捧這三項(xiàng)成果重出江湖，打消了一切質(zhì)疑。這時(shí)他才對(duì)十年前的歇筆事件做了一個(gè)輕描淡寫的解釋：一個(gè)人要想把事情做得漂亮，就必須要跟 上帝保持和諧，現(xiàn)在，上帝終于讓我去寫四卷了。
他的筆，又拿了起來(lái)。在寫作第四卷的過(guò)程中，為了幫助讀者打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，以便面對(duì)TAOCP中的數(shù)學(xué)高峰，他又專門撰寫了一本《Concrete Mathematics》。這本書有中文版 ，翻譯為《具體數(shù)學(xué)》，我一直覺(jué)得稍有不妥。Concrete到底是什么意思呢，高德納說(shuō)，意思就是我不教那些軟綿綿的數(shù)學(xué)，我要教的是扔到地上能砸個(gè)響 兒的數(shù)學(xué)。據(jù)說(shuō)，他在課堂上說(shuō)完這番話，有好幾個(gè)同學(xué)扭頭走出了教室──他們是土木工程系的學(xué)生，還以為高德納是講混凝土的呢（Concrete在土木領(lǐng) 域意為“混凝土”）。說(shuō)到高德納的教學(xué)，還有個(gè)趣聞，他批改作業(yè)的時(shí)候只抽查第314頁(yè)，就能判斷出這份作業(yè)的質(zhì)量。為此，我們這本書的第314頁(yè)用來(lái)向 高德納致敬。
1992年，高德納為了專心寫作，宣布提前退休，并停用電子郵箱。高德納一共帶了28位博士生，他覺(jué)得28這個(gè)數(shù)字很好，于是便宣布不再收學(xué)生了。盡管如 此，他仍然為想要師從于他的人們留下了一個(gè)盼頭：他開(kāi)了一門叫做Computer Musing的公開(kāi)課，每次會(huì)提出一個(gè)問(wèn)題，如果誰(shuí)能快速解出來(lái)，高德納就會(huì)為他的博士論文簽名。不知道哪位后起之秀能夠獲得如此殊榮呢，我們拭目以待 吧。
2008年，在TAOCP的前三卷面市30年之后，第四卷終于千呼萬(wàn)喚始出來(lái)，而高德納，卻已是白發(fā)蒼蒼的古稀老人了。一句話，一輩子，一生情，一杯酒， 他對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的熱愛(ài)，使他為這套叢書耗費(fèi)了一生的心血。在這一章的最后，我想用一個(gè)詞，來(lái)形容這位天才的計(jì)算機(jī)科學(xué)大師，但是思前想后，我只能想到唯一 的一個(gè)詞：God。
我想，盡管高德納是一位虔誠(chéng)的基督徒（他還專門寫過(guò)關(guān)于圣經(jīng)研究的書），但他一定會(huì)欣然接受這樣的形容。正如當(dāng)年Linux的作者Linus說(shuō)：上帝在夢(mèng) 中告訴我，我做出了最優(yōu)秀的操作系統(tǒng)。
高德納回答說(shuō)：我可沒(méi)這么說(shuō)過(guò)。
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