计算机科学基础/算法设计
算法设计 是一种创建解决问题的数学过程的特定方法。在解决魔方（任何尺寸）时，可以看出算法设计的一个有力例子。在解决魔方（任何尺寸）时，了解逐步的指令或算法来达到有效的解决方案非常重要。这就是算法设计发挥作用的地方。有一些设计可以将看似复杂的解决方案分解，通过解决每一层（首先，中间和最后以及颜色）来解决问题。
请点击链接，了解如何解决 3X3魔方 的最后一层。
自顶向下的设计方法是从检查整个问题开始的，或者可以认为是从先看大图/整体开始。一旦你评估了主要问题，然后你将问题分解成更小的组件或部分。
自顶向下方法的下一部分是开始测试。最初，由于我们专注于更大的图景，所以会有一些部分缺失。在某些情况下，问题的某些部分没有被解决，这时会使用存根或占位符作为临时占位符。
从某种意义上来说，自顶向下方法就像一个将军指挥他的军队。将军会分解任务，为每个士兵分配一个特定的任务来完成，而这个任务反过来又对整个任务的至关重要部分做出贡献。
自底向上的算法设计方法从问题的最小单元或部分开始。这种方法首先解决最小的单元，然后逐步构建下一层或解决方案。使用这种方法可以确保最小的单元已经成功测试，因此，当你开始解决或实现下一个子解决方案时，由于前面的层已经成功工作，所以它会工作。
一个例子是造汽车。汽车的每个部件都经过设计、制造和测试。知道较小的部件能够正常工作，这些部件就会在装配线上逐步添加。随着部件的添加，你就会知道，由于对每个部件进行了彻底的测试，所以较小的部件能够正常工作。最终，当你完成这个过程时，最终的结果是一辆能够正常工作的汽车。
算法设计中涉及一些基本的逻辑结构和操作。构建模块对于决定我们希望如何操作工作单元是必要的。每个算法的基础都是步骤或操作块。这些步骤/操作块可以像将两个数字加在一起一样简单。但是，这些操作块也可以很复杂，例如，在一个数字列表中找到最大值。
逻辑结构对于将步骤组织成一个过程/解决方案至关重要。以下四个基本的逻辑结构描述了用于创建算法的块类型
- 过程/函数调用 - 一个例子是 Scratch 中的一个单一模块
- 序列 - 为了创建一个序列，你需要一个模块堆栈
- 备选方案 - 使用 if-then-else 模块来指示特定问题的备选解决方案
- 迭代 - 使用“重复”、“for”和“永远”模块来构建循环以解决问题
大多数语言都有用于基本操作和逻辑结构的编程结构。为了理解编程结构，你必须首先了解 人工语言。根据维基百科的定义，人工语言是“一种其语音学、语法和词汇是为人类或类人生物交流而有意识地设计的语言，而不是自然形成的”。类似地，编程结构 是“为了向机器（特别是计算机）传达指令而设计的”。