程序员如何实现财富自由系列之：开发并销售自己的移动应用

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.背景介绍

1.1 移动互联网的兴起

随着人们生活水平的不断提高、信息技术的飞速发展，移动互联网(Mobile Internet)也逐渐得到越来越多人的关注。这一新的互联网模式带来了极大的便利性，用户可以随时随地享受到最新最快的服务，同时无须担心因手机信号差或流量费用过高而感到疲惫。虽然短时间内使得消费者对电子商务的依赖进一步提升，但长期看，移动互联网将会成为全社会的一个重要部分。

1.2 移动互联网的应用场景

移动互联网已经成为一个庞大的市场，其中包括互联网金融、在线旅游、新闻阅读、社交网络、教育、医疗等多个领域。它不仅能帮助消费者快速购物、消费，还能帮助企业降低成本、提高效率、增强竞争力。因此，作为一名技术从业人员，我认为了解并掌握移动互联网各项应用场景，对于提升个人能力、塑造独特的个人品牌都非常重要。

1.3 移动互联网市场的重要性

移动互联网市场占据了上半年整个移动互联网发展的主体份额，2017年的移动互联网营收约为4400亿美元，同比增长近9%，持续放大国内的数字经济发展空间。近两年的创业热潮已让不少创业公司将重点投入到移动互联网的新市场，如微店、当当网、美团外卖、快手等，已经成为互联网行业的“引爆点”。

同时，随着5G网络的不断推出，第三方支付、物联网、智慧城市、AR/VR虚拟现实等新技术的出现正在改变移动互联网的形态与未来。作为一名技术从业者，要懂得分析和运用前沿技术，才能在这个日益复杂的世界中生存下来。

2.核心概念与联系

2.1 app开发

APP (Application Programming Interface，应用程序编程接口)，是指软件系统向其他软件提供服务的一种接口。在iOS平台上，APP通过iTunes Store或其他App Store进行分发，用户可以在手机、平板电脑及电视等各种设备上安装、运行和更新。APP通常由开发者编写的代码和资源文件组成，可运行于iOS、Android、WinPhone、WebOS、Linux、MacOS、智能机、路由器、NAS等平台上。

2.2 AppStore

App Store 是苹果公司和iTunes Partners共同合作推出的基于云计算的应用商店，其官方网站是https://itunes.apple.com/cn 。所有的Apple产品都可以通过App Store购买。其主要功能有：

• 分发应用（即安装）：通过iTunes下载安装应用程序。
• 搜索应用：搜索你喜欢的应用程序。
• 评价应用：为应用程序打分并分享你的想法。
• 邀请好友与社交：与朋友分享你发现的应用。
• 游戏中心：游戏中心汇集了许多精彩的应用，让你与朋友一起玩。

2.3 SDK

SDK (Software Development Kit，软件开发工具包)，是开发者用来开发iOS/Android应用程序的软件集合。由硬件供应商、运营商、开发者共同构建。开发者只需调用这些SDK中的API接口，即可完成应用程序的开发。

目前常用的SDK有：

• AdMob: 谷歌广告服务SDK。
• Firebase: Google提供的一站式云端解决方案，包括Crash Reporting、Analytics、Authentication等等。
• Facebook：Facebook SDK提供了登录、分享、评论等功能，方便移动应用的接入。
• Twitter：Twitter SDK提供了发布及查看tweets的功能。
• Amazon Mobile Ads：亚马逊提供的广告SDK，用于展示广告。

2.4 MVVM架构

MVVM (Model-View-ViewModel)，是一种软件设计模式，将视图的业务逻辑和数据逻辑分开。应用了这种架构后，视图只负责呈现信息，不涉及业务逻辑；而视图模型则负责处理业务逻辑和数据的双向绑定，并利用通知机制通知视图更新。这样做的好处是避免了直接修改视图状态，保证了数据的一致性。

3.核心算法原理和具体操作步骤以及数学模型公式详细讲解

3.1 贝叶斯分类算法

贝叶斯分类算法（Bayes Classifier），又称贝叶斯定理、条件概率法，属于判别学习方法的一种。它是一个基于贝叶斯公式的概率分类模型，假设待分类的对象属于某一类，根据样本特征判断该类别的条件概率分布，基于此产生预测结果。

具体操作步骤如下：

1. 收集训练数据，准备训练数据集和测试数据集。训练数据集用于训练模型，测试数据集用于评估模型效果。

2. 对每个类别计算先验概率。首先，遍历每一个训练样本，统计该样本属于该类的频率。然后，计算所有样本属于该类的概率。这里需要注意的是，如果某个类没有样本，那么先验概率就是0。

3. 使用贝叶斯公式计算条件概率。假设待分类的对象属性为x_i，根据贝叶斯定理计算： P(C|X=x_i)=P(x_i|C)*P(C)/P(x_i)， P(x_i|C)表示属性X在类别C下的条件概率分布； P(C)表示类别C的先验概率； P(x_i)表示属性X的先验概率；

4. 在测试数据集上，利用贝叶斯分类器对每个样本进行分类。首先，根据贝叶斯分类规则计算每个样本的类别概率分布，即P(c|x)。然后，选择概率最大的类别作为预测结果。

5. 通过测试数据集验证分类器准确率。通过测试数据集计算分类误差，衡量分类器的正确率，以及分类器的鲁棒性。

3.2 EM算法

EM算法（Expectation-Maximization Algorithm，期望最大算法），是一种非常常用的聚类算法。它的基本思路是，先假定数据服从某种模型，然后迭代优化模型参数，使得模型的似然函数最大化。具体操作步骤如下：

1. 随机初始化模型参数，确定初始模型。

2. E步：求期望：迭代算法的第一步是计算数据属于不同模型的期望值，即E步。首先，在当前模型参数θ^t上计算数据x关于模型参数的似然函数p(z|x;θ^t)，即计算数据x的隐含变量Z的概率分布p(z|x;θ^t)。然后，通过计算模型参数θ^t对于固定的数据x的似然函数，使用训练数据集计算得到Θ的期望。记为E[log p(x|Z;θ^t)]。

3. M步：极大化：迭代算法的第二步是最大化对数似然函数，即M步。给定当前的模型参数θ^t和当前的数据x，计算模型参数θ^t对于数据集D的似然函数p(D|θ^t)。首先，分别计算数据集D中各个类别的似然函数，即计算数据集D关于θ^t的期望，记为E[log p(D|θ^t)]。然后，计算θ^t的最大似然估计，即找到使E[log p(x|Z;θ^t)]最大的参数θ^*。

4. 判断收敛：如果满足终止条件（模型收敛或迭代次数达到某个固定阈值），停止迭代，否则回到第2步。

3.3 改进K均值算法

改进K均值算法（Improved K-means algorithm，IKA），是在K均值算法基础上的改进算法。主要思想是减小类内距离的影响，以改善模型效果。具体操作步骤如下：

1. 初始化K个均值点，随机选取K个数据点作为初始均值点。

2. 将数据集划分为K个子集，每个子集对应一个类。

3. 重复以下过程直至达到最大迭代次数或收敛： a) 对于每个子集，计算子集的均值点。 b) 更新类别标记。对于数据点x，计算它的最近均值点距离，找到最小距离的子集，将x归类到该子集。 c) 检查是否收敛。如果所有子集中的均值点不再变化，则算法收敛。

4. 返回K个子集，每个子集对应一个类，每个类代表数据集的簇。

3.4 概率密度估计

概率密度估计（Probability Density Estimation，简称PDE），是用于估计连续型随机变量的概率密度函数的数学方法。其主要思想是利用核函数的非线性组合来构造非凸函数，将数据集映射到一个隐含的低维空间中，通过局部的密度分布估计出真实的概率密度函数。一般情况下，可以使用核函数构造高斯核或多项式核。具体操作步骤如下：

1. 收集训练数据，准备训练数据集和测试数据集。训练数据集用于训练模型，测试数据集用于评估模型效果。

2. 确定核函数，核函数由输入数据映射到高维空间中，定义了数据之间的相似性和远近关系。常用的核函数有多项式核和高斯核。

3. 在高维空间中构造局部密度估计。首先，将数据集映射到隐含的低维空间，这里使用的降维方式有多种，如PCA、Isomap、LLE等。然后，在每个局部区域上拟合一个非凸函数，即概率密度函数。

4. 在测试数据集上，对数据进行估计。首先，在测试数据集上计算每个样本的核函数值，即与训练数据集样本的距离。然后，在每个测试样本所在的局部区域上估计概率密度函数的值，即在局部空间中核函数值的密度估计。

5. 通过测试数据集验证模型效果。通过比较测试数据集的真实概率密度函数值与估计值，计算估计误差，衡量模型性能。

4.具体代码实例和详细解释说明

4.1 移动应用开发框架

为了更加专业的解释移动应用的开发流程，我推荐大家可以参考一个由开源界著名人士分享的经典移动应用开发框架。名字叫做"RIBs architecture"（Reactive Instagram Brushes）。这是基于React Native的应用架构，通过组件化的方式组织复杂的业务逻辑，并通过Reactive Programming进行数据流管理，使得代码结构更加清晰、易维护、扩展性更好。该架构整洁、模块化且具有高度的可扩展性，适合企业级应用开发。

1. UI层：界面显示层，负责显示页面UI，并接受用户操作事件。
2. 数据层：数据存储层，用于持久化数据，并且封装对数据的访问接口。
3. 网络层：网络连接层，用于与服务器通信，获取数据。
4. 业务逻辑层：业务逻辑层，处理页面逻辑，进行业务流程控制。
5. 持久化层：本地缓存层，用于持久化数据，减轻数据库压力。

4.2 登陆模块开发

4.2.1 模块结构设计

1. 用户输入框：接收用户输入的用户名密码等信息。
2. 提交按钮：提交表单。
3. 忘记密码：点击此链接重置密码。
4. loading：加载动画。

4.2.2 请求接口开发

请求接口开发是移动应用开发过程中不可缺少的一环。下面是一个例子：

import axios from 'axios';

const API = {
  loginUrl: '/api/login', // 登录接口地址
  resetPasswordUrl: '/api/reset-password' // 重置密码接口地址
}

export const loginRequest = ({ username, password }) => {
  return axios({
      method: 'post',
      url: API.loginUrl,
      data: {
        username,
        password
      }
    }).then((response) => response.data);
};

export const resetPasswordRequest = ({ email }) => {
  return axios({
      method: 'post',
      url: API.resetPasswordUrl,
      data: {
        email
      }
    }).then((response) => response.data);
};

4.2.3 state管理

React Native官方提供了状态管理库，如redux、mobx等，可以有效管理应用的状态。这里我们用Redux管理状态。

创建store文件，定义store配置：

import { createStore, applyMiddleware } from'redux';
import thunkMiddleware from'redux-thunk';
import rootReducer from './reducers';

const initialState = {};
const middleware = [thunkMiddleware];

// 创建 Redux store
export default () => {
  let store = createStore(rootReducer, initialState, applyMiddleware(...middleware));

  if (module.hot) {
    module.hot.accept('./reducers', () => {
      store.replaceReducer(require('./reducers').default);
    });
  }

  return store;
};

定义reducer文件，管理state：

import { LOGIN_SUCCESS } from '../actions/types';

const initialState = {
  isAuthenticated: false,
  errorMessage: ''
};

const authReducer = (state = initialState, action) => {
  switch (action.type) {
    case LOGIN_SUCCESS:
      return {...state, isAuthenticated: true };
    case LOGIN_ERROR:
      return {...state, errorMessage: action.payload };
    default:
      return state;
  }
};

export default authReducer;

创建actions文件，定义异步动作：

import * as types from './types';

export function loginSuccess() {
  return { type: types.LOGIN_SUCCESS };
}

export function loginError(errorMessage) {
  return { type: types.LOGIN_ERROR, payload: errorMessage };
}

export function loginRequest({ username, password }) {
  return dispatch => {
    return fetch('http://example.com/login', {
      method: 'POST',
      headers: {
        Accept: 'application/json',
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: JSON.stringify({
        username,
        password
      })
    })
     .then(res => res.json())
     .then(data => {
        if (data && data.token) {
          localStorage.setItem('token', data.token);
          dispatch(loginSuccess());
        } else {
          dispatch(loginError(data.error || '登录失败'));
        }
      })
     .catch(() => {
        dispatch(loginError('网络错误'));
      });
  };
}

4.2.4 view渲染

React Native官方提供了UI库，如react-native-elements、native-base等，可以快速开发出漂亮的UI元素。这里我们用native-base渲染登录模块：

import React, { Component } from'react';
import { View, TextInput, Button } from'react-native';
import { Container, Header, Title, Content, Form, Item, Input, Label, Footer, FooterTab, Icon } from 'native-base';
import { Actions } from'react-native-router-flux';
import PropTypes from 'prop-types';
import { connect } from'react-redux';
import { loginRequest } from '../../actions/authActions';

class Login extends Component {
  static propTypes = {
    error: PropTypes.string
  };

  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      username: '',
      password: ''
    };
  }

  handleUsernameChange = text => {
    this.setState({ username: text });
  };

  handlePasswordChange = text => {
    this.setState({ password: text });
  };

  handleLoginPress = () => {
    const { username, password } = this.state;
    this.props.dispatch(loginRequest({ username, password }));
  };

  render() {
    const { error } = this.props;
    return (
      <Container>
        <Header>
          <Title>登陆</Title>
        </Header>
        <Content padder contentContainerStyle={{ flexGrow: 1 }}>
          {error? <Text style={{ color: '#f44336', marginTop: 10 }}>{error}</Text> : null}
          <Form>
            <Item floatingLabel>
              <Label>用户名</Label>
              <Input onChangeText={this.handleUsernameChange} />
            </Item>
            <Item floatingLabel last>
              <Label>密码</Label>
              <Input secureTextEntry onChangeText={this.handlePasswordChange} />
            </Item>
          </Form>
        </Content>
        <Footer style={{ height: 60 }}>
          <FooterTab>
            <Button block onPress={this.handleLoginPress}>
              <Icon name="ios-log-in" />
              <Text>登陆</Text>
            </Button>
            <Button transparent onPress={() => Actions.registerScreen()}>
              <Text>注册</Text>
            </Button>
          </FooterTab>
        </Footer>
      </Container>
    );
  }
}

function mapStateToProps(state) {
  return {
    error: state.auth.errorMessage
  };
}

export default connect(mapStateToProps)(Login);