Разработка программного обеспечения для начинающих
Разработка программного обеспечения интересна как программистам, так и тем, кто таковыми хочет стать. В статье затронуты концепции, необходимые для старта.
Статья разделена на 4 части. Обратите внимание, что важные слова или словосочетания, введенные в этой серии, выделены жирным шрифтом. В конце каждого из четырех разделов будет приведена короткая викторина, проверяющая знания и подробно объясняющая некоторые моменты.
Часть 1 – Что такое программирование?
Самый простой и точный вариант ответа: «Программирование – это акт инструктирования компьютеров для выполнения задач». Еще его называют разработкой или кодингом.
Итак, что такое компьютерная программа? ПО представляет собой последовательность инструкций, выполняемых ПК. Компьютер же – это любое устройство, способное обрабатывать код. Сюда относятся стационарные ПК, ноутбуки, планшеты, банкоматы, Raspberry Pi, серверы etc.
Разработка программного обеспечения и аналогия
Во-первых, примеры программирования есть даже в повседневной жизни. Вселенная довольно предсказуема: день и ночь, времена года, восход и закат. Люди проходят через такие этапы, как встреча нового дня, посещение школы, университета или работа. Мы получаем инструкции от начальников и учителей. Также существуют рецепты, следуя которым можно приготовить блюдо.
Во-вторых, каждый раз, когда мы используем девайсы, встроенный в них код уже работает в фоновом режиме. Перемещение курсора с одной части экрана в другую может показаться простой задачей, но на самом деле за данный процесс отвечает немало строк написанного кода. Акт, столь же простой, как ввод букв в Google Docs, приводит к тому, что код выполняется в фоновом режиме. Это нормальные повседневные процессы, свойственные всем IT-устройствам.
Компьютерные программы также являются кодом. Однако лучше не использовать слово «коды»: это непрофессионально.
Естественный язык компьютера
Осваивайте языки программирования
Чтобы общаться с машинами, которые говорят на двоичном языке, мы осваиваем такие языки, которые максимально близки к нашему собственному, а именно – языки программирования. Они четко структурированы и должны быть тщательно изучены.
Существуют высокий и низкий уровни. Языки программирования высокого уровня находятся дальше от машинного, чем языки низкого уровня. Это «дальше» обычно называют абстракцией.
Компьютер нуждается в понимании нашего человеческого языка. Для этого понадобится переводчик.
Определение переводчиков
Исходный код относится к коду, написанному на выбранном языке программирования. Переводчики же несут ответственность за преобразование исходного кода в машинный язык (те самые единицы и нули). Мы можем ссылаться на двоичные файлы, такие как код объекта, программу или общепринятый сегодня термин – приложение.
Переводчики могут быть любыми:
Интерпретаторы
Чтобы разработка программного обеспечения прошла успешно, нужно понимать, что языки могут интерпретироваться. В таком случае переводчик обрабатывает исходный код по строкам и в готовой программе (приложении) также запускает каждую строку. Это означает, что интерпретируемый исходный код запускается до тех пор, пока не встретит ошибку. Затем интерпретатор перестает сообщать о таких ошибках.
Python – хороший пример интерпретируемого языка программирования.
Компиляторы
Компиляторы работают по-разному. Они полностью конвертируют исходный код с помощью компиляции в двоичный файл. Затем выполняется двоичный код. Если в исходном варианте были ошибки, они обнаруживаются и помечаются во время компиляции. Это прерывает процесс генерации двоичного кода.
Интерпретаторы работают построчно и выполняют одну линию перед тем, как перейти к следующей. Компилятор же переводит все строки программы в файл (двоичный) и выполняет его целиком.
Помните определение компьютерной программы? Это последовательность инструкций для компьютера. Выполнение программы обычно называется процессом. Такие ПО используют определенные ресурсы в компьютерной системе или любом другом девайсе. К ресурсам относятся память, дисковое пространство и файловая система.
Мы используем слово «run» при выполнении компьютерной программы. Время, затрачиваемое на запуск, называется временем выполнения программы.
Обычно рассматриваются продукты, известные как приложения. Еще мы ассоциируем программы с платформами или средами, в которых они работают или для которых предназначены. Существуют веб-приложения, запускаемые в браузерах, есть мобильные ПО, работающие на смартфонах, а также настольные, такие как Evernote.
Интерпретируемый исходный код выполняется из исходного файла, скомпилированный – преобразовывается в двоичный файл. Затем этот файл выполняется. Скомпилированный код может завершиться неудачно во время выполнения даже после успешной компиляции.
Гибридные переводчики
Гибридный переводчик представляет собой комбинацию интерпретатора и компилятора. Популярным гибридным языком программирования является Java.
Разработка программного обеспечения на Java удобна. Сначала исходный код компилируется в промежуточный формат, известный как Bytecode. Затем Bytecode интерпретируется и выполняется с помощью виртуальной машины. Это позволяет гибридным переводчикам запускать байт-код в различных операционных системах, делать его кроссплатформенным.
Ассемблеры
Ассемблер также используется для перевода низкоуровневого языка Ассемблер в двоичный, но мы сосредоточимся на языках высокого уровня.
Хороший способ понять различия переводчиков – лично увидеть их работу. Просто загрузите необходимые и установите на компьютер.
Часто задаваемый вопрос
Вот вопрос, который обычно задают начинающие: «С какого языка начать?»
Существуют сотни ЯП. Они оцениваются по популярности, комьюнити, долгосрочной поддержке, педагогике и использованию. Они также могут быть оценены по техническим параметрам. Например, являются ли они функциональными, императивными, статическими, сильными или слабо типизированными.
Некоторые языки программирования предназначены исключительно для образовательных целей, а не для использования в бизнесе. Хороший пример – ЯП для детей. Также существуют мощные языки, которые легко настроить и изучить. Python – один из них. Обычно его и рекомендуют начинающим.
Если вы заинтересованы в более подробном изучении вопроса, вот несколько хороших исследований.
Когда вы захотите изучить новый язык, понадобится переводчик языка. Это программа, которая устанавливается и настраивается в компьютерной системе.
Рекомендуем начать осваивать работу с командной строкой (CLI). Подумайте о терминале как об альтернативе графическому интерфейсу (GUI). Работая с компьютером посредством GUI, вы зависите от визуальных представлений каталогов и всего, что делаете. Но при использовании CLI вы взаимодействуете с компьютером напрямую, с помощью терминала и специальных команд.
В Windows встроенный терминал представляет собой командную строку. Для пользователей Mac и Linux по умолчанию установлен терминал Bash. Чтобы использовать его в Windows, установите Git Bash или PowerShell.
Двигаемся дальше
Приготовьтесь, ведь разработка программного обеспечения началась! Подготовимся к написанию первой строки кода. Для этого потребуется следующее:
Резюмируя вышесказанное, мы изучили основы с введением в переводчики. Слово «исходный код» уже не странно для вас. Более подробно мы рассмотрим его дальше.
Исходный код и его 11 составляющих
Теперь, когда вы понимаете концепцию программирования, мы рассмотрим исходный код – его главные составляющие и принципы работы с ними.
Часть 2 – Исходный код
В предыдущей части мы затронули азы программирования, где рассказали о машинном языке, преобразователях, языках программирования и работе с CLI. Двигаемся дальше.
Исходным кодом называется основной файл вроде Microsoft (.doc), но немного другой. Это текстовый файл, написанный с помощью простых редакторов, таких как Windows Блокнот. В предыдущем разделе мы перечислили, что нужно, чтобы интерпретаторы или компиляторы конвертировали исходный код в двоичный. Первый должен быть сохранен в файле, что передается для ввода в переводчик (преобразователь).
Когда вы закончите писать код, запустите его через переводчик. Рассмотрим в качестве примера запуск кода на языке Python с использованием команды python.
Начало работы: ваша первая программа
3. Откройте в нем новый файл и введите следующее:
Результат должен выглядеть так:
Анатомия типичного кода
Теперь мы рассмотрим содержимое типичного файла исходного кода. Ниже приведены регулярные компоненты.
Ключевые слова
Короткие человекочитаемые слова, обычно называемые ключевыми. Они свойственны изучаемому вами языку и они особенны. Их просто нужно знать. Вот небольшой набор ключевых слов, часто используемых в Python.
Идентификаторы
Слова, изобретенные вами. Да, не удивляйтесь! Вы, программист. Эти слова обычно называются идентификаторами. Они могут быть созданы вами или другими программистами. Они упакованы в плагины, более известные как библиотеки.
Примером является библиотека Math. Она позволяет получить доступ к функциям, таким как квадратный корень (Math.sqrt), используемый в JavaScript.
Многие языки программирования поставляются со множеством библиотек. Они обычно называются SDK (комплекты разработки программного обеспечения). Загружаются вместе с компилятором для дальнейшего создания технологий, приложений и проектов. Также существуют фреймворки, созданные, чтобы облегчить разработку проекта и объединить его различные составляющие.
Некоторые идентификаторы в комплекте с выбранным языком не могут использоваться в качестве идентификатора пользователя. Примером является слово string в Java. Такие идентификаторы вместе с ключевыми словами называются Зарезервированными Словами. Они также являются особыми.
Все ключевые слова являются зарезервированными. Также слова, которые вы выбираете, должны иметь смысл для тех, кто впервые их видит.
Основные типы данных
Целые числа могут быть знаковыми и беззнаковыми, большими и малыми. Последние фактически зависят от объема памяти, зарезервированного для таких чисел. Есть числа с десятичными частями, обычно называемые double и float, в зависимости от языка, который вы изучаете.
Также существуют логические типы данных boolean, которые имеют значение true или false.
Сложные типы данных
Указанные выше типы известны как элементарные, первичные или базовые. Мы можем создавать более сложные типы данных из приведенных базовых.
Массив (Array) – это простейшая форма сложного типа. Строка (String) – это массив символов. Мы не можем обойтись без этих данных и часто используем их при написании кода.
Комбинация символов – это строка. Чтобы использовать аналогию, строка для компьютера означает, что слово принадлежит человеку. Слово «термометр» состоит из 9 символов – мы просто называем это строкой символов. Обработка строк – это обширная тема, которая должна изучаться каждым начинающим программистом.
Сложные типы данных поставляются с большинством языков программирования, которые используются. Есть и другие, такие как системы классов. Это явление также известно как объектно-ориентированное программирование (ООП).
Переменные
Переменные – это просто имена областей памяти. Иногда нужно сохранить данные в исходном коде в месте, откуда их можно вызвать, чтобы использовать. Обычно это место памяти, которое резервирует компилятор/интерпретатор. Нам нужно дать имя этим ячейкам памяти, чтобы потом их вспомнить. Рассмотрим фрагмент кода Python ниже:
pet_name – пример переменной, и тип данных, хранящихся в pet_name, является строкой, что делает переменную строковой. Существуют также числовые. Таким образом, переменные классифицируются по типам данных.
Константы
Константы – это значения, которые не изменяются на протяжении всего жизненного цикла программы. Чаще всего в их именах используются заглавные буквы. Некоторые языки поддерживают создание постоянных значений, а некоторые – нет.
Существуют строго типизированные языки программирования, в которых каждая переменная должна быть определенного типа. Выбрав тип один раз, вы больше не сможете его изменить. Java – хороший пример такого ЯП.
Другие же не предоставляют эти функции. Они являются свободно типизированными или динамическими языками программирования. Пример – Python.
Вот как объявить постоянное значение в JavaScript:
Литералы
В каждом исходном коде существуют типы данных, которые используются повсюду и изменяются только в том случае, если их отредактировали. Это литералы, которые не следует путать с переменными или константами. Ни один исходный код не обходится без них. Литералы могут быть строками, числами, десятичными знаками или любыми другими типами данных.
В приведенном выше фрагменте слово «Hippo» является строковым литералом. Это всегда будет «Hippo», пока вы не отредактируете исходный код. Когда вы научитесь кодить, узнаете, как управлять литералами таким образом, чтобы оставлять неизменной большую часть кода.
Пунктуация/Символы
В большинстве написанных программ вы найдете различные знаки препинания в зависимости от выбранного языка программирования. Например, в Java используется больше знаков препинания, чем в Python.
Основные знаки включают в себя запятую (,), точку с запятой (;), двоеточие (:), фигурные скобки (<>), обычные круглые скобки (()), квадратные скобки ([]), кавычки («» или »), вертикальную черту (|), слэш (\), точку (.), знак вопроса (?), карет (^) и процент (%).
Добро пожаловать в мир программирования, где знаки препинания – ваши лучшие друзья. Скоро вы обнаружите, что в коде их всегда очень много.
Операторы
Шансы, что вы будете писать исходный код для выполнения какой-нибудь операции, крайне высоки. Любые языки программирования, которые мы используем, включают в себя множество операторов. Среди применяемых выделяют сложение (+), деление (/) умножение (*), вычитание (—) и знак больше (>).
Операторы обычно классифицируются следующим образом:
Комментарии
Документация будет важным аспектом деятельности в сфере программирования. Это то, как вы объясняете свой код другим программистам. Подобное делается с помощью комментариев, которые добавляются к различным частям кода. С помощью комментариев вы можете направлять других программистов через написанную программу.
Компилятор игнорирует строки кода, которые являются комментариями.
Объявление комментариев разное для разных языков. Например, # используется для ввода комментариев в языке Python.
Вот пример комментария в Python:
Пробелы и вкладки
Это пробелы, созданные между кодом, который вы пишете. Они ставятся при нажатии пробела или клавиши табуляции на клавиатуре.
Двигаемся дальше
Вы познакомились с исходным кодом и изучили его содержимое. Скомпилированный или преобразованный код может не запускаться по ряду причин. Эти причины обычно связаны с ошибками. Действие поиска и удаления ошибок называется отладкой и является навыком, который вы должны изучить. Ошибки мы рассмотрим в следующей части.
Убедитесь, что вы правильно настроили Python в своей компьютерной системе, и запустите свою первую программу.
Викторина
Определите элементы, которые мы изучили, в приведенном ниже фрагменте кода Java:
Как писать компьютерные программы
Соавтор(ы): Archana Ramamoorthy, MS. Арчана Рамамурти — технический директор Workday (Северная Америка). Высококлассный специалист по продуктам, поборница безопасности, сторонница большего распространения интеграции на равных для всех условиях в индустрии технологий. Получила степень бакалавра в Университете SRM и магистра в Университете Дьюка. Работает в области продакт-менеджмента более восьми лет.
Количество просмотров этой статьи: 65 650.
По мере того как технология становится все более и более доступной широкой публике, растет и потребность в программистах. Написание компьютерных кодов и программ, оно же кодинг (от английского «сoding») — это навык, который приобретается и совершенствуется на протяжении долгого времени, но даже самый опытный программист когда-то был новичком. Существует большое разнообразие языков программирования, которые великолепно подходят для начинающих программистов, вне зависимости от того, в какой сфере деятельности вы хотите применять ваши навыки (например, JavaScript довольно сложен, так что лучше начать с HTML или CSS). Узнайте, как научиться писать компьютерные программы, прочитав эту статью.
Технический директор Workday
Наш специалист делится своей историей:: «Я пришла к написанию кодов, не зная ничего ни о компьютерном дизайне, ни о программировании. Когда я захотела научиться писать программы, я начала с чтения книг по языку и с использования информации из интернета. Сегодня в мире доступно так много ресурсов, что научиться новым навыкам очень легко!»
Программирование с нуля
Данная статья описывает основные конструкции в программировании и предназначена для тех, кто хочет в этом разобраться. Но статья не описывает все нюансы, потому что их слишком много. Если описывать их все, будет очень нудно и непонятно.
Использовать будем си-подобный синтаксис, то есть подобный языку си, но не будем вникать в заголовочные файлы, указатели и другие особенности относительно низкоуровневых языков, перейдём на синтаксис более высокоуровневых языков, которые сделают рутинную работу за нас. А конкретно, будем использовать синтаксис языка Java. Добро пожаловать под кат.
Двоичная система счисления
Числа в двоичной системе счисления состоят всего из двух знаков. Нуля и единицы. 00000001 – число один. 00000010 – число два. 00000100 – число 4. Как вы можете заметить, когда единица смещается влево, число увеличивается в два раза. Чтобы получилось число 3, необходимо написать 00000011. Таким образом можно составить все необходимые числа. В данном примере мы использовали двоичное число с восемью знаками, иначе говоря число восьмиразрядное. Чем больше у числа разрядов, тем большее оно может вместить значение. Например, восьмиразрядное число вмещает максимальное значение 255, если считать ноль, тогда 256, а в программировании ноль считается всегда. Если увеличить разряд на один, получится девятиразрядное число и его вместимость увеличится в два раза, то есть станет 512. Но так в программировании никогда не делается и обычно каждая следующая разрядность увеличивается вдвое. Один разряд, потом 2 разряда, потом 4 разряда, потом 8 разрядов, потом 16 разрядов, потом 32 разряда и далее.
Шестнадцатеричная система счисления
Всё аналогично двоичной, только вместо нулей и единиц участвуют цифры от 0 до 15. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, где A – 10, B – 11, C – 12, D – 13, E – 14, F – 15.
Знак минус в программировании
Буквы и знаки
Буквы, знаки, смайлики и так далее обозначаются также числами. Буква А может быть числом 00000001 или любым другим, или даже комбинацией чисел в зависимости от кодировки символов. Кодировок много.
Типы данных
В программировании есть типы данных. Числовые, такие как 233, которые разобрали выше. Называются почти везде int, от слова integer. С плавающей запятой, такие как 198,76, называются почти везде float. У букв тип char, у строк тип String. Тип bool имеет два значения – истина (true) и ложь (false). У этого типа реализация в разных языках разная, но самая простая, когда ноль — значит ложь, а любое другое число истину. Нестандартные типы данных, такие как числа с фиксированной запятой, рассматривать не будем.
Применение
Прежде чем использовать числа в программировании их нужно объявить, то есть сказать с помощью языка программирования, что они существуют.
Это стандартное объявление примитивного типа.
Сначала пишем тип, потом имя переменной, то есть нашего числа. Всегда заканчиваем наше выражение, да и любое, точкой с запятой.
Теперь мы можем использовать переменную по её имени.
Здесь мы присвоили переменной значение. В отличии от математики в программировании = значит взять значение справа и присвоить переменной слева. = — это знак/оператор присвоения.
Можно объединить объявление и присвоение, то есть сразу инициализировать переменную.
Буквы выделяются одинарными кавычками, строки выделяются двойными кавычками. Числа типа int не выделяются.
К числам с плавающей запятой одинарной точности в конце добавляется f.
К числам с плавающей запятой двойной точности ничего не добавляется.
Операторы
После того как мы записали наше выражение, например сложения,
получается значение. Но так как оно ни одной переменной не присваивается, оно исчезает. Чтобы присвоить значение переменной используется специальный оператор присвоения, который коротко описан выше.
Повторим ещё раз. Он берёт значение со своей правой стороны и присваивает его переменной в левой стороне. Это оператор =, и он не имеет ничего общего со знаком равно из математики.
Также у нас есть логические операторы, такие как (больше),
Основы программирования: как начать писать код
Окончил курс по языку программирования, но писать код не научился. С подобным сталкиваются многие новички. Пользователи Reddit описывают проблему так:
Разбираемся, в чём может быть проблема и как её решить.
Проблема: искусственная среда программирования
Многие онлайн‑курсы и книги предлагают новичкам работать в искусственной среде программирования, которая сопровождает написание кода различными инструкциями и подсказками. Она не соответствует тому, как в действительности работают разработчики. Когда курс заканчивается и бывший студент пытается совладать с реальной средой программирования, он чувствует себя потерянным, потому как привык к учебным инструментам, которые на каждом шагу предлагают подсказки.
Причина, по которой разработчики онлайн‑курсов пользуются подобными инструментами, заключается в том, что новичкам сложно взаимодействовать с реальными средами разработки. А искусственные платформы хороши тем, что помогают преодолеть первое сопротивление перед написанием кода. В конечном же счёте начинающему программисту всё равно придётся столкнуться с реальной средой разработки.
Проблема: чрезмерные руководства
На курсах программирования и при прочтении учебника ученик получает большое количество инструкций, советов, рекомендаций, что позволяет быстро добиваться успехов в учёбе. В некоторых случая студентам сразу дают ответы или напрямую говорят, как писать код.
По окончании курса новичок оказывается один на один с пустым файлом, без подсказок, и может почувствовать себя в замешательстве.
Проблема здесь — в чрезмерном руководстве. Ученика натаскивают на синтаксис языка, не уделяя при этом должного внимания основным идеям и понятиям программирования.
Синтаксис — это просто набор символов, которые используются для определённого языка программирования. Можно провести параллель с естественными языками: умение написать и произнести фразу на французском “S’il vous plaît” не имеет смысла, если вы не знаете её значения.
Только знание и понимание концепций, которые лежат в основе программирования, позволит понять, как работает код.
Решение 1: использовать реальные среды разработки
Стоит помучиться: установить и настроить реальную среду разработки. Начать можно с обычного текстового блокнота или сразу с редактора кода.
Узнайте, какой редактор чаще всего используют для выбранного вами языка, и установите его. Тщательно изучите его работу: как создать проект, запустить код, какие есть горячие клавиши и сокращения.
Напишите код, сохраните его и запустите — это будет вашим первым серьёзным шагом, ведь именно так работают настоящие разработчики.
Решение 2: писать код с нуля
Достаточно подсказок и инструкций! Начните с пустого файла, в который вы добавите каждую строку кода самостоятельно.
Это трудная задача, в процессе решения которой вы потратите кучу времени на отладку и попытки понять, что написано в сообщениях об ошибках. Но недаром говорят, что хороший программист тот, что умеет пользоваться поисковиком. Воспользуйтесь им по назначению — так вы сможете найти ответы на многие вопросы.
Не копипастите чужой код. Если вы используете работающих чужой код — вы ничему не научитесь. Изучайте чужой код, но не копируйте!
Главное на данном этапе — дойти до решения самостоятельно, а не получить уже готовое. Каждый раз, когда вы ищите и исправляете ошибку, вы получаете реальный опыт программирования.
Решение 3: писать много кода, очень много кода
Программирование — не теоретическая дисциплина: чтения книг, просмотра учебных видео и выполнения тренировочных упражнений недостаточно, чтобы освоить её. Чтобы научить программировать, нужно написать тысячи строк кода.
Ваша первая программа сможет немногое, а в вашем коде будет масса ошибок — но это не столь важно. Главное, сразу не разочаровываться в своих способностях и не бросить всё.
Процесс обучения может выглядеть так: изучаете теорию, ищите советы в поиске, пишите программу и так по кругу.
Решение 4: просить о помощи
Некоторые задачи и ошибки кажутся нерешаемыми: вы бьётесь час, другой, но ничего не приходит в голову. Возможно, пришло время попросить совет.
Сделать это можно на сайтах вопросов и ответов для разработчиков, самый известный — Stackoverflow, который существует в англоязычной и русскоязычной версиях. Не забывайте: хороший программист должен владеть английским языком, ведь это основной язык разработчиков всего мира, и ответ вы быстрее найдёте или получите именно на нём.
Чтобы получить корректный ответ на свой вопрос, стоит научиться правильно составлять запрос:
Программирование — непростое занятие, которое требует реальной заинтересованности и способности часами думать над решением задачи. Если вы воспользуетесь решениями из статьи и не передумаете становиться разработчиком — вы действительно готовы ступить на эту стезю.
Курсы программирования — хороший старт для новичка или человека знающего, которому не хватает системы или у которого возникают сложности при изучении нового языка или технологии. Но не стоит надеяться, что они сразу сделают из вас профи. От вас потребуется настоящая заинтересованность, способность часами думать над решением задачи, искать ошибки и умение учиться самостоятельно.
