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),
Программный код
Исхо́дный код (также исхо́дный текст) — текст компьютерной программы на каком-либо языке программирования. В обобщённом смысле — любые входные данные для транслятора.
Исходный код либо транслируется в исполняемый код при помощи компилятора, либо исполняется непосредственно по тексту при помощи интерпретатора.
Содержание
Назначение
Исходный код либо используется для получения объектного кода, либо выполняется интерпретатором. Изменения никогда не выполняются над объектным кодом, только над исходным, с последующим повторным преобразованием в объектный.
Другое важное назначение исходного кода — в качестве описания программы. По тексту программы можно восстановить логику её поведения. Для облегчения понимания исходного кода используются комментарии. Существуют также инструментальные средства, позволяющие автоматически получать документацию по исходному коду — т. н. генераторы документации.
Кроме того, исходный код имеет много других применений. Он может использоваться как инструмент обучения; начинающим программистам бывает полезно исследовать существующий исходный код для изучения техники и методологии программирования. Он также используется как инструмент общения между опытными программистами, благодаря своей (идеально) лаконичной и недвусмысленной природе. Совместное использование кода разработчиками часто упоминается как фактор, способствующий улучшению опыта программистов.
Программисты часто переносят исходный код из одного проекта в другой, что носит название повторного использования кода (Software reusability).
Исходный код — важнейший компонент для процесса портирования программного обеспечения на другие платформы. Без исходного кода какой-либо части ПО, портирование либо слишком сложно, либо вообще невозможно.
Организация
Исходный код некоторой части ПО (модуля, компонента) может состоять из одного или нескольких файлов. Код программы не обязательно пишется только на одном языке программирования. Например, часто программы, написанные на языке Си, с целью оптимизации, содержат вставки кода на языке ассемблера. Также возможны ситуации, когда некоторые компоненты или части программы пишутся на различных языках, с последующей сборкой в единый исполняемый модуль при помощи технологии известной как компоновка библиотек (library linking).
Сложное программное обеспечение при сборке требует использования десятков, или даже сотен файлов с исходным кодом. В таких случаях для упрощения сборки обычно используются файлы проектов, содержащие описание зависимостей между файлами с исходным кодом, и описывающие процесс сборки. Эти файлы так же могут содержать и другие параметры компилятора и среды проектирования. Для разных сред проектирования могут применяться разные файлы проекта, причем в некоторых средах эти файлы могут быть в текстовом формате, пригодном для непосредственного редактирования программистом с помощью универсальных текстовых редакторов, в других средах поддерживаются специальные форматы, а создание и изменения файлов производится с помощью специальных инструментальных программ. Файлы проектов обычно включают в понятие «исходный код». В подавляющем большинстве современных языковых сред обязательно используются файлы проектов вне зависимости от сложности прочего исходного кода, входящего в данный проект. Часто под исходным кодом подразумевают и файлы ресурсов, содержащие различные данные, например, графические изображения, нужные для сборки программы.
Для облегчения работы с исходным кодом, для совместной работы над кодом командой программистов, используются системы управления версиями.
Качество
В отличие от человека, для компьютера нет «хорошо написанного» или «плохо написанного» кода. Но то, как написан код, может сильно влиять на процесс сопровождения ПО. О качестве исходного кода можно судить по следующим параметрам:
Неисполняемый исходный код
Копилефтные лицензии для свободного ПО требуют распространения исходного кода. Эти лицензии часто используются также для работ, не являющихся программами — например, документации, изображений, файлов данных для компьютерных игр.
В таких случаях исходным кодом считается форма данной работы, предпочтительная для её редактирования. В лицензиях, предназначенных не только для ПО, она также может называться версией в «прозрачном формате». Это может быть, например:
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:
Что такое разработка: объяснение для новичков
Авторизуйтесь
Что такое разработка: объяснение для новичков
Объясняем, что такое программирование и с чего начать, на примере JavaScript. Этот язык занимает лидирующие позиции в рейтингах популярности, а также поддерживает императивные, структурируемые, объектно-ориентированные и управляемые событиями парадигмы.
Примечание Вы читаете улучшенную версию некогда выпущенной нами статьи.
Набор инструментов для программирования с нуля
Инструментарий типичного программиста чаще всего состоит из следующих вещей:
Вы можете использовать бесплатное ПО в начале работы, такое как Atom и Notepad++. Также можно попробовать SublimeText, однако этот редактор является платным.
Переменные
В начале программирования нужно освоить переменные — именованные области памяти для хранения данных. Есть две основные причины, по которым следует именовать данные:
Примечание В названиях переменных нельзя использовать апострофы.
Чтобы переменная существовала, её нужно объявить. Объявление переменных служит в роли свидетельства о «рождении» для данных. Давайте посмотрим на пример:
Ключевое слово var означает переменную.
Переменной нужно присвоить значение:
Теперь вы можете использовать переменную, the_number_of_days_in_december вместо числа 31.
15–17 ноября, Онлайн, Беcплатно
Следует помнить, что вы также можете объявлять переменные для данных, которые ещё не существуют. Например, вы можете объявить var donalds_birthday и сообщить приложению, чтобы оно ожидало ввода значения. Всё, что будет введено пользователем для этой переменной, будет использоваться в тексте под именем donalds_birthday
Переменной также можно объявить целую строку или фрагмент текста:
Откройте консоль в Google Chrome нажатием клавиши F12 (для владельцев Mac рекомендуется ознакомиться с этой статьёй). Перед вами появится следующее окно:
Убедитесь, что выбрана вкладка «Console», кликните на пустом поле рядом со знаком «больше» ( > ), объявите переменную и присвойте ей значение, а затем нажмите клавишу ввода.
В консоли отображается сообщение undefined из-за того, что строка кода не вывела какие-либо данные, чего, собственно, делать и не должна. Теперь введите название своей переменной в строку и нажмите кнопку ввода.
Поздравляем! Консоль (которая также служит в роли интерпретатора) понимает вашу переменную.
Объекты
А что такое разработка без объектов? В JavaScript объекты объявляются почти так же, как и переменные:
Мы можем использовать объект human и ссылаться на него точно так же, как и на любую другую переменную. Компьютер поймёт, что нужно сослаться на какое-либо определённое свойство, если мы его напишем через точку:
Каждый из элементов сверху может быть изменён и ссылаться на другое свойство. Например, давайте изменим имя (name):
Массивы
Чтобы начать программировать, нужно изучить и массивы — списки похожих фрагментов данных. В программировании на JavaScript массивы выглядят следующим образом:
Для массивов принято использовать [квадратные скобки]. В данном случае вы можете использовать tweets в любом месте вашего кода, ссылаясь на массив, который только что определили.
Примечание Счёт массивов начинается с нуля, а не с единицы.
Если вы хотите обратиться к какому-то отдельному элементу, то можно сделать следующее:
Внутри квадратных скобок мы пишем индекс элемента, к которому хотим обратиться.
Каждое из приведённых выше выражений — переменная. Вы можете присвоить им какое-нибудь новое значение, чтобы поэкспериментировать:
Теперь tweets[2] будет ссылаться на новое значение.
Массивы могут содержать текст, числа, даты, объекты и даже другие массивы. Массивы также могут быть свойствами объектов.
Чтобы обратиться к message, вы можете написать следующее:
И компьютер поймёт, что вы имеете в виду ‘Blink twice if you need help’
API — набор свойств и методов (целевых фрагментов кода), которые имеют свои имена, как переменные.
Метод похож на свойство, потому что к нему можно получить доступ через точку. Он отличается от свойства тем, что после него нужно поставить (круглые скобки). В этих круглых скобках хранятся данные, которые мы хотим добавить в наш массив. Теперь в tweets четыре элемента. Это выглядит вот так:
Функции
Функция — это фрагмент кода, который что-то выполняет и имеет имя. Функции можно легко объявлять:
Объявление функции начинается с ключевого слова, затем ей даётся имя. return заставляет значение «выпрыгивать» из функции. Затем функция завершается (если вы напишете код после return, то он не будет выполнен). Таким образом, вы можете сделать следующее:
Функция может быть свойством объекта. Она может быть элементом массива. Она может возвращать число, дату, строку, объект, массив, другую функцию, массив функций и т. д.
Часть данных, которую мы добавляем в функции, называется аргументом. Объявление функции, которая может ожидать аргументы, выглядит так:
В JavaScript также можно писать математические выражения как на калькуляторах:
Вы могли бы записать предыдущую функцию таким образом:
Эта функция делает всё то же, что и предыдущая, только в неё введена переменная в качестве посредника.
Логические ветви и сравнения
Мы делаем это с помощью оператора if (если) — ключевого слова, похожего на метод. Аргумент, который он ожидает, представляет собой какое-то выражение (обычно сравнение). Сравнения принимают два значения и сравнивают их друг с другом. В результате чего выбирается одно из следующих ключевых слов: true — в случае соответствия правилу и false — в случае несоответствия. Это называется логическим выражением.
Циклы
Но что такое циклы в программировании? Иногда при работе с массивом может понадобиться выполнить какой-то блок кода несколько раз подряд. В таких случаях следует использовать циклы. Простейшим видом цикла JavaScript является while (цикл выполняется, пока условие истинно):
null и undefined
Области применения
Если вы объявите переменную внутри функции, то вы не сможете ею воспользоваться где-нибудь за пределами функции. Пример:
Комментирование кода
Не всегда бывает понятно, что выполняет тот или иной код. Поэтому всегда следует комментировать его. В JavaScript комментарии начинаются с // :
// переменная равна 21.
// Если она не равна 21, пожалуйста, измените на 21.
// Что сделать: добавить больше переменных.
Так что же такое программирование
Программирование — это написание приложений, основанное на определённых правилах, некоторые их которых перечислены в нашей статье.
Теперь вы понимаете, что представляет собой разработка на базовом уровне. Желаем успехов на пути к освоению мастерства программирования. Если же вы понимаете, что JavaScript — не ваше, узнайте, какой язык программирования подойдёт для новичка.
Почему программирование — это не написание кода
Программисты так любят свой код, что совсем забывают, для чего он нужен. Давайте-ка вспомним.
Люди, которые далеки от программирования, думают, что работа программистов заключается в написании кода. И хорош тот программист, который пишет больше кода за меньшее время. Мы можем их простить, потому что сами имеем ошибочное представление о работе других специалистов.
Беда в том, что мы, программисты, думаем о своей работе точно так же.
Давайте разберёмся, чем мы на самом деле должны заниматься и почему кода нужно писать как можно меньше.
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Зачем нужны программисты
И код, и любые приложения на самом деле никому не нужны. Что действительно нужно людям — это решение их проблем.
Например, цель компании, которая владеет социальной сетью, — деньги. Чтобы получать больше денег, нужно привлечь больше пользователей. А для этого нужно, чтобы социальная сеть решала какие-то проблемы этих пользователей.
Ни один пользователь не заходит в приложение просто потому, что ему нравится, что оно существует.
Люблю этот набор единиц и нулей в моём вычислительном устройстве!
© Ни один пользователь в мире.
Пользователям не нужно это приложение, они хотят:
Помогает ли код удовлетворить хоть одну из этих потребностей? Сам по себе — нет. Он лишь инструмент в руках программиста. Поэтому программист должен думать не о коде, а о том, как с его помощью решить конкретные проблемы.
Больше кода == больше проблем
Если не думать о конкретных задачах, то кода становится слишком много:
Всё это мешает развивать проект, потому что чем больше кода, тем больше вероятность, что где-то появятся уязвимости и баги. В итоге получается приложение, которое не только не решает прежних проблем, но и создаёт новые.
И наоборот: нацеленность на решение проблем позволяет лучше продумать архитектуру и правильно расставить приоритеты в разработке. Так можно достичь большей эффективности с помощью меньшего объёма кода.
Отсюда следует простое правило:
Если код можно не писать, то его не нужно писать.
Сколько времени нужно писать код
Я считаю, что не стоит заниматься этим больше 4 часов в день. Оставшееся время лучше тратить на планирование архитектуры, изучение потребностей пользователей, ревью существующего кода, составление тестов и документации (этим лучше заниматься заранее).
В пример можно привести эту статью. Мне потребовалось всего полдня, чтобы написать её, но перед этим я несколько недель «варил» её в своей голове. То же самое и с программированием: лучшие решения появляются когда угодно, но не в процессе написания кода.
Конечно, чтобы прийти к этому, нужно овладеть хотя бы одной технологией — тогда вы поймёте, как писать небольшие, но эффективные приложения.
Например, вы можете пройти курс «Профессия С#-разработчик». Там вы изучите язык C#, работая над проектами для компьютеров и веба, что поможет узнать лучшие подходы к разработке.
Профессия С#-разработчик
130 часов — и вы научитесь писать программы на языке, созданном Microsoft. Вы создадите 5 проектов для портфолио, даже если до этого никогда не программировали. После прохождения обучения — помощь в трудоустройстве.