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: 68 237.
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 для себя: почему всем нужно научиться писать код
Nastya Nikolaeva
Навык программирования может пригодиться не только тем, кто хочет создавать программы или сайты профессионально. О том, как умение писать код может облегчить жизнь, рассказал Илья Щуров, доцент кафедры высшей математики ВШЭ и преподаватель Центра непрерывного образования факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ. T&P публикуют конспект его лекции «Программирование как новый английский, или Почему программирование не только для разработчиков».
Илья Щуров
доцент кафедры высшей математики ВШЭ и преподаватель Центра непрерывного образования факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ
Можно придумать множество классификаций, но в первую очередь я бы разделил программирование на две большие категории: программирование для кого-то, когда вы пишете программу, которой будут пользоваться люди, и программирование для себя. Профессиональное программирование — это в основном деятельность для других, и я бы не сказал, что она всегда приятна. Вне зависимости от того, заплатили вам за программу или вы пишете свободный софт, которым может пользоваться кто угодно, огромное количество людей предъявит претензии, что у них что-то не работает, и их всегда будет больше, чем тех, кто вас похвалит. А программирование для себя — занятие очень приятное, и сегодня мы обсудим именно его.
Писать код интересно, но, с другой стороны, это испытание. Ты взаимодействуешь с компьютером, и очень часто это взаимодействие, особенно если ты осваиваешь новую технологию, новый язык, выглядит так. Ты пишешь код, считаешь, что написал его верно, а компьютер говорит, что у тебя ошибка синтаксиса. Действительно, забыл точку с запятой, исправил, запустил заново. А компьютер говорит: «Закрой скобку». Через несколько таких итераций программа начинает работать, и становится ясно, кто в доме хозяин. Дело в том, что и у навыка программирования, и у процесса обучения ему есть некоторые побочные (в том числе положительные) эффекты.
1. Экстремальный опыт руководства
Компьютеры по сравнению с людьми очень глупые, они все понимают буквально, и если вы научились управлять машиной, то, скорее всего, вы справитесь с руководством любыми людьми.
2. Новый подход к информации
Вы начинаете по-другому смотреть на обработку информации, организацию информационных потоков и управления. Например, собирая массивы данных, вы уже задумываетесь, чтобы они были пригодны для последующей автоматической обработки. Это очень важно, если у вас большая организация или проект со множеством информационных потоков, с которыми нужно работать эффективно. Если у вас есть опыт автоматизации, вы довольно быстро поймете, в каком виде нужно получать информацию, чтобы потом ее ловко обрабатывать.
3. Профессиональная коммуникация
Если вы научитесь программировать хотя бы чуть-чуть, вам будет гораздо проще общаться с программистами. Полезно хотя бы на базовом уровне понимать, как устроен мир IT, и коммуницировать в этой сфере без посредников. Люди учат языки, чтобы лучше понять другую культуру, а языки программирования — технологии.
Почему уметь программировать может быть опасным? Первая причина — «тыжпрограммист». Если вдруг кто-то узнает, что вы умеете программировать, на вас начинают сыпаться запросы: «Переустанови мне операционную систему, пожалуйста, ты ж программист», «Почини чайник, ты ж программист» и так далее. Это не самая страшная проблема, есть пострашнее. Например, в 2001 году на первом курсе, когда интернет еще был медленным, я решил, что нужно сделать какую-то штуку, чтобы быстрее обмениваться информацией с друзьями. Я подумал: есть почта, и она работает. Тогда я завел отдельный почтовый ящик для нашей тусовки и написал скрипт. Робот заходил в этот ящик, брал письма, которые туда пришли, и пересылал их всем, кто был подписан на эту штуку. Так сейчас работают гугл-группы. Если я хотел написать всем, я отправлял письмо на этот общий ящик; если кто-то хотел ответить, он отвечал на него же, письмо попадало ко всем, и можно было что-то обсуждать.
Но у переполнился ящик, а когда ящик переполняется, почтовый сервер в ответ на любое письмо направляет отлуп, который тоже является письмом. Оно тоже попало в общий ящик, мой скрипт разослал его по всем адресам, в том числе и по тому, который переполнился. Почтовый сервер сгенерировал новый отлуп и так далее. В результате в воскресенье утром меня разбудил звонок моего друга, который аккуратно сказал: «Возможно, там проблема, потому что у меня в почтовом ящике 6 тысяч писем, и их количество увеличивается». Ничего особенно страшного не произошло, но это была проблема. Тогда я понял, что код легко может выйти из-под контроля и натворить бед, поэтому надо действовать аккуратно.
Это история как в «Маленьком принце»: вы в ответе за тех, кого приручили. Люди и процессы зависят от кода, который вы написали. То есть, как только вы делаете что-то полезное для других, цена ошибки возрастает.
Как научиться?
На эту тему есть две противоположные точки зрения. Первая: учиться программированию очень просто, основные команды можно освоить за три дня. Но тут высока вероятность, что, когда человек столкнется с трудностями, он решит, что его обманули и программирование — это не его. Программировать не просто, трудности возникают. Одна из причин этого состоит в том, что, когда вы программируете, вы каждый раз осваиваете новые технологии, а это всегда мучение.
Противоположное мнение заключается в том, что если вы не программируете со школьных лет, то нечего и начинать. Это тоже неправда. Программирование требует усилий, но вход в эту область открыт, даже если вы никогда им не занимались.
Вполне вероятно, что задача, с которой вы столкнулись, уже решена и это решение где-то лежит. Иногда разобраться с тем, как оно работает, сложнее, чем написать заново. Это стандартная программистская проблема, но для этого у нас есть Stack Overflow, одно из главных изобретений человечества в сфере программирования. Это сайт, где разработчики делятся опытом и отвечают на вопросы друг друга. У каждого участника свой уровень репутации, все очень удачно спроектировано, поэтому на простые вопросы можно получить ответ в течение десяти секунд. Это очень помогает. В современном мире вы не просто пишете программу — вы одновременно используете огромное количество программ и инструментов, уже созданных другими людьми.
Хороший способ научиться программировать — поставить перед собой задачу, которой вам было бы интересно заниматься, и потом попытаться ее решить. Конечно, есть множество онлайн-курсов — почитайте отзывы, чтобы выбрать подходящий. Первый язык программирования — это сложно, потому что нужно перестраивать то, как вы взаимодействуете с компьютерами и анализируете процессы. Универсальных ответов нет, все очень индивидуально. Кому-то достаточно почитать документацию, посмотреть примеры кода, и все понятно. В другой ситуации хорошо иметь наставника, который ответил бы на базовые вопросы. Вот несколько советов, которые кажутся мне важными.
1. Самый лучший способ что-то понять — найти работающий кусок кода, начать его модифицировать и изучать, что получится. Это нужно сделать после того, как вы разобрались с базовым синтаксисом. Подгоняйте код под свои задачи или просто экспериментируйте.
2. Если вы только учитесь программированию, не нужно сразу пытаться писать много кода до тех пор, пока вы не сможете корректно объяснять, чего хотите. Это нужно для того, чтобы компьютер выполнял команды четко и маленькими шажками. Всякий раз ваши эксперименты должны заканчиваться не тем, что вы случайно наткнулись на правильное решение, а пониманием, почему и как это работает.
3. Не беспокойтесь по поводу математики. Желательно знать, что такое остаток от деления числа на другое число, но все зависит от задач, которые перед вами стоят. Конечно, если вы хотите хитро обрабатывать данные, то вам нужна математика в том объеме, который нужен для такой обработки.
4. Не бойтесь. Когда вы будете начинать программировать для себя, наверное, вы будете писать не тот код, который понравится профессиональным разработчикам. Они скажут, что так не пишут, что это избыточно, что такой код будет сложно поддерживать, и так далее. Наверное, они будут правы. Но если вы пишете для себя и если вы только начинаете, это нормально, что ваши первые попытки не являются текстами уровня Льва Толстого. Если вы напишете программу, которая будет работать и решать вашу задачу, то это хорошо.
Есть мнение, что на фоне развития искусственного интеллекта и машинного обучения программисты скоро будут не нужны: компьютеры сами научатся себя программировать. Но мне кажется, что это не так. До тех пор, пока есть задачи и пока нужно объяснять, как их решать, программирование будет существовать. Безусловно, программирование сильно эволюционирует, за последние 20 лет оно изменилось очень сильно. Но от того, что компьютеры стали умнее, разработчиков меньше не стало — наоборот, их стало гораздо больше. И мне кажется, что дальше будет происходить то же самое.
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.
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: