Теория Программирования - Станислав Лезвиев

Данный материал рассказывает о теории программировании, я попытался изложить сюда
знания основывая их на своём личном опыте.
Содержание
• Глава 0. Введение в программирование.
• Глава 1. Теория в программировании.
• Глава 1.1. Алгоритмы.
• Глава 1.2. Типы данных.
• Глава 1.3. Функции.
• Глава 1.4. Арифметические и логические операции.
• Глава 1.5. Условия.
• Глава 1.6. Циклы.
• Глава 1.7. Баги.
• Глава 2. Что нужно для программирования?
• Глава 2.1. Интегрированная среда разработки (IDE)
• Глава 2.2. Компилятор.
• Глава 2.3. Интерпретатор.
• Глава 2.4. Транслятор.
• Глава 2.5. Парсер.
• Глава 2.6. Другие механизмы преобразования кода.
• Глава 3. Направления в программировании.
• Глава 3.1. Фронтенд.
• Глава 3.2. Бекенд.
• Глава 3.3. Программное обеспечение.
• Глава 3.4. Разработка баз данных.
• Глава 3.5. Нейронные сети.
• Глава 3.6. Какое направление выбрать?
• Глава 4. Языки программирования.
• Глава 4.1. Компилируемые языки.
• Глава 4.2. Интерпретируемые языки.
• Глава 4.3. Низкоуровневые языки.
• Глава 4.4. Высокоуровневые языки.
• Глава 4.5. Языки общего назначения и специализированные.
• Глава 4.6. Динамические и статические языки.
• Глава 4.7. Мультипарадигма!
Глава 0. Введение в программирование.
Программирование - это процесс создания компьютерных программ с помощью
языков программирования. Как правило, программы позволяют компьютеру выполнять
определенные действия или решать задачи. Программирование подразумевает
написание инструкций, которые компьютер может понять и выполнить. Программист
ы используют специальные языки программирования для написания программ, и
компьютеры используют эти программы для решения задач и выполнения операций.
Когда вы пользуетесь компьютером или мобильным телефоном, вы общаетесь с
программами - это такие специальные инструкции, которые помогают устройству
выполнять определенные задачи. Программирование - это создание таких программ.
Это процесс написания инструкций для компьютера, чтобы он мог понимать, что ему
нужно делать. Как и в любой другой работе, в программировании есть свой язык,
на котором программисты пишут инструкции. Эти инструкции, или программы, позволяют
компьютеру выполнять различные задачи, от простых - например, выводить текст
на экран, до сложных - например, решать математические задачи.
Язык программирования - это набор правил и инструкций, которые используются
программистами для написания компьютерных программ. Существует множество
языков программирования, каждый из которых имеет свои особенности и предназначен
для решения определенных задач.
Использование языка программирования позволяет повысить производительность
программиста за счет увеличения скорости разработки и снижения количества
ошибок. Хорошо знакомый язык программирования позволяет программисту быстрее
и эффективнее создавать программы, так как он может использовать уже написанный
код и библиотеки, что существенно экономит время.
Языки программирования также предоставляют программистам мощные
инструменты для отладки и тестирования программ, что позволяет быстро находить
и исправлять ошибки.
Кроме того, использование языка программирования может способствовать
повышению качества программного обеспечения. С помощью языка программирования
можно создавать более надежные, безопасные и оптимально работающие программы.
В целом - язык программирования, это инструмент, благодаря которому, программист
может общаться с компьютером. Программист пишет сценарий, и этим сценарием
является код, написанный на языке программирования. После того, как программист
закончил писать код, этот код из одного языка, который понимает программист,
конвертируется в язык, который понятен компьютеру.
Современный человек в большей или меньшей степени использует программирование в
своей повседневной жизни. Вот несколько примеров:
Мобильные приложения: многие люди используют мобильные приложения, которые были
созданы с помощью программирования. Это могут быть социальные сети, мессенджеры,
игры, приложения для здоровья и фитнеса, онлайн-магазины и многое другое.
Веб-сайты: люди используют веб-сайты для получения информации, покупок товаров и
услуг, бронирования билетов, заказа еды и т.д. Веб-сайты также создаются с помощью
программирования.
Электронная почта: многие люди используют электронную почту для связи с другими
людьми. Электронные письма отправляются и получаются с помощью программ, которые
были написаны на языках программирования.
Социальные сети: многие люди используют социальные сети для общения с друзьями и
семьей, деления фотографиями и видео, получения новостей и многого другого.
Социальные сети также создаются с помощью программирования.
Банковские приложения: многие люди используют банковские приложения для
управления своими финансами, оплаты счетов, перевода денег и т.д. Банковские
приложения также создаются с помощью программирования.
Это лишь некоторые примеры того, как программирование влияет на быт современного
человека. Без программирования невозможно было бы создать многие инструменты,
которые мы используем каждый день.
Когда программист пишет программу, он обычно определяет, какие данные нужны для
входа в программу, как эти данные будут обрабатываться, и что должно быть выведен
о в качестве результатов.
Входные данные - это информация, которую программа получает от пользователя или
других источников. Например, если вы пишете программу для расчета средней
температуры за день, входными данными будут температуры за каждый час в течение
дня.
Обработка данных - это то, что программа делает с входными данными. В случае
нашей программы для расчета средней температуры, программа будет складывать все
температуры и делить на количество часов, чтобы получить среднее значение.
Выходные данные - это результаты, которые программа выдает после обработки
входных данных. В нашем примере результатом будет средняя температура за день,
которую программа выведет на экран или сохранит в файл.
Программирование может быть очень сложным и требовать много знаний, но в основе
его лежит простая концепция - получить входные данные, обработать их и вывести
результат. Эта концепция применима к любому типу программирования, от простых
программ для расчета до сложных программ для управления большими системами.
Глава 1.1. Теория в программировании. Алгоритмы.
Логика играет очень важную роль в программировании.
В программировании используется логика для решения проблем и создания алгоритмов.
Алгоритм - это последовательность действий, необходимых для выполнения
определенной задачи. Алгоритмы могут быть написаны на разных языках
программирования и могут быть использованы для решения различных задач.
Существует несколько видов алгоритмов:
Последовательные алгоритмы - это алгоритмы, в которых каждое действие выполняется
по очереди, одно за другим.
Ветвящиеся алгоритмы - это алгоритмы, которые содержат ветвления, т.е. различные
направления выполнения в зависимости от условий.
Циклические алгоритмы - это алгоритмы, которые выполняются многократно
до достижения определенного условия.
Знание логики и разных видов алгоритмов позволяет программистам создавать
эффективные и точные программы, которые могут решать самые разнообразные задачи.
Но что же такое Логика?
Логика - это наука о правильном мышлении и выводах на основе рациональных
аргументов. В программировании логика используется для разработки алгоритмов и
создания логических конструкций, которые могут принимать решения на основе
определенных условий.
Примером логической конструкции может быть оператор "if-else" (если-иначе), который
проверяет определенное условие и выполняет соответствующий блок кода в
зависимости от результата проверки. В программировании также используется
символика логических операций, таких как "и", "или" и "не", которые позволяют создавать
сложные логические выражения для принятия решений.
Знание логики помогает программистам создавать правильные и эффективные
алгоритмы, которые могут решать разнообразные задачи. Кроме того, логическое
мышление помогает программистам анализировать и улучшать существующий код и
создавать новые идеи для развития программных продуктов.
Рассмотрим пример из реальной жизни, с использованием логики и алгоритмов.
Один из примеров использования начальных алгоритмов и логики в жизни - это процесс
приготовления кофе. Для того чтобы приготовить вкусный кофе, необходимо выполнить
определенную последовательность действий:
1) Налить воду в кофеварку.
2) Поместить кофейные зерна в фильтр.
3) Установить фильтр с кофейными зернами в кофеварку.
4) Включить кофеварку.
5) Дождаться, пока кофе сварится.
6) Выключить кофеварку.
7) Налить кофе в чашку.
В данном примере, мы использовали логику, чтобы определить правильную
последовательность действий, необходимых для приготовления кофе. Мы также учли
условия, такие как необходимость наличия воды и кофейных зерен, а также
необходимость включения и выключения кофеварки. Кроме того, если в процессе
приготовления кофе что-то пошло не так, например, закончилась вода или кофейные
зерна, мы можем использовать логику, чтобы определить, что нужно сделать в этой
ситуации, например, долить воду или добавить кофейных зерен.
Таким образом, использование логики и начальных алгоритмов помогает нам выполнить
определенную последовательность действий, чтобы достичь желаемого результата.
Рассмотрим еще один пример, как программирование и реальная жизнь тесно связаны
между собой, можно найти в процессе обучения человека. Представим, что мы хотим
научиться игре на музыкальном инструменте. Для этого необходимо выполнить ряд
действий:
1) Изучить теорию музыки.
2) Научиться играть базовые ноты и аккорды.
3) Практиковаться в игре на инструменте, повторяя изученные ноты и аккорды.
4) Улучшать свои навыки и изучать более сложные музыкальные композиции.
Эти шаги очень похожи на процесс программирования, где мы начинаем с изучения
базовых концепций и терминологии, а затем применяем эти знания в создании
программного кода. Как и в музыке, мы можем создавать новые алгоритмы и развивать
свои навыки программирования, изучая новые технологии и языки программирования.
Также, как и в музыке, процесс обучения программированию и разработке программ
постоянно изменяется и развивается. Новые технологии и инструменты позволяют
разработчикам создавать более эффективный и мощный код, который может решать
более сложные задачи. Цикл обучения и развития в программировании похож на
бесконечную гонку за совершенством, которая постоянно поддерживает связь между
программированием и реальной жизнью.
Профессия программиста - это профессия, которая связана с созданием программного
обеспечения для различных задач и целей. Программисты разрабатывают программы,
которые могут автоматизировать повторяющиеся процессы, обрабатывать данные,
управлять системами и устройствами, решать математические задачи, создавать
веб-сайты и приложения, игры и многое другое.
Одна из ключевых составляющих профессии программиста - это творческий процесс
создания программного кода. Каждая задача, которую необходимо решить, требует
индивидуального подхода и творческого мышления для нахождения оптимального
решения. Программист должен быть готов к тому, что некоторые задачи могут требовать
нестандартных подходов и решений.
Создание программного кода можно сравнить с написанием музыки, где программист
использует различные языки программирования и инструменты для создания
«музыкальных» произведений в виде программных приложений. В ходе разработки
программы программист также может испытывать эмоции, аналогичные творческому
процессу в других областях искусства.
Однако, в отличие от других творческих профессий, работа программиста требует от
него также высокой степени логического мышления и умения разбираться в сложных
алгоритмах и структурах данных. В связи с этим, программисты часто считаются
«инженерами-творцами», которые объединяют в себе технические знания и творческий
подход к решению задач.
Глава 1.2. Теория в программировании. Типы данных.
В программировании данные, с которыми мы работаем, имеют определенный тип.
Это означает, что у каждого значения есть свой формат, который определяет, как мы
можем использовать это значение в нашей программе.
Например, тип данных "число" может быть использован для хранения числовых
значений, таких как 5, 10.5, -3 и т.д. Мы можем производить арифметические операции с
числами, такие как сложение, вычитание, умножение и деление.
Другой тип данных, "строка", может быть использован для хранения текстовых
значений, таких как "Привет, мир!". Мы можем использовать строки для вывода
текстовой информации на экран, работы с текстом и т.д.
Также в программировании есть тип данных "логическое значение", который может быть
либо "истина" (true), либо "ложь" (false). Этот тип данных используется в условных
операторах, циклах и других конструкциях, чтобы определять, какой код должен быть
выполнен.
Есть и другие типы данных, такие как "массив", "объект", "символ" и т.д. Каждый
тип данных имеет свои особенности и методы работы с ними.
Различные языки программирования имеют различные типы данных, но существуют
некоторые общие типы данных, которые используются в большинстве языков
программирования. Они включают в себя:
Числовые типы данных - это типы данных, которые представляют числа. Например,
целочисленные типы данных (int), числа с плавающей запятой (float, double), и
комплексные числа (complex).
Символьные типы данных - это типы данных, которые представляют символы или
буквы. Например, тип char, который используется для представления одного символа.
Строковые типы данных - это типы данных, которые представляют последовательность
символов или строк. Например, тип string, который используется для представления
текстовых строк.
Логические типы данных - это типы данных, которые представляют логические значения
истинности или ложности. Например, тип bool, который может иметь только два
значения - true или false.
Списочные типы данных - это типы данных, которые представляют упорядоченные
списки значений. Например, массивы, списки, стеки, очереди и т.д.
Файловые типы данных - это типы данных, которые представляют данные, хранящиеся
в файлах. Например, типы данных FILE в С и C++, которые используются для работы с
файлами на диске.
Тип данных int (от английского integer, что означает "целое число") используется в
программировании для хранения целочисленных значений. Он может содержать любое
целое число, положительное, отрицательное или ноль.
Тип данных char в программировании используется для хранения символов, таких как бук
вы, цифры, знаки пунктуации и другие символы. Он представляет собой однобайтовую п
еременную, то есть переменную, которая занимает один байт памяти.
Символы могут быть заданы как в виде символьной константы в одинарных кавычках, так
и в виде переменной типа char.
Тип данных "строка" (string) в программировании используется для хранения текстовой
информации. В языках программирования, таких как Python, Java, C++, PHP и
многих других, строки представлены последовательностью символов, которые могут
быть буквами, цифрами, знаками препинания и другими символами.
Строки в программировании могут быть созданы с помощью двойных кавычек.
Тип данных "bool" - это тип данных, который может иметь только два значения:
"true" (истина) или "false" (ложь). Этот тип данных используется для представления
логических значений в программировании.
В языках программирования, тип данных "bool" используется в условных операторах,
циклах и других конструкциях, которые требуют логических выражений. Например,
мы можем использовать тип данных "bool" для определения, является ли число больше
или меньше определенного значения, или для проверки соответствия условиям,
заданным в программе.
Массив (array) - это тип данных в программировании, который позволяет хранить набор э
лементов одного типа под одним именем переменной. Это означает, что мы можем хран
ить множество значений в одной переменной и обращаться к каждому из них по отдельно
сти.
Массивы очень полезны для работы с большим количеством данных, таких как список им
ен, чисел, букв и т.д. Они могут использоваться для хранения данных, сортировки, фильт
рации, обработки и многого другого.
Кроме массивов, существуют и другие типы данных, которые позволяют хранить наборы
значений, такие как список (list), кортеж (tuple), словарь (dictionary) и множество (set). Каж
дый из этих типов имеет свои особенности и применение в программировании. Например
, список позволяет хранить наборы значений любого типа, а словарь - наборы значений в
формате "ключ-значение", где каждому ключу соответствует свое значение.
Мы рассмотрели типы данных, которыми мы можем пользоваться в программировании.
Но как же нам пользоваться типами данных и ими манипулировать?
В этом нам помогут переменные.
Переменная - это именованное хранилище данных в программировании, которое
позволяет сохранять и обрабатывать значения в течение выполнения программы.
В простых словах, переменная - это контейнер, в котором мы можем хранить значения,
которые могут изменяться в течение выполнения программы.
Переменная имеет тип данных, который определяет, какой тип данных можно сохранять
в эту переменную, например, целые числа, числа с плавающей точкой, символы, строки
и т.д. Также переменная имеет имя, которое мы можем использовать для обращения
к ней в программе.
Мы можем использовать переменную в программе, чтобы хранить значения, которые
могут изменяться, например, результаты вычислений или введенные
пользователем данные. Также переменные могут использоваться для передачи
значений между различными участками программы и для удобства чтения и написания
кода. Важно понимать, что переменная может быть изменена в любой точке программы,
поэтому ее значение может изменяться в зависимости от логики программы и
введенных данных.
Другими словами, переменная - это хранилище данных в программе, которое имеет имя
и тип данных. Она может хранить значение, которое может изменяться в зависимости от
логики программы и введенных данных. Переменная используется для удобства чтения
и написания кода, а также для передачи значений между различными участками
программы. При объявлении переменной, мы задаем ей тип данных и значение
переменной. На пример:
var value:int = 10
С помощью ключевого слова var, мы объявляем переменную и даем ей название value,
после чего присваиваем значение переменной число 10.
В программировании существуют определенные правила именования переменных.
Нельзя называть переменную:
• Названия, начинающиеся с цифры
• Специальные символы в названии, кроме знака подчеркивания "_"
• Зарезервированные слова языка программирования,
такие как "if", "while", "for", "return" и т.д.
Можно называть переменную:
• Любой комбинацией латинских букв (верхнего или нижнего регистра),
цифр и знака подчеркивания "_"
• Название должно быть понятным и отражать смысл значения,
которое будет храниться в переменной
• Разделять слова в названии переменной с помощью знака подчеркивания "_", или
использовать camelCase - запись слов чередующихся в верхнем и нижнем регистрах.
Глава 1.3. Теория в программировании. Функции.
Функция в программировании - это фрагмент кода, который выполняет определенную
задачу и может быть многократно использован в программе. Функция может принимать
входные параметры (аргументы), обрабатывать их и возвращать результат выполнения.
Другими словами, функция в программировании - это инструмент, который помогает
разбить сложную задачу на маленькие части и решать их отдельно.
Основная идея функций заключается в том, чтобы разделить программу на небольшие
логические блоки, каждый из которых решает свою задачу. Это позволяет упростить код,
увеличить его читаемость и повторно использовать функции в различных
участках программы.
Также функции могут быть встроенными в язык программирования, например,
функции для работы со строками или числами, или же написанными программистом
самостоятельно. В обоих случаях использование функций позволяет улучшить качество
кода и сократить время разработки программ.
Создание функции в программировании начинается с определения ее имени и списка
аргументов, которые она будет принимать. Имя функции должно быть уникальным и
описывать ее назначение. Список аргументов определяет, какие значения
функция должна принимать для обработки.
Затем следует определить тело функции, которое содержит инструкции, выполняемые
при вызове функции. Тело функции может содержать объявления переменных, условные
операторы, циклы и другие инструкции, которые нужны для выполнения нужной задачи.
Кроме того, функции могут возвращать значение. Если функция должна вернуть
результат, определите тип значения, которое она возвращает, и используйте
оператор return для передачи этого значения обратно в программу.
Пример создания функции:
func post(a:int):int =
return a * 9
Мы объявляем функцию post, с помощью ключевого слова func, аргументом служит
переменная a, с числовым типом данных. После скобок, мы объявляем возвращаемый
функцией тип данных.
Если мы вызовем функцию, post(9) то мы получим результат в виде числа 81.
Пример из реальной жизни, в котором используются функции, может быть связан с
обработкой фотографий. Например, функция "обрезать фото" может принимать в
качестве аргументов изображение и размеры, до которых необходимо обрезать фото,
а возвращать обрезанное изображение.
Еще один пример - функция "рассчитать расстояние между двумя точками". Она может
принимать в качестве аргументов координаты двух точек на плоскости и возвращать
расстояние между ними.
Функции также используются для работы с базами данных, например, функция
"получить список пользователей" может принимать некоторые параметры
(например, фильтры) и возвращать список пользователей, соответствующих
заданным критериям.
Таким образом, функции могут использоваться в разных областях, где требуется
повторное использование определенных операций, чтобы сделать программу более
эффективной и удобной в использовании.
Хорошим примером использования функций в реальной жизни может быть
приготовление пищи. Например, мы можем создать функцию "приготовить пасту",
которая принимает на вход тип пасты, количество порций и время готовки. Функция
может выполнять различные операции, такие как нарезка ингредиентов, запуск
кипячения воды, добавление соли и масла, перемешивание и т.д.
Также, мы можем использовать функцию "приготовить суп", которая может использовать
функцию "приготовить бульон", чтобы сначала приготовить основу для супа.
Таким образом, создание функций может помочь нам сократить повторяющийся код и
упростить процесс создания пищи. Кроме того, использование функций позволяет
создавать более читаемый и понятный код, который легко поддерживать и
модифицировать в будущем.
Модификации функций в программировании позволяют изменять или расширять
функциональность существующих функций без необходимости переписывать их с нуля.
Обычно это делается путем добавления новых параметров, изменения существующих
параметров, изменения возвращаемого значения или изменения логики работы функции.
Глава 1.4. Арифметические и логические операции
В программировании, арифметические и логические операции позволяют выполнять раз
личные вычисления.
Операторы - это символы или ключевые слова, которые используются в арифметических
и логических выражениях для выполнения операций. Например, оператор "+"
используется для выполнения операции сложения в арифметических выражениях, а
оператор "==" используется для сравнения значений в логических выражениях.
Операции - это действия, которые выполняются с помощью операторов. Например, в
арифметических выражениях операция сложения выполняется с помощью оператора "+".
В логических выражениях операция сравнения выполняется с помощью оператора "==",
который проверяет, равны ли два значения.
Арифметические операции выполняются над числами и включают в себя
сложение (+), вычитание (-), умножение (*), деление (/) и остаток от деления (%).
Например, если у нас есть два числа, 5 и 2, то мы можем использовать арифметические
операции, чтобы выполнить различные вычисления, например:
5+2=7
5-2=3
5 * 2 = 10
5 / 2 = 2.5
5 % 2 = 1 (остаток от деления 5 на 2)
Другими словами, все законы математики властны в программировании.
В языке программирования обычно используются следующие арифметические операции:
Сложение (+) - операция, которая позволяет складывать два или более числа.
Вычитание (-) - операция, которая позволяет вычитать одно число из другого.
Умножение (*) - операция, которая позволяет умножать два или более числа.
Деление (/) - операция, которая позволяет делить одно число на другое.
Взятие остатка (%) - операция, которая возвращает остаток от деления двух чисел.
Инкремент (++) - операция, которая увеличивает значение переменной на единицу.
Декремент (--) - операция, которая уменьшает значение переменной на единицу.
Арифметические операции могут быть выполнены над различными типами данных,
такими как целые числа (int), числа с плавающей точкой (float), длинные
целые числа (long) и др.
Логические операции выполняются над булевыми значениями (true или false) и включают
в себя операции И (&&), ИЛИ (||) и НЕ (!). Например, если у нас есть два булевых
значения, true и false, то мы можем использовать логические операции, чтобы выполнить
различные проверки, например:
true && false = false
(логическое И - результат будет true только если оба операнда тоже true)
true || false = true
(логическое ИЛИ - результат будет false только если оба операнда тоже false)
!true = false
(логическое НЕ - инвертирует значение операнда, то есть true становится false,
а false становится true)
Операторы в программировании - это символы или ключевые слова, которые
используются для выполнения операций. Например, оператор присваивания (=)
используется для присваивания значения переменной, операторы сравнения (>, <, ==)
используются для сравнения значений, а операторы условных выражений (if, else)
используются для выполнения различных действий в зависимости от условий.
В некоторых языках программирования, присутствуют вместо символьных логических
операторов, ключевые слова, такие как:
ключевые слова not, xor, and и or - это логические операторы в программировании,
которые используются для создания условий и логических выражений.
not - это унарный оператор, который возвращает True (истину), если значение выражения
является False (ложью), и наоборот. Например, not True вернет False, а not False вернет
True.
xor - это бинарный оператор исключающего или (Exclusive OR), который возвращает True,
если только одно из двух выражений истинно. Если оба выражения истинны или ложны,
то он вернет False. Например, True xor False вернет True, а True xor True вернет False.
and - это бинарный оператор логического И (AND), который возвращает True, если оба вы
ражения истинны. Если хотя бы одно из выражений ложно, то он вернет False. Например,
True and False вернет False, а True and True вернет True.
or - это бинарный оператор логического ИЛИ (OR), который возвращает True, если
хотя бы одно из двух выражений истинно. Если оба выражения ложны, то он
вернет False. Например, True or False вернет True, а False or False вернет False.
Эти операторы могут быть использованы для создания более сложных условий в
логических выражениях и управлении логикой выполнения программы.
Глава 1.5. Теория в программировании. Условия.
Условия в программировании - это инструкции, которые позволяют компьютеру
принимать решения на основе заданных критериев. Они позволяют программистам
создавать более сложные и функциональные программы, которые могут адаптироваться
к различным ситуациям и обстоятельствам.
Основная идея условий состоит в том, что программа должна выполнять одни действия,
если заданные условия выполняются, и другие действия, если условия не выполняются.
Ключевым элементом условия является выражение, которое определяет,
какое действие нужно выполнить. В программировании выражение может принимать
одно из двух значений: "true" (истина) или "false" (ложь).
Операторы условия включают в себя "if" (если), "else" (иначе) и "else if" (иначе если).
Синтаксис условия начинается с ключевого слова "if", за которым следует выражение,
заключенное в скобки. Если выражение является истинным, то выполняется блок кода,
который следует за оператором "if". Если выражение ложное, то выполняется блок кода,
который следует за оператором "else".
Данный алгоритм, является базовым, ветвления кода выполняются в 99% программ.
Основными элементами условий являются:
Условное выражение. Это выражение, которое определяет условие, по которому нужно
выполнить те или иные действия. Например, выражение "a > b" будет истинным, если
значение переменной "a" больше, чем значение переменной "b".
Блок кода. Это блок инструкций, которые нужно выполнить, если условие истинно. Эти
инструкции должны быть заключены в фигурные скобки {}.
Блок кода else (необязательный). Этот блок инструкций будет выполнен, если условие
ложно. Он также должен быть заключен в фигурные скобки {}.
Конструкция if-else является наиболее распространенной формой условий в
программировании. Она позволяет задать условие и определить блок кода, который
нужно выполнить, если условие истинно, и блок кода, который нужно выполнить, если
условие ложно. Пример:
int a = 10;
int b = 20;
if (a > b) {
// Выполняется, если a > b
cout << "a больше, чем b";
} else {
// Выполняется, если a <= b
cout << "a меньше или равно b";
}
Глава 1.6. Теория в программировании. Циклы.
Циклы в программировании используются для многократного повторения одного и
того же блока кода. Они позволяют сократить количество написанного кода и упростить
его поддержку и изменение.
В программировании существует несколько типов циклов, но мы рассмотрим
основные два: цикл while и цикл for.
Цикл while представляет собой бесконечный цикл, который будет выполняться до тех
пор, пока условие в скобках будет истинным. Например, если мы хотим вывести на экран
числа от 1 до 10, мы можем использовать цикл while следующим образом:
let i = 1;
while (i <= 10) {
console.log(i);
i++;
}
Здесь мы создали переменную i со значением 1, а затем создали цикл while, который
будет выполняться до тех пор, пока i меньше или равно 10. Внутри цикла мы выводим
значение i на экран и увеличиваем его на 1. Таким образом, на экран будут выведены
числа от 1 до 10.
Цикл for является более удобным и гибким в использовании, чем цикл while. Он состоит
из трех частей: начальное значение, условие и шаг. Например, если мы хотим вывести
на экран числа от 1 до 10 с помощью цикла for, мы можем использовать следующий код:
for (let i = 1; i <= 10; i++) {
console.log(i);
}
Здесь мы создаем цикл for с начальным значением i = 1, условием i <= 10 и шагом i++
(увеличение i на 1 после каждой итерации цикла). Внутри цикла мы выводим значение i
на экран.
Кроме того, существуют еще некоторые особенности и модификации циклов, например,
break и continue, которые позволяют прервать выполнение цикла или перейти к
следующей итерации. Однако, для начала достаточно понимать основы циклов while и
for, чтобы использовать их в своих программах.
Глава 1.7. Теория в программировании. Баги.
Баг (англ. bug) - это ошибка в программном коде, которая приводит к неправильной
работе программы или даже к ее полной остановке. Баги возникают, когда программа
выполняет не то, что должна делать, или не делает того, что должна делать.
Баги могут быть вызваны различными причинами, такими как неправильная логика,
неправильное использование переменных, проблемы с памятью, неожиданные входные
данные и многое другое.
Поиск и исправление багов является важной частью разработки программного
обеспечения. Процесс поиска и исправления багов называется дебаггингом.
Для поиска багов разработчики могут использовать различные методы, такие как
тестирование программы, анализ кода, использование отладчика и т.д. Отладчик - это
инструмент, который помогает разработчику отслеживать выполнение программы и
искать ошибки.
После того, как баги были найдены, их нужно исправить. Исправление багов может
потребовать изменения кода программы, внесения новых функций или изменения
алгоритма. Важно знать, что исправление одного бага может вызвать появление других,
поэтому разработчик должен тщательно тестировать программу после
каждого изменения.
Кроме того, исправление багов может привести к улучшению программы. Например, при
исправлении бага разработчик может увидеть, что код программы может быть
оптимизирован для более эффективной работы, и внести соответствующие изменения.
В целом, баги - это неизбежная часть процесса разработки программного обеспечения.
Важно правильно их искать, исправлять и улучшать программу в целом.
Поиск ошибок в программировании, также известный как debugging (дебаггинг), является
процессом идентификации, анализа и исправления ошибок в программном коде. Ошибки
могут возникнуть по разным причинам, например, ошибки в синтаксисе, неправильные
алгоритмы, неверные входные данные и т.д.
Существует несколько методов поиска ошибок в программном коде. Один из них - это
ручное тестирование, когда разработчик тестирует свой код, чтобы убедиться, что он
работает должным образом. Однако этот метод не всегда эффективен, особенно когда
программа содержит большой объем кода или сложную логику.
Другой метод - это использование специальных инструментов, таких как отладчики
(debuggers) и профилировщики (profilers). Отладчик позволяет разработчику выполнить
программу шаг за шагом, анализировать значение переменных и просматривать стек
вызовов. Это помогает идентифицировать места в коде, где происходят ошибки.
Профилировщики, в свою очередь, позволяют отслеживать производительность
программы, выявлять узкие места и оптимизировать ее работу
Глава 2. Что нужно для программирования?
Для программирования вам потребуется компьютер, текстовый редактор, компилятор
или интерпретатор языка программирования, а также знания языка программирования.
Компьютер - это основное средство для написания программ. Он должен
быть достаточно мощным, чтобы работать с выбранным языком программирования и
компилятором или интерпретатором. Желательно иметь также хороший монитор и
удобную клавиатуру.
Текстовый редактор - это программа, позволяющая создавать и редактировать
текстовые файлы. В ней можно написать код программы на выбранном языке
программирования. Существуют как бесплатные, так и платные текстовые редакторы.
Некоторые из них имеют функции подсветки синтаксиса, автодополнения и другие
полезные функции, которые облегчают написание кода.
Компилятор или интерпретатор языка программирования - это программа, которая
переводит код, написанный на выбранном языке программирования, в машинный код,
который может быть выполнен компьютером. Компилятор выполняет этот процесс один
раз, когда программа компилируется, а интерпретатор выполняет этот процесс каждый
раз, когда программа запускается.
Знания языка программирования - это ключевой элемент для написания программ.
Нужно понимать, как работает выбранный язык программирования и его синтаксис.
Существует множество языков программирования, и каждый из них имеет свои сильные
и слабые стороны, а также области применения.
Кроме этого, для программирования можно использовать различные инструменты, такие
как системы контроля версий, отладчики и библиотеки, которые позволяют значительно
упростить и ускорить процесс разработки программ.
Так же рекомендуется использовать IDE, в качестве основной среды разработки.
IDE (Integrated Development Environment) - интегрированная среда разработки - это
специальное программное обеспечение, которое предоставляет программистам набор
инструментов для удобного и эффективного написания кода. IDE позволяет
программистам работать с кодом, отладкой и тестированием, используя единый
пользовательский интерфейс.
Для программирования нужно иметь навыки логического мышления, аналитического
мышления, умение разбираться в алгоритмах и структурах данных, а также знание
основных принципов программирования и языков программирования.
Хотя знание математики может быть полезным для некоторых областей
программирования, оно не является обязательным для всех. Например, для
веб-разработки, мобильной разработки или разработки программного обеспечения не
требуется высокого уровня знаний математики.
Знание английского языка тоже может быть полезным, так как
большинство документации и материалов по программированию находятся
на английском языке. Однако, существуют множество ресурсов и материалов
на других языках, таких как русский, испанский, китайский и т.д.
Основное требование для программирования - это желание учиться и улучшаться в
своих навыках. Технологии и языки программирования постоянно меняются и
обновляются, поэтому важно быть готовым к постоянному обучению и развитию
своих навыков.
Немного отойдём от темы. Почему же стоит становится программистом, если исключить
так называемую "престижную профессию" и "высокие зарплаты"?
Карьера в программировании предлагает множество преимуществ, которые могут быть
важными для многих людей:
Творческая свобода: программирование - это творческий процесс, который позволяет
создавать что-то новое и полезное. Вы можете использовать свой ум и фантазию,
чтобы создавать уникальные программы и приложения, которые
помогут улучшить жизнь людей.
Возможность решать сложные задачи: программирование часто связано с решением
сложных задач, которые требуют логического мышления и креативности. Для многих
людей это может быть увлекательным и вызывающим.
Гибкий график работы: многие программисты могут работать гибкий график, что дает им
возможность уравновесить работу и личную жизнь. Это может быть особенно важно для
людей, которые хотят больше времени проводить с семьей и друзьями, путешествовать
или заниматься другими хобби.
Быстрый прогресс и развитие: технологии меняются быстро, поэтому
программисты должны постоянно обучаться и совершенствовать свои навыки.
Это означает, что карьера в программировании может обеспечить быстрый
прогресс и развитие.
Возможность работать в разных отраслях: программирование не ограничено
определенной отраслью, и программисты могут работать в самых разных сферах,
таких как здравоохранение, финансы, наука, образование и многие другие.
Таким образом, программирование может предложить множество преимуществ, которые
могут быть важными для разных людей в зависимости от их целей и интересов.
Глава 2.1. Интегрированная среда разработки (IDE)
В прошлой главе, мы упомянули IDE, ненадолго вернёмся и рассмотрим данную тему.
IDE (Integrated Development Environment) - это комплексный инструмент для разработки
программного обеспечения, который объединяет в себе текстовый редактор, компилятор,
отладчик и другие полезные инструменты. Она предназначена для облегчения процесса
разработки программного кода, увеличения производительности и снижения количества
ошибок. Программисты используют IDE для написания, отладки и тестирования
программного кода. IDE также предоставляет функции, которые помогают
автоматизировать процессы и повышают эффективность работы.
Использование интегрированной среды разработки (IDE) в программировании имеет
несколько преимуществ:
Увеличение производительности: IDE позволяет быстрее и эффективнее разрабатывать
программное обеспечение, так как в ней есть множество инструментов для ускорения
процесса программирования, таких как автодополнение, подсказки кода,
быстрые клавиши и многое другое.
Улучшение качества кода: IDE предоставляет множество инструментов для проверки и
анализа кода на ошибки и стандарты кодирования. Это помогает улучшить качество кода,
снижает вероятность ошибок и упрощает процесс отладки.
Удобство работы с проектом: в IDE есть удобные инструменты для управления проектом,
например, для добавления, удаления и переименования файлов, редактирования файлов
на лету и т.д. Также IDE облегчает работу с системами контроля версий.
Универсальность: IDE подходят для работы с различными языками программирования и
для разработки приложений под разные платформы. Это позволяет программистам
использовать одну среду разработки для разных задач и языков программирования.
Возможность дополнительных настроек: в IDE можно настроить множество параметров и
дополнительных инструментов, что позволяет программистам настроить среду
разработки под свои потребности и стиль программирования.
В целом, использование IDE существенно облегчает процесс программирования и
повышает качество кода. Без нее разработка программного обеспечения может быть
более трудоемкой и длительной.
Но в чем же различие между IDE и обычным текстовым редактором?
Текстовый редактор для программирования и интегрированная среда разработки (IDE)
представляют разные подходы к созданию и редактированию программного кода.
Текстовый редактор для программирования обычно имеет базовый набор функций, таких
как подсветка синтаксиса, авто-дополнение, возможность открытия и редактирования
нескольких файлов одновременно и т.д. Он может быть полезен для написания
небольших скриптов или изменения некоторых файлов в проекте, но в целом он не
предназначен для полноценной разработки проекта.
IDE, с другой стороны, предоставляет полный набор инструментов для разработки
приложений, включая редактор кода, инструменты отладки, систему контроля версий,
средства сборки и деплоя, а также множество других функций, упрощающих процесс
разработки. IDE часто имеет интеграцию со сторонними библиотеками и фреймворками,
а также интегрированные тестирование и анализ кода.
В целом, IDE более мощный инструмент, который предназначен для работы с большими
и сложными проектами, в то время как текстовый редактор для программирования может
быть полезным для простых задач.
Существует множество IDE для различных языков программирования и платформ,
например:
Eclipse для Java
Visual Studio для C# и .NET
Xcode для iOS и macOS приложений
Android Studio для Android приложений
PyCharm для Python
IDE можно отличить от многоинструментальных текстовых редакторов по
наличию дополнительных инструментов, связанных с разработкой программного
обеспечения, таких как отладчик, система контроля версий, автодополнение и т.д.
В текстовом редакторе такие инструменты могут быть только в виде плагинов,
в то время как в IDE они встроены по умолчанию.
Глава 2.2. Компилятор
Компилятор - это программа, которая преобразует исходный код программы, написанной
на одном языке программирования, в машинный код, который может быть понят и
выполнен компьютером.
Процесс компиляции состоит из нескольких этапов:
Лексический анализ - исходный код разбивается на токены (лексемы), то есть на
наименьшие логические единицы, например, операторы, числа, переменные
и ключевые слова.
Синтаксический анализ - токены группируются в соответствии с грамматикой языка
программирования, чтобы получить синтаксическое дерево.
Семантический анализ - проверяется, правильно ли использованы переменные и
функции, выполняется проверка типов данных и другие проверки на семантическом
уровне.
Оптимизация - исходный код оптимизируется с целью улучшить
производительность программы.
Генерация кода - генерируется машинный код на основе оптимизированного
синтаксического дерева.
После компиляции исходный код больше не нужен, и компьютер может
непосредственно выполнить полученный машинный код.
Компиляторы используются в различных областях программирования, от создания
мобильных приложений до написания операционных систем. Важно понимать, что
каждый язык программирования имеет свой компилятор, поэтому чтобы использовать
язык программирования, нужно установить соответствующий компилятор.
Конвертация одних данных в другие, другие данные - которые понятны устройству или же
в данном случае - компьютеру. И данные понятные ему - это машинный код.
Машинный код - это набор инструкций, которые понимает процессор компьютера.
Он представляет собой бинарный код (набор из нулей и единиц), который составляется
на основе исходного кода программы.
Компилятор - это программа, которая берет исходный код программы, пишет его в
машинный код и создает исполняемый файл, который можно запустить на компьютере.
Компилятор также проверяет наличие ошибок в исходном коде программы и сообщает
программисту о них.
Когда программист пишет программу на языке высокого уровня, компьютер не может
понять напрямую ее инструкции. Поэтому программа должна быть скомпилирована в
машинный код, который процессор понимает и может выполнить.
Машинный код часто используется в низкоуровневом программировании, где
производительность является ключевым фактором. Он обычно менее читаем, чем
исходный код на языках высокого уровня, но он гораздо быстрее и выполняется
непосредственно на процессоре, что делает его очень эффективным.
Теперь разберём то, как работает компилятор в подробностях.
Лексический анализ - это первый этап процесса компиляции, который заключается
в преобразовании исходного кода программы в последовательность токенов.
Токены - это элементы языка программирования, такие как идентификаторы,
ключевые слова, числа, знаки операций и другие.
Процесс лексического анализа начинается с чтения исходного кода программы
посимвольно. Каждый символ анализируется компилятором и сравнивается со заранее
заданным набором правил для определения токенов. Если символы соответствуют
какому-либо правилу, компилятор генерирует соответствующий токен и добавляет
его в последовательность.
Пример: пусть у нас есть строка "int x = 5;" на языке С++. Компилятор прочитает эту
строку посимвольно и начнет с символа "i". Поскольку "i" может быть началом
идентификатора, компилятор сравнивает его с правилом для идентификатора.
После того, как компилятор определил, что это идентификатор, он продолжает
чтение следующих символов, пока не достигнет символа пробела. Затем он генерирует
токен для идентификатора "int". Далее, компилятор читает символы до знака равенства
и генерирует токен для оператора присваивания "=". Наконец, компилятор анализирует
символы до конца строки и генерирует токен для числа "5" и символа ";".
В результате мы получим последовательность токенов: идентификатор "int",
идентификатор "x", оператор "=", число "5" и символ ";".
После того, как лексический анализ завершен, компилятор передает
последовательность токенов на следующий этап компиляции - синтаксический анализ.
Другими словами, более по простому, при компиляции, компьютер должен понимать код,
который написал программист. Чтобы помочь компьютеру понимать код, мы используем
компилятор. Компилятор разбивает код на маленькие кусочки, которые называются токе
нами. Токены могут быть словами, знаками пунктуации или числами.
Затем компилятор проверяет, что каждый токен является допустимым элементом языка
программирования. Если токен не допустимый, то компилятор выдаст ошибку и сообщит
программисту, что нужно исправить.
После лексического анализа, компилятор строит дерево разбора, которое помогает
определить, каким образом код должен быть выполнен.
Синтаксический анализ - это один из этапов компиляции программы, который
заключается в проверке корректности синтаксиса кода и создании структуры программы.
В процессе синтаксического анализа, компилятор анализирует код программы и
проверяет, соответствует ли он заданной грамматике языка программирования. Если код
не соответствует грамматике, компилятор выдаст ошибку с указанием места, где была
допущена ошибка.
Для проведения синтаксического анализа, компилятор использует специальные
инструменты, называемые парсерами, которые преобразуют код программы
в древовидную структуру, называемую синтаксическим деревом.
В синтаксическом дереве каждый узел представляет отдельную часть программы,
такую как оператор или выражение, а листья дерева представляют элементы,
такие как переменные или константы.
Синтаксический анализ является важным этапом компиляции, поскольку он обеспечивает
правильность синтаксиса программы, что необходимо для создания рабочего машинного
кода. Без синтаксического анализа программы невозможно скомпилировать и запустить.
Здесь мы сталкиваемся с таким явлением, как "Парсер". Именно парсер - является
основным элементом для этапа синтаксического анализа при компиляции.
Парсер – это программа, которая выполняет синтаксический анализ входного текста,
который может быть написан на определенном языке программирования или другом
формате данных. Синтаксический анализ позволяет выявить структуру текста, его
грамматические ошибки и отсутствие согласованности с синтаксическими правилами
заданного языка или формата. Парсер проходит по каждому элементу входного текста и
определяет, соответствует ли он правилам языка или формата. Если элемент не
соответствует правилам, то парсер выдает ошибку и сообщает, что не может распознать
этот элемент. В результате работы парсера, создается дерево разбора (parse tree),
которое представляет собой структуру, отображающую синтаксическую структуру
входного текста.
Парсеры используются не только в компиляторах для компиляции исходного кода, но и в
других приложениях, например, в средствах обработки текстов (например, в средствах
автоматической обработки естественного языка) и средствах анализа данных.
Другими словами, более простыми, синтаксический анализ - это процесс проверки
правильности написания кода на основе грамматики языка программирования. На этом
этапе проверяется, что все команды и выражения написаны в правильном порядке и
используют правильный синтаксис. Если синтаксический анализатор(парсер)
находит ошибку, то он сообщает об этом и указывает на место,
где ошибка была допущена.
Семантический анализ - это процесс анализа смысла и контекста кода на основе его
структуры и конструкций. Этот процесс позволяет выявлять ошибки в логике программы,
которые не могут быть выявлены на более ранних этапах компиляции.
Например, при компиляции программы компилятор может обнаружить, что определенная
переменная была объявлена дважды, что тип данных не соответствует ожидаемому, или
что функция вызывается с неправильным количеством аргументов. Эти ошибки могут
привести к некорректной работе программы или даже к ее полной аварийной остановке.
Семантический анализ помогает обнаруживать и исправлять такие ошибки в программе,
улучшая качество и надежность программного обеспечения. Для этого компилятор
использует информацию об объявленных переменных, типах данных и функциях, а также
правила языка программирования, чтобы проверить, соответствует ли код ожиданиям и
правилам языка. Если компилятор находит ошибки, он выдает сообщения об ошибках,
которые помогают программисту исправить проблемы в коде.
Семантический анализ и синтаксический анализ являются двумя основными этапами
компиляции программ.
Синтаксический анализ осуществляет проверку правильности расстановки скобок, знаков
операций и других элементов языка программирования. Он проверяет, соответствует ли
программа синтаксическим правилам языка программирования. Если синтаксический
анализатор обнаруживает ошибку, то он генерирует сообщение об ошибке и прерывает
процесс компиляции.
Семантический анализатор проверяет программу на логическую правильность,
соответствие типов данных и другие особенности, которые не могут быть проверены на
этапе синтаксического анализа. Это связано с тем, что синтаксически корректная
программа может содержать логические ошибки или нарушения типизации данных.
Например, семантический анализатор может проверить, правильно ли вы используете
переменные и функции, или соответствует ли тип данных, который вы используете в
программе, типу данных, ожидаемому в конкретном месте программы.
Если семантический анализатор обнаруживает ошибку, он также генерирует
сообщение об ошибке и прерывает процесс компиляции.
Таким образом, синтаксический анализ проверяет соответствие программы языку
программирования, а семантический анализ проверяет правильность логических
и типовых соответствий в программе.
Оптимизация - предпоследний этап компиляции, после синтаксического и семантическог
о анализа и генерации кода, компилятор переходит к этапу оптимизации исходного кода.
На этом этапе компилятор пытается улучшить производительность, уменьшить размер
исполняемого файла и уменьшить потребление памяти программой.
Оптимизация может включать в себя различные методы, например:
Удаление ненужного кода: компилятор может определить, что некоторый код не будет
выполнен во время работы программы, и удалить его.
Константное складывание: если компилятор видит, что две константы складываются
вместе, то он может вычислить результат и заменить выражение на константу.
Использование регистров процессора: компилятор может распределить переменные
по доступным регистрам процессора, что уменьшит количество операций чтения и
записи в память.
Использование инструкций процессора с меньшим числом циклов: компилятор может
заменить некоторые инструкции на более эффективные, использующие меньше циклов
процессора.
Удаление повторяющихся операций: если компилятор видит, что одна и та же операция
выполняется несколько раз, он может заменить ее на переменную или константу.
Оптимизация исходного кода может значительно улучшить производительность и
эффективность программы, поэтому она является важной частью компиляции.
При оптимизации во время компиляции могут возникать различные ошибки,
которые могут привести к непредсказуемому поведению программы или даже к
её аварийному завершению. Некоторые из возможных ошибок включают:
Неправильная оптимизация - если компилятор неправильно оптимизирует код,
это может привести к неправильному поведению программы. Например,
компилятор может ошибочно удалить часть кода, которая на самом деле не
является ненужной.
Несовместимость оптимизации с аппаратным обеспечением - некоторые
оптимизации могут работать хорошо на одном типе процессоров, но не так
хорошо на другом типе. Например, оптимизация, которая хорошо работает на
процессорах Intel, может не работать на процессорах AMD.
Некорректная работа с памятью - если компилятор неправильно оптимизирует
работу с памятью, это может привести к ошибкам сегментации или утечкам
памяти.
В целом, компиляторы сегодня обладают хорошо настроенными механизмами
оптимизации и ошибка возникает в очень редких случаях.
Генерация машинного кода - последний этап компиляции программы называется
генерацией машинного кода. В этом этапе компилятор переводит высокоуровневый язык
программирования в машинный код, который является низкоуровневым языком,
понятным для процессора компьютера.
Перевод в машинный код происходит в несколько этапов:
Генерация ассемблерного кода: компилятор создает код на языке ассемблера, который
состоит из команд процессора, таких как ADD (сложение), MOV (перемещение данных)
и т.д. Эти команды выполняются непосредственно процессором.
Генерация объектного кода: ассемблерный код переводится в объектный код, который
является низкоуровневым представлением программы на языке машинного кода.
Объектный код может быть сохранен в отдельном файле или объединен с другими
объектными файлами для создания исполняемого файла.
Линковка: в случае, если программа состоит из нескольких файлов, линковщик
объединяет их в единый исполняемый файл. Линковщик также может добавлять
библиотеки, необходимые для работы программы.
Генерация машинного кода: в последнем этапе компилятор переводит объектный код в
машинный код, который может быть выполнен процессором. Машинный код
представляет собой последовательность битов, которые кодируют команды процессора и
данные, обрабатываемые этими командами.
В результате генерации машинного кода компьютер получает инструкции по тому, как
выполнять программу, и данные, которые должны быть обработаны. Этот процесс
обычно автоматически выполняется компилятором, но для оптимизации
производительности программы можно использовать специализированные инструменты,
которые помогают вручную оптимизировать машинный код.
Другими словами, когда компилятор переводит программу на языке высокого уровня в
машинный код, он переводит ее инструкции в серию двоичных кодов, которые компьютер
может понимать и выполнить. Таким образом, машинный код - это язык, на котором
компьютер может выполнять программы.
Глава 2.3. Интерпретатор.
Интерпретатор - это программа, которая выполняет другую программу, переводя ее код в
машинные инструкции "на лету", без предварительной компиляции в машинный код.
Интерпретаторы используются в различных областях, но особенно широко применяются
в сфере программирования.
Интерпретатор работает следующим образом: сначала он считывает код программы на
определенном языке, например, Python или JavaScript, и разбивает его на отдельные
инструкции. Затем он начинает выполнять каждую инструкцию последовательно,
переводя ее в машинный код на лету, в момент ее выполнения.
Это отличается от компиляции, где программа предварительно переводится в машинный
код на этапе компиляции и затем запускается на целевой системе. Использование
интерпретатора позволяет быстрее начать работать над программой, так как нет
необходимости компилировать ее каждый раз после внесения изменений. Однако,
выполнение кода при использовании интерпретатора может быть медленнее, чем
при использовании компилятора, так как каждая инструкция выполняется на лету.
Кроме того, интерпретаторы могут обнаруживать ошибки в коде на этапе выполнения,
что облегчает отладку программы, поскольку ошибки можно обнаружить и исправить
непосредственно в процессе ее выполнения.
Интерпретаторы широко применяются в области веб-разработки, например, для
выполнения скриптов на стороне клиента (JavaScript) или на стороне сервера (PHP). Они
также используются в языках программирования, таких как Python, Ruby, Perl и других.
Другими словами, интерпретатор - это программа, которая считывает и выполняет
исходный код напрямую, без предварительной компиляции в машинный код.
Он интерпретирует (выполняет) команды по мере их поступления из исходного кода.
Когда вы запускаете программу на интерпретируемом языке, интерпретатор читает
каждую строку кода и выполняет соответствующие команды. Это происходит
непосредственно на вашем компьютере, без создания промежуточного машинного кода.
Интерпретатор работает пошагово, читая и выполняя команды в режиме
реального времени.
Интерпретаторы обычно используются для скриптовых языков, таких как Python,
JavaScript и PHP. Преимущество интерпретации заключается в том, что изменения в коде
могут быть увидены немедленно после его внесения, без необходимости
перекомпилирования. Однако интерпретация может быть медленнее, чем компиляция,
так как каждый раз при запуске программы требуется чтение и интерпретация кода,
а не просто запуск уже готового машинного кода
Чем отличается интерпретатор от компилятора?
Интерпретатор и компилятор - это два разных способа перевода исходного кода
программы в машинный код, который может быть понят и выполнен компьютером.
Компилятор работает путем перевода всего исходного кода программы в машинный код
сразу, создавая исполняемый файл, который можно запустить на компьютере. Таким
образом, программа может быть быстрее выполнена на компьютере, поскольку
машинный код уже сгенерирован и готов к выполнению. Однако, чтобы внести изменения
в программу, необходимо повторно запустить компиляцию.
Интерпретатор, с другой стороны, переводит исходный код программы в машинный код
построчно во время ее выполнения. Это означает, что программа может быть медленнее
выполнена на компьютере, так как каждый раз при выполнении программы происходит
интерпретация исходного кода. Однако, изменения в программе могут быть внесены без
необходимости перекомпилировать всю программу, что делает интерпретатор более
гибким инструментом для разработки.
Таким образом, основная разница между компилятором и интерпретатором заключается
в том, что компилятор переводит весь исходный код программы в машинный код до
запуска программы, в то время как интерпретатор переводит исходный код программы
в машинный код во время выполнения программы.
Теперь рассмотрим преимущества данных методов друг перед другом
Компилятор имеет несколько преимуществ перед интерпретатором:
Более быстрый код: Компилятор переводит весь исходный код программы в машинный
код сразу, что делает ее выполнение более быстрым, чем при использовании
интерпретатора, который переводит и выполняет инструкции построчно во время
выполнения программы.
Независимость от наличия интерпретатора: Компилятор создает самодостаточный
исполняемый файл, который можно запустить на любой машине без установки
интерпретатора или другого программного обеспечения.
Лучшая оптимизация: Компилятор может выполнить более глубокий анализ кода и
применить более продвинутые техники оптимизации, что приводит к более быстрому и
эффективному исполнению программы.
Статическая проверка типов: Компилятор может выполнить статическую проверку типов и
выдать ошибки на этапе компиляции, что помогает предотвратить многие ошибки,
которые могут возникнуть при выполнении программы.
Лучшая защита кода: Компилятор может выполнить оптимизации, которые затрудняют
или делают невозможным чтение и изменение исходного кода программы,
что обеспечивает лучшую защиту интеллектуальной собственности и
безопасности программы.
Вот несколько преимуществ интерпретации кода перед его компиляцией:
Переносимость: Интерпретатор работает на уровне исходного кода, что позволяет ему
работать на любой платформе без необходимости перекомпиляции. Это позволяет
разработчикам написать код один раз и запускать его на любой поддерживаемой
платформе без необходимости изменений.
Удобство отладки: Интерпретаторы обычно предоставляют более простой и удобный
процесс отладки, чем компиляторы. Интерпретаторы могут предоставлять интерактивную
среду разработки, которая позволяет программистам проверять результаты каждой строк
и кода.
Быстрый старт: Интерпретаторы не требуют времени на компиляцию кода. Это означает,
что разработчики могут быстро приступить к написанию и тестированию кода, без
необходимости ждать, пока компилятор закончит свою работу.
Динамическая типизация: Интерпретаторы могут обеспечить динамическую типизацию,
что позволяет более гибко работать с типами данных и легко изменять их в процессе
выполнения программы.
Большая гибкость: Интерпретаторы могут использоваться для многих различных целей,
таких как скрипты, обработка данных и тестирование кода. Кроме того, они могут
обеспечивать динамическую загрузку модулей и расширений, что позволяет
программистам легко расширять возможности языка программирования.
Интерпретатор обычно состоит из следующих компонентов:
Лексический анализатор (также называемый сканером) - отвечает за разбиение входного
кода на лексемы (слова или символы, имеющие значение в программировании), которые
представляют собой основные элементы программы, такие как операторы, переменные,
числа и строки.
Синтаксический анализатор (парсер) - принимает лексемы и проверяет их на
соответствие грамматике языка программирования. Синтаксический анализатор
преобразует лексемы в древовидную структуру данных, которая называется
синтаксическим деревом.
Генератор промежуточного кода - преобразует синтаксическое дерево в промежуточный
код, который может быть исполнен на виртуальной машине или передан на исполнение в
операционную систему.
Интерпретатор - принимает промежуточный код и выполняет его. Он также отвечает за
управление памятью, обработку ошибок и другие важные задачи.
В зависимости от языка программирования и платформы, на которой он будет
выполняться, интерпретатор может иметь дополнительные компоненты, такие как
оптимизаторы кода или сборщики мусора.
Глава 2.4. Транслятор.
Транслятор - это компьютерная программа, которая преобразует исходный код на
одном языке программирования в эквивалентный код на другом языке.
Такой процесс называется трансляцией или компиляцией.
В общем случае транслятор может иметь несколько этапов работы. На первом этапе,
который называется лексический анализ, транслятор сканирует исходный код,
выделяя из него лексемы (слова и знаки препинания), и формирует из них поток символов
(токенов), который затем используется на следующих этапах.
На следующем этапе, который называется синтаксический анализ, транслятор
строит дерево синтаксического разбора (парсерное дерево), которое представляет собой
иерархическую структуру, отображающую синтаксическую структуру программы.
На этом этапе выполняется проверка корректности синтаксиса исходного кода, и в случае
обнаружения ошибок транслятор генерирует сообщения об ошибках.
Далее, на этапе семантического анализа, транслятор проверяет соответствие
синтаксической структуры программы ее семантике, то есть правильность использования
типов данных, правильность обращения к переменным и функциям, и т.д. Если на этом
этапе обнаруживаются ошибки, то транслятор генерирует сообщения об ошибках.
На последнем этапе, который называется генерацией кода, транслятор создает
эквивалентный код на целевом языке программирования. Этот код может быть
выполнен на компьютере или микроконтроллере, для которого была написана
транслируемая программа.
Таким образом, трансляторы позволяют программистам использовать различные языки
программирования, а также ускоряют процесс разработки и отладки программ, позволяя
автоматически генерировать исходный код на целевом языке программирования из более
высокоуровневых языков.
Транслятор может быть компилятором или интерпретатором. Компилятор переводит весь
код сразу и создает исполняемый файл, который можно запустить на компьютере.
Интерпретатор переводит код построчно, по мере того, как он выполняется, и не создает
исполняемый файл.
Если вы хотите создать свой собственный язык программирования, вы можете написать
транслятор, который переведет ваш язык программирования в язык, который компьютер
может понять, такой как Python. Это может сделать ваш язык программирования
более доступным для других программистов, которые могут не знать ваш
специальный синтаксис.
Транслятор - это программа, которая переводит код, написанный на одном языке
программирования, в код на другом языке программирования. Это делается, чтобы
облегчить написание программ и сделать их более универсальными.
Глава 2.5. Парсер.
Парсер - это программа или модуль программы, который считывает входные данные
(обычно в виде текста или кода) и анализирует их согласно определенным правилам
грамматики. В компьютерных науках парсеры часто используются для анализа кода на
языке программирования и преобразования его в промежуточное представление или
байт-код.
Парсеры обычно состоят из двух частей: лексического анализатора и синтаксического
анализатора. Лексический анализатор преобразует входной текст в последовательность
лексем (токенов) - отдельных слов, знаков препинания, констант и т.д. Синтаксический
анализатор анализирует последовательность лексем и проверяет, соответствует ли она
синтаксису грамматики языка. Если входной текст не соответствует правилам
грамматики, парсер выдает ошибку.
Парсеры используются не только в компьютерных науках, но и в других областях,
где требуется анализ текста, например, в лингвистике, обработке естественного
языка и т.д.
Более простыми словами, парсер - это программа или компонент программы, который
помогает понимать и анализировать структуру текста в соответствии с определенными
правилами и грамматикой.
Допустим, у нас есть программа на каком-то языке, например, на языке Python.
Компьютер не может понять программу напрямую, потому что он работает только
с машинным кодом. Поэтому, чтобы понять программу, компьютеру нужно разбить текст
программы на отдельные фрагменты, а затем проанализировать каждый из этих
фрагментов и понять, что они означают. Именно для этого и используется парсер.
Парсер работает по следующему принципу: он берет текст программы и проверяет его на
соответствие определенным грамматическим правилам. Если какая-то часть текста не
соответствует этим правилам, то парсер выдает ошибку. Если же текст правильный, то
парсер создает специальную структуру данных, которая представляет собой дерево
разбора. Дерево разбора позволяет компьютеру понимать, какие части программы
выполняются в каком порядке, и какие значения передаются между ними.
Таким образом, парсер - это важный компонент в процессе разработки программного
обеспечения, который помогает компьютеру понимать и анализировать структуру текста в
соответствии с грамматическими правилами.
Глава 2.6. Механизмы преобразования кода.
Ниже перечислены некоторые механизмы, которые выполняют преобразование программ
ного кода:
JIT-компилятор (Just-In-Time) - это компилятор, который компилирует код во время
выполнения программы, исходный код не компилируется в машинный код заранее,
как в случае с обычным компилятором. Такой подход позволяет ускорить выполнение
программы, так как компиляция происходит непосредственно перед выполнением кода.
JIT-компиляторы используются, например, в виртуальных машинах Java и .NET.
Препроцессор - это программный инструмент, который обрабатывает исходный код до его
компиляции или интерпретации. Препроцессор может выполнять различные задачи,
например, замену текстовых макросов на соответствующий код,
вставку файлов с дополнительным кодом, подстановку значений констант и т.д.
Ассемблер - это программа, которая переводит ассемблерный код в машинный код.
Ассемблер является низкоуровневым языком программирования, близким к
машинному коду, и обычно используется для написания программ, которые работают
непосредственно с аппаратным обеспечением компьютера.
Декомпилятор - это программа, которая выполняет обратный процесс компиляции, т.е.
преобразует машинный код в исходный код. Декомпиляторы используются, например,
для анализа исходного кода закрытых программ, когда доступ к исходному коду
отсутствует, но необходимо понимать, как программа работает.
Интерактивная оболочка (REPL) - это механизм, который позволяет пользователю
вводить и исполнять отдельные команды или фрагменты кода на интерпретируемом
языке непосредственно в консольном интерфейсе. Результаты могут быть выведены
на экран немедленно, что делает REPL очень удобным для экспериментирования с кодом
и быстрой отладки.
Компоновщик - это инструмент, который используется для объединения нескольких
объектных файлов в один исполняемый файл. Объектные файлы могут быть созданы с
помощью компилятора.
Каждый из этих механизмов имеет свои преимущества и недостатки, и выбор конкретного
подхода зависит от специфики задачи, которую нужно решить.
И конечно нужно понимать, что данных механизмов - великое множество, и здесь были
описаны более используемые.
Глава 3. Направления в программировании.
Программирование – это не узкое направление, а широкая область знаний,
охватывающая множество различных поддисциплин и специализаций. В зависимости
от целей и задач, которые ставит перед собой программист, он может использовать
разные языки программирования и технологии.
Одним из самых распространенных направлений программирования является создание
приложений для компьютеров и мобильных устройств. В этой области программист может
выбрать различные специализации, такие как разработка игр, мобильных приложений,
веб-сайтов и др.
Также существует множество других направлений программирования, таких как:
Разработка программного обеспечения для научных и исследовательских задач,
например, в области машинного обучения и искусственного интеллекта.
Разработка встроенного программного обеспечения для электроники и робототехники.
Разработка программного обеспечения для автоматизации бизнес-процессов и
управления предприятием.
Разработка программного обеспечения для автоматизации научных исследований,
например, для анализа больших объемов данных.
Разработка программного обеспечения для систем безопасности и криптографии.
Разработка игр и мультимедиа-приложений.
Разработка программ для обучения и развития навыков, таких как языковые курсы,
онлайн-курсы и т.д.
Каждое из этих направлений требует специфических знаний и навыков, а также
использования различных языков программирования и инструментов. Некоторые языки
программирования имеют широкое применение и используются во многих областях,
например, Java, Python и C++. Другие языки программирования специализируются на
определенных областях и имеют ограниченное применение.
Важно отметить, что программирование – это не только профессиональная деятельность,
но и хобби. Многие люди изучают программирование самостоятельно и создают
собственные проекты, в том числе игры, приложения и сайты. Также программирование
может быть использовано в других областях, например, в науке, искусстве и других.
Программирование также не ограничивается созданием программ только для
компьютеров и мобильных устройств. Существуют также программы для управления
промышленными процессами и оборудованием, создания и редактирования
изображений и видео, научных вычислений и моделирования, и многое другое.
Кроме того, программирование не связано только с написанием кода. Например, для
успешной разработки программы необходимо планирование, дизайн, тестирование и
отладка. Также существуют специалисты по управлению проектами, аналитикам и
тестировщикам, которые помогают создавать успешные программы.
В программировании существует множество категорий и направлений, каждое из
которых имеет свои особенности и специфику работы.
Одной из самых популярных категорий является веб-программирование. Оно включает в
себя разработку веб-сайтов и приложений, работающих в браузере. Для этого
используются языки программирования, такие как HTML, CSS и JavaScript.
Фронтенд-разработка - это разработка пользовательского интерфейса, с которым
взаимодействует пользователь. Фронтенд-разработчики используют языки HTML, CSS и
JavaScript для создания интерактивных интерфейсов, а также фреймворки и библиотеки,
такие как React и Angular.
Бекенд-разработка - это создание серверной части приложения, которая отвечает за
обработку данных и логику работы приложения. Бекенд-разработчики используют языки
программирования, такие как Python, Java и PHP, а также базы данных
и другие технологии.
Другими категориями являются научное программирование, игровое программирование,
мобильное программирование и т.д. Каждое направление имеет свои собственные
инструменты и технологии, а также свою специфику работы.
Важно понимать, что программирование - это не только создание кода, но и анализ
задач, проектирование систем, тестирование и оптимизация. Каждое направление
программирования требует своих навыков и знаний, но в целом все они имеют общие
принципы и основы.
Например, в компьютерной графике можно выделить направления 2D и 3D-графики, а
также область создания игр. В области машинного обучения и искусственного
интеллекта, существуют такие направления как обработка естественного языка,
компьютерное зрение, распознавание речи и т.д.
Также существуют категории, связанные с различными платформами и операционными
системами, например, разработка под iOS или Android, разработка
под Windows или Linux.
В общем, программирование является очень обширной областью, в которой существует
множество категорий и направлений в зависимости от конкретной области применения и
задач, которые нужно решать.
Глава 3.1. Frontend.
Фронтенд (англ. frontend) - это часть веб-разработки, которая отвечает за создание
пользовательского интерфейса веб-приложений. Он включает в себя все то, что
пользователь видит и с чем он взаимодействует на веб-сайте или веб-приложении,
включая дизайн, расположение элементов, анимации, и, конечно, функциональность.
Основными языками программирования, используемыми в фронтенд разработке,
являются HTML, CSS и JavaScript. HTML (Hyper Text Markup Language) используется для
создания структуры страницы, в которой определяются различные элементы, такие как
заголовки, параграфы, изображения и т.д. CSS (Cascading Style Sheets)
используется для определения внешнего вида и оформления веб-страниц, таких как
цвет, шрифт, размер, положение элементов на странице и т.д. JavaScript является
языком программирования, который используется для добавления интерактивности на
страницы, таких как анимации, изменение содержимого страницы, валидация форм
и другие функции.
Фронтенд-разработчики используют множество инструментов и фреймворков для
упрощения и ускорения процесса разработки. Некоторые из наиболее распространенных
инструментов включают в себя текстовые редакторы и интегрированные среды
разработки (IDE) такие как VS Code, Sublime Text, WebStorm, и другие. Фреймворки,
такие как React, Angular, Vue.js, позволяют создавать мощные и эффективные
веб-приложения, используя существующие библиотеки кода и шаблоны.
Фронтенд-разработчик должен обладать знаниями в области дизайна, уметь работать
с графическими редакторами, иметь опыт работы с HTML, CSS и JavaScript, а также
иметь представление о веб-стандартах и методологиях разработки. Он также должен
быть в курсе последних тенденций и новых технологий в области фронтенд-разработки.
В фронтенде помимо HTML, CSS и JavaScript могут использоваться различные
инструменты и технологии для улучшения работы и удобства пользователей,
а также для оптимизации сайта для поисковых систем (SEO - search engine optimization).
Для улучшения производительности сайта могут использоваться инструменты для
оптимизации загрузки страницы, такие как сжатие файлов, минификация кода и
кэширование. Это позволяет уменьшить размер файлов, ускорить загрузку страницы
и уменьшить нагрузку на сервер.
Для оптимизации сайта для поисковых систем в фронтенде может использоваться прави
льное использование тегов, атрибутов и ключевых слов, а также использование микрора
зметки, которая позволяет поисковым системам лучше понимать содержимое страницы
и отображать более полезную информацию в результатах поиска.
Другими словами, фронтенд - это то, что вы видите на экране компьютера или
мобильного устройства, когда вы заходите на сайт.
Глава 3.2. Backend.
Бэкенд - это часть веб-приложения, которая отвечает за обработку запросов, управление
базами данных и бизнес-логику приложения. Он работает на серверной стороне и
взаимодействует с фронтендом через сеть.
В бэкенд-разработке используется множество языков программирования, фреймворков и
инструментов. Наиболее распространенными языками программирования для бэкенда
являются Java, Python, Ruby, PHP и Node.js.
Бэкенд-разработчики занимаются созданием API (Application Programming Interface),
который позволяет фронтенд-разработчикам и другим приложениям взаимодействовать
с сервером. Они также работают с базами данных, используя языки SQL и NoSQL, чтобы
обеспечить эффективное хранение и управление данными.
Бэкенд-разработчики также отвечают за безопасность и масштабируемость приложения.
Они используют различные инструменты и технологии, такие как контроль доступа,
шифрование данных и масштабируемые базы данных, чтобы обеспечить надежность и
производительность приложения.
Кроме того, бэкенд-разработчики заботятся о поддержке и обновлении приложения, в
том числе о поиске и исправлении ошибок, улучшении производительности и добавлении
новых функций.
В целом, бэкенд-разработка является важным аспектом создания веб-приложений и
требует от разработчиков глубокого знания языков программирования, баз данных,
безопасности и масштабируемости.
Кроме перечисленных аспектов, бэкенд также может включать в себя следующие задачи:
Безопасность: разработка и поддержка механизмов аутентификации и авторизации
пользователей, шифрование данных и защита от взлома.
Масштабирование: настройка инфраструктуры и оптимизация кода для обеспечения
быстрой и эффективной работы в случае большой нагрузки.
Конфигурация: настройка и управление серверами, базами данных и другими системами,
необходимыми для функционирования бэкенда.
Интеграция с другими сервисами: обеспечение взаимодействия с другими внешними
сервисами и API, например, для отправки электронной почты или обработки платежей.
Аналитика: сбор и анализ данных о работе сервера и приложения, чтобы
оптимизировать их производительность.
Основная цель бэкенда - обеспечить работу приложения на стороне сервера и
реализовать бизнес-логику приложения. Бэкенд является ключевым элементом любого
веб-приложения, так как он обрабатывает запросы, хранит и обрабатывает данные и
обеспечивает взаимодействие с другими сервисами и API.
Бекенд обычно состоит из нескольких компонентов, каждый из которых выполняет
определенную функцию. Вот некоторые из основных компонентов:
Сервер: сервер представляет собой программу, которая принимает запросы от клиентов и
обрабатывает их, возвращая соответствующий ответ. Сервер может работать на любом
компьютере, подключенном к сети, и обычно использует определенный протокол для
взаимодействия с клиентами, такой как HTTP или FTP.
База данных: база данных - это место, где хранятся данные, необходимые для работы
приложения. Эти данные могут быть как статическими, так и динамическими, и могут быть
представлены в различных форматах, таких как текстовые файлы или таблицы
баз данных.
API: API (Application Programming Interface) - это специальный интерфейс, который
позволяет программам взаимодействовать друг с другом. В контексте бэкенда API обычно
используется для взаимодействия между клиентской частью приложения
(например, веб-сайтом или мобильным приложением) и сервером. API может
использовать различные протоколы, такие как REST или SOAP.
Система управления контентом: CMS (Content Management System) - это программное
обеспечение, которое упрощает создание, управление и публикацию содержимого на
сайте. CMS может использоваться для управления блогами, новостными порталами,
онлайн-магазинами и другими типами веб-сайтов.
Серверное ПО: это программное обеспечение, которое работает на сервере и управляет
его ресурсами, такими как операционная система, веб-сервер, база данных и другие.
Как правило, серверное ПО может управлять многими процессами одновременно и
обеспечивать безопасность и стабильность работы сервера.
Конечно, в зависимости от приложения и требований к нему, состав компонентов бэкенда
может отличаться.
Если говорить про бекенд по простому, то бекенд – это часть программного обеспечения в
веб-разработке, которая отвечает за обработку данных и бизнес-логику на сервере. Когда
вы заходите на веб-сайт и отправляете запрос, то бекенд-часть отвечает на этот запрос,
обрабатывает информацию, сохраняет или извлекает данные из базы данных, и
возвращает ответ обратно на клиентскую часть (фронтенд).
Бекенд может быть написан на разных языках программирования, например, на Python,
Java, PHP, Ruby и др. Бекенд-разработчики занимаются созданием серверной
инфраструктуры, обработкой данных, созданием и поддержкой баз данных, созданием и
работой с API, безопасностью и многим другим, чтобы веб-сайты могли работать
быстро и эффективно.
Глава 3.3. Разработка программного обеспечения.
Разработка ПО - это процесс создания программного обеспечения (ПО), которое
используется на компьютерах, телефонах, планшетах и других устройствах. Разработка
ПО включает в себя создание программного кода, тестирование, отладку и
сопровождение приложения. Программное обеспечение может выполнять множество
задач, таких как управление базами данных, обработка информации, автоматизация
бизнес-процессов, управление ресурсами и многое другое. Разработка ПО может
варьироваться от создания простых приложений до сложных систем управления данными
и больших проектов в масштабах корпоративных решений.
Разработка ПО начинается с анализа требований и заканчивается тестированием и
запуском программного продукта.В процессе разработки ПО обычно
применяются следующие этапы:
Анализ требований. На этом этапе определяются потребности и ожидания
пользователей, а также требования к программному продукту.
Проектирование. На этом этапе разрабатывается архитектура и дизайн программного
продукта. Проектирование может включать в себя создание диаграмм, моделей данных,
макетов интерфейса и других элементов.
Разработка. На этом этапе программисты пишут код программного продукта в
соответствии с требованиями и проектными документами. Разработка может включать
в себя создание базы данных, написание серверного и клиентского кода, написание
тестов и другие задачи.
Тестирование. На этом этапе проверяется работоспособность программного продукта.
Тестирование может включать в себя ручное тестирование, автоматическое
тестирование, функциональное тестирование, нагрузочное тестирование
и другие виды тестирования.
Релиз. На этом этапе программный продукт готов к запуску. Программный продукт может
быть распространен в Интернете, установлен на локальном компьютере
или использоваться в качестве веб-сервиса.
Сопровождение. На этом этапе обеспечивается поддержка и обновление программного
продукта. Разработчики могут исправлять ошибки, выпускать обновления
и добавлять новые функции.
Разработка ПО может включать в себя различные методологии, такие как
водопадная модель, гибкая методология, экстремальное программирование и другие.
В зависимости от проекта и его требований может использоваться различный набор
инструментов и технологий, таких как языки программирования, базы данных,
фреймворки, инструменты тестирования и другие.
В разработке ПО важно учитывать не только технические аспекты, но и бизнес-цели
и потребности пользователей. Для этого используются различные методологии
разработки, такие как Agile, Waterfall, Scrum и другие, а также различные инструменты для
управления проектами, контроля версий, автоматизации тестирования и т.д.
Кроме того, важно учитывать факторы, которые могут повлиять на качество
и безопасность программного продукта, такие как защита от взлома, обработка ошибок и
исключений, защита от DDoS-атак, проверка входных данных на корректность и т.д.
Наконец, разработка ПО включает в себя не только написание кода,
но и тестирование, документирование, развертывание и сопровождение программного
продукта в долгосрочной перспективе. Все эти аспекты необходимо учитывать
при планировании и выполнении проектов по разработке ПО.
Разработка программного обеспечения (ПО) может происходить в разных формах и с
использованием разных интерфейсов. Ниже приведены наиболее распространенные
виды разработки ПО:
CLI (Command Line Interface) - это интерфейс командной строки, который позволяет
пользователю взаимодействовать с программой через командную строку.
В CLI все действия выполняются с помощью ввода команд и параметров в командную
строку, а не с помощью графических элементов.
GUI (Graphical User Interface) - это интерфейс с графическими элементами,
позволяющими пользователям взаимодействовать с программой через окна,
кнопки, текстовые поля и т.д.
Web-приложения - это программы, которые работают через веб-браузеры и
позволяют пользователям взаимодействовать с удаленными серверами.
Мобильные приложения - это программы, которые запускаются на мобильных
устройствах, таких как смартфоны и планшеты.
Desktop-приложения - это программы, которые работают непосредственно
на компьютере пользователя.
Игры - это программы, которые предназначены для развлечения и обычно содержат
интерактивные элементы и графический интерфейс.
Встраиваемое ПО - это программы, которые встраиваются в другие устройства,
например, микроконтроллеры, смартфоны, бытовые приборы и т.д.
Open Source-программное обеспечение - это программы, которые доступны для
использования и изменения всем желающим.
Каждый вид разработки ПО имеет свои особенности, преимущества и недостатки.
Разработчики выбирают определенный тип разработки в зависимости от требований
и целей проекта.
Глава 3.4. Разработка базы данных.
Разработка баз данных (Database Development) – это процесс создания и сопровождения
структурированных наборов данных, которые используются для хранения и организации
информации. Базы данных используются в различных приложениях и системах,
таких как сайты, программы учета, системы управления контентом и т.д.
Основная задача разработчика баз данных - это создание и поддержка эффективных и
надежных баз данных, которые могут обеспечивать высокую производительность и
быстрый доступ к информации. Разработчик баз данных работает над моделированием
и проектированием баз данных, созданием таблиц, индексов и связей между таблицами,
оптимизацией запросов и управлением целостностью данных.
Существует несколько видов разработки баз данных, включая:
Реляционные базы данных (Relational Database): Это наиболее распространенный
тип баз данных, который хранит данные в виде таблиц, которые связаны между собой
с помощью ключей. Реляционные базы данных используются во многих приложениях
и системах, включая учетную систему, систему управления складом, CRM системы и т.д.
Базы данных NoSQL: Это новое направление в разработке баз данных, которое
не использует традиционный реляционный подход к хранению данных.
Базы данных NoSQL могут использоваться для хранения и обработки больших объемов
неструктурированных данных, таких как логи, данные о социальных сетях и т.д.
Распределенные базы данных (Distributed Database): Это тип баз данных, который хранит
данные на нескольких компьютерах и позволяет распределять нагрузку между ними.
Распределенные базы данных обычно используются в больших приложениях и системах,
таких как онлайн-магазины или социальные сети, где требуется высокая
производительность и отказоустойчивость.
Интернет базы данных (Web Database): Это базы данных, которые доступны через
Интернет. Интернет базы данных используются в приложениях и системах, которые
имеют удаленных пользователей, например, онлайн-магазины или системы
управления контентом.
Облачные базы данных (Cloud Database): Это базы данных, которые хранятся и
управляются в облаке. Облачные базы данных могут быть доступны из любой точки мира
и обычно имеют высокую доступность и масштабируемость.
Если говорить про базы данных обобщенно, то разработка баз данных
(или DB-разработка) - это процесс создания и управления базами данных, которые
используются для хранения и организации больших объемов информации. Базы данных
могут содержать информацию о клиентах, заказах, продуктах и т.д.
Глава 3.5. Нейронные сети.
Направление в программировании, связанное с работой с нейронными сетями,
называется машинным обучением (machine learning) или искусственным интеллектом
(artificial intelligence). Эти термины могут использоваться взаимозаменяемо, хотя
машинное обучение обычно относится к конкретным методам и алгоритмам,
используемым для создания и обучения нейронных сетей, а искусственный интеллект
охватывает более широкий спектр технологий и приложений, связанных с созданием
интеллектуальных систем.
Работа с нейронными сетями, которые являются основой машинного обучения,
может включать в себя задачи, такие как обработка изображений, распознавание речи,
классификация данных и многие другие. Разработка нейронных сетей может включать
в себя выбор подходящей архитектуры сети, определение параметров и обучение
сети на данных.
Для работы с нейронными сетями используются специальные библиотеки и фреймворки,
такие как TensorFlow, PyTorch, Keras и другие. Эти инструменты позволяют
разработчикам упростить и ускорить процесс создания и обучения нейронных сетей.
Машинное обучение - это одно из направлений в программировании, которое
основывается на использовании нейронных сетей. Нейронная сеть - это алгоритм,
который работает по принципу функционирования мозга человека. Она состоит из
большого количества связанных между собой узлов (нейронов), каждый из которых
обрабатывает информацию и передает ее дальше.
Машинное обучение включает в себя создание моделей нейронных сетей и их обучение
на основе имеющихся данных. Обучение моделей заключается в нахождении
оптимальных весов и параметров нейронной сети, чтобы она могла предсказывать
результаты на основе входных данных.
Процесс создания модели начинается с выбора архитектуры нейронной сети, которая
зависит от типа задачи, которую необходимо решить. Затем на основе
имеющихся данных происходит обучение модели, т.е. определение оптимальных весов и
параметров нейронной сети. В процессе обучения используется алгоритм градиентного
спуска, который на каждом шаге корректирует значения весов нейронов для минимизации
ошибки.
После обучения модели она проверяется на тестовых данных, чтобы убедиться в ее т
очности и эффективности. Если результаты тестирования удовлетворительные, то
модель может быть использована для предсказания результатов на новых данных.
В машинном обучении также используются различные алгоритмы, которые помогают
улучшить качество модели. Например, алгоритмы регуляризации, которые
предотвращают переобучение модели, алгоритмы снижения размерности, которые
уменьшают количество признаков в данных, и т.д.
Машинное обучение находит применение в различных областях, таких как компьютерное
зрение, обработка естественного языка, рекомендательные системы, биоинформатика и
многие другие.
Машинное обучение - это подраздел искусственного интеллекта, который позволяет
компьютерной программе обучаться на данных, без явного программирования. Для этого
используются алгоритмы, которые могут определять закономерности и
зависимости в данных, находить образцы и прогнозировать результаты.
В области машинного обучения основным инструментом являются нейронные сети,
которые представляют собой совокупность связанных между собой нейронов,
имитирующих работу мозга. Нейронные сети могут использоваться для решения
различных задач, таких как распознавание образов, классификация данных,
прогнозирование результатов и т.д.
Разработка нейронных сетей включает в себя несколько этапов:
Подготовка данных - на этом этапе происходит сбор, обработка и подготовка данных для
обучения модели.
Выбор модели - на этом этапе выбирается оптимальная модель нейронной сети, которая
лучше всего подходит для решения поставленной задачи.
Обучение модели - на этом этапе происходит обучение выбранной модели на
подготовленных данных.
Оценка модели - на этом этапе происходит оценка эффективности обученной модели и
корректировка параметров, если необходимо.
Применение модели - на этом этапе обученная модель может быть использована для
решения конкретных задач, таких как классификация данных, прогнозирование
результатов и т.д.
Разработка нейронных сетей требует глубоких знаний в области математики, статистики,
информатики и программирования.
Если же не углубляться в то, как это всё происходит и говорить простым языком, то
машинное обучение - это процесс, когда компьютеры могут учиться и улучшаться в своей
работе без явной программной инструкции. Для этого используются некоторые алгоритмы
и математические модели, которые позволяют машине "понимать" и "обучаться" на
основе большого количества данных.
Нейронная сеть - это один из типов алгоритмов машинного обучения, который
моделирует работу человеческого мозга. Она состоит из множества "нейронов", которые
обрабатывают данные, и связей между ними. Каждый нейрон получает входные данные,
обрабатывает их и передает результаты следующему нейрону. С помощью обучения,
нейронная сеть может распознавать образы, решать задачи, и выполнять другие задачи,
которые человек обычно выполняет.
В общем, машинное обучение и нейронные сети - это технологии, которые позволяют
компьютерам учиться на основе данных и выполнять сложные задачи, которые ранее
могли решать только люди.
Глава 3.6. Какое направление в программировании выбрать?
Программирование – это огромная сфера деятельности, которая включает в себя
множество направлений и специализаций. Каждое направление имеет свои особенности,
инструменты и технологии, и может быть интересным для разных людей в зависимости
от их интересов и целей.
Направления программирования включают в себя:
Разработку ПО, которая включает в себя создание программных
продуктов для различных платформ и устройств;
Фронтенд-разработку, которая связана с созданием пользовательских
интерфейсов для веб-сайтов и мобильных приложений;
Бекенд-разработку, которая занимается созданием серверной части
веб-приложений и баз данных;
Разработку игр, которая включает в себя создание компьютерных игр и игровых движков;
Разработку мобильных приложений, которая связана с созданием
приложений для мобильных устройств;
Разработку искусственного интеллекта, которая занимается созданием нейронных сетей
и алгоритмов машинного обучения;
Разработку интернет-магазинов, которая связана с созданием
электронных коммерческих площадок;
Разработку робототехники, которая занимается созданием роботов
и устройств их управления;
Разработку веб-дизайна, которая занимается созданием дизайна для веб-сайтов
и мобильных приложений;
Разработку кибербезопасности, которая занимается защитой компьютерных
систем от хакеров и вирусов;
Разработку DevOps, которая занимается созданием и управлением
инфраструктурой IT-проектов.
Каждое из этих направлений имеет свои особенности и требует разных навыков
и знаний. Однако, для начала работы в любом из этих направлений, необходимо изучить
основы программирования и выбрать наиболее интересное направление для себя.
Важно понимать, что это не все направления в программировании, и были приведены
примеры наиболее популярных из них.
Выбор направления в программировании зависит от многих факторов.
Во-первых, это интересы человека. Если человеку нравится создавать пользовательские
интерфейсы и работать с дизайном, то ему может подойти фронтенд-разработка.
Если же его интересует анализ и обработка данных, то направление машинного обучения
и аналитики данных может быть более подходящим.
Кроме интересов, необходимо учитывать профессиональный опыт и уровень подготовки.
Если у человека есть опыт работы с базами данных, то разработка баз данных может
быть хорошим выбором. Если же человек только начинает свой путь в
программировании, то ему стоит начать с основных принципов программирования
и изучения языков программирования.
Также, при выборе направления стоит учитывать рыночную востребованность
определенных навыков. Например, сейчас востребованы специалисты в области
машинного обучения и аналитики данных. Но не стоит забывать,
что востребованность может меняться со временем.
И наконец, стоит помнить, что каждое направление имеет свои особенности,
сложности и специфику работы. Поэтому важно сначала изучить основы и определиться
с тем, что больше всего нравится, чтобы правильно выбрать свое направление
в программировании.
Если вы не имеете никаких знаний о конкретном направлении программирования, то
самый простой способ оценить его сложность - это изучить основные концепции и
принципы этого направления, а также прочитать отзывы и рекомендации опытных
разработчиков в интернете.
Также рекомендуется начать с изучения языка программирования, который часто
используется в данном направлении. Например, для разработки веб-приложений полезно
изучить HTML, CSS и JavaScript, для разработки приложений для мобильных устройств Java или Swift, для работы с базами данных - SQL.
Некоторые направления в программировании, такие как машинное обучение и нейронные
сети, могут быть более сложными и требуют глубоких знаний в математике и статистике.
Поэтому перед тем, как начать заниматься такими направлениями, стоит изучить базовые
понятия в этих областях.
Наконец, не забывайте, что программирование - это непрерывный процесс обучения
и развития. Даже опытные разработчики постоянно изучают новые технологии
и языки программирования. Поэтому не стоит бояться начинать с чего-то нового
и сложного, главное - быть настроенным на обучение и постоянный рост.
Глава 4. Языки программирования.
Язык программирования - это набор инструкций и правил, которые используются для
написания программного кода, который может быть выполнен компьютером или другим
устройством. Языки программирования позволяют программистам описывать алгоритмы
и операции, которые компьютер должен выполнить, чтобы достичь определенной цели.
Существует много разных языков программирования, и каждый из них имеет свои
уникальные особенности и предназначен для решения определенных задач. Некоторые
языки программирования предназначены для написания веб-приложений, другие - для
создания настольных приложений, а еще другие - для написания системного или
встроенного программного обеспечения.
Языки программирования можно разделить на несколько категорий. Одна из
основных категорий - это императивные языки программирования, которые
предназначены для описания последовательности операций, которые должен
выполнить компьютер. Примеры таких языков включают C, C++, Java, Python и Ruby.
Другая категория - это декларативные языки программирования, которые описывают то,
что должна быть выполнена задача, а не как она должна быть выполнена. Такими
языками являются SQL и HTML, они же в свою очередь являются декларативными.
Также существуют функциональные языки программирования, которые основаны на
использовании функций, а не на описании последовательности операций. Это включает
языки программирования, такие как Haskell, Lisp и ML.
Одним из наиболее популярных языков программирования сегодня является Python.
Он часто используется для написания скриптов, веб-приложений и научных вычислений.
Другим популярным языком программирования является Java, который широко
используется для разработки приложений и игр.
Определенный язык программирования может быть выбран на основе требований
проекта, которые могут включать в себя производительность, безопасность,
масштабируемость и доступность средств разработки и поддержки.
Выбор языка программирования может оказать значительное влияние на
продуктивность программиста. Некоторые языки могут быть более удобными и
интуитивно понятными, что может увеличить скорость разработки программы и
сократить количество ошибок. В то же время, другие языки могут быть более
эффективными в работе с большими объемами данных или
высоконагруженными системами.
В целом, выбор языка программирования может влиять на продуктивность
программиста, но с правильным выбором языка и подходящим уровнем знаний в нем,
можно достичь высоких результатов в разработке программных приложений.
Короче, если вам не понятно, то язык программирования - это способ написания
инструкций для компьютера. Он позволяет программисту описывать,
какие действия должен выполнять компьютер, чтобы решить определенную задачу.
Каждый язык программирования имеет свой синтаксис и правила, которые позволяют
программисту написать код в понятном компьютеру формате.
Важно выбирать тот язык программирования, на котором вам будет приятно писать
код, а так же выбирать тот язык, который будет подходить под ваши задачи и требования
Не правильный язык программирования может негативно влиять на программиста из-за
того, что он не подходит для решения конкретной задачи. Каждый язык
программирования имеет свои особенности, возможности и ограничения.
Если программист использует неподходящий язык, он может столкнуться с трудностями
при написании кода, возникнут ошибки и проблемы с производительностью.
Неподходящий язык также может привести к дополнительным затратам времени и
усилий на отладку и оптимизацию кода.
Кроме того, неправильный выбор языка программирования может привести к тому, что
программист будет неудовлетворен своей работой и будет испытывать чувство
неуверенности в своих способностях. Это может привести к снижению мотивации и
производительности, а также к проблемам с концентрацией.
Поэтому очень важно правильно выбирать язык программирования для решения
конкретной задачи, учитывая свои навыки и опыт.
Так же хочу добавить, про выбор язык программирования. Можете не зацикливаться
на данном явлении, потому что как показывает опыт, большинство людей в любом
случае перейдут на другой язык. По этому, если вы не имеете знания, выбирайте
наиболее адекватный. Я рекомендую выбирать с++, ибо познакомившись с ним, вы
сможете самостоятельно понять что такое ООП и как должен выглядеть настоящий
язык программирования. Познакомившись с ним, вы сможете легко разбираться
и в других.
Мы полагаемся на такие инструменты, как компиляция и интерпретация, чтобы
преобразовать наш код в форму, понятную компьютеру. Код может быть исполнен
нативно, в операционной системе после конвертации в машинный (путём компиляции)
или же исполняться построчно другой программой, которая делает
это вместо ОС (интерпретатор).
Компилируемый язык — это такой язык, что программа, будучи скомпилированной,
содержит инструкции целевой машины; этот машинный код непонятен людям.
Интерпретируемый же язык — это такой, в котором инструкции не исполняются целевой
машиной, а считываются и исполняются другой программой
(которая обычно написана на языке целевой машины).
Как у компиляции, так и у интерпретации есть свои плюсы и минусы, и
именно это мы и обсудим.
Прежде чем мы продолжим, стоит отметить, что многие языки программирования имеют
как компилируемую, так и интерпретируемую версии, поэтому классифицировать их
затруднительно. Тем не менее, чтобы не усложнять, в дальнейшем я буду разделять
компилируемые и интерпретируемые языки.
Глава 4.1. Компилируемые языки программирования.
Компилируемые языки программирования - это языки, которые требуют компиляции для
создания исполняемого файла или бинарного кода. Они используются для написания
программ, которые выполняются на компьютере, а не на сервере.
Компилируемые языки программирования отличаются от интерпретируемых языков,
которые выполняются построчно и не требуют компиляции. В компилируемых языках,
исходный код программы сначала компилируется в машинный код (или объектный код),
который может быть запущен на компьютере. После этого, исполняемый файл создается
из машинного кода.
Одним из преимуществ компилируемых языков программирования является то,
что компиляция обычно происходит один раз, перед запуском программы, что уменьшает
время выполнения программы. Кроме того, программа, написанная на компилируемом
языке, может быть быстрее интерпретируемой программы.
Однако, использование компилируемых языков программирования имеет и недостатки.
Код на таких языках обычно более сложен, чем на интерпретируемых языках, и требует
более высокой квалификации программиста. Кроме того, изменение кода в уже
скомпилированной программе может быть затруднительным.
Компилируемые языки программирования используются для написания многих
приложений и программ, включая операционные системы, приложения для настольных
компьютеров и мобильных устройств, игры и многое другое.
Главное преимущество компилируемых языков — это скорость исполнения. Поскольку
они конвертируются в машинный код, они работают гораздо быстрее и эффективнее,
нежели интерпретируемые, особенно если учесть сложность утверждений некоторых
современных скриптовых интерпретируемых языков.
Низкоуровневые языки как правило являются компилируемыми, поскольку
эффективность обычно ставится выше кроссплатформенности. Кроме того,
компилируемые языки дают разработчику гораздо больше возможностей в плане
контроля аппаратного обеспечения, например, управления памятью и использованием
процессора. Примерами компилируемых языков являются C, C++, Erlang, Haskell и более
современные языки, такие как Rust и Go.
Проблемы компилируемых языков, в общем-то, очевидны. Для запуска программы,
написаной на компилируемом языке, её сперва нужно скомпилировать. Это не только
лишний шаг, но и значительное усложнение отладки, ведь для тестирования любого
изменения программу нужно компилировать заново. Кроме того, компилируемые языки
являются платформо-зависимыми, поскольку машинный код зависит от машины, на
которой компилируется и исполняется программа.
Глава 4.2. Интерпретируемые языки программирования.
Интерпретируемые языки программирования - это языки, которые могут выполняться
непосредственно на компьютере без предварительной компиляции.
Они используются для написания программ, которые могут выполняться на любой
платформе без необходимости компиляции под конкретную операционную систему или
архитектуру.
В отличие от компилируемых языков, где исходный код программы компилируется в
машинный код, который может быть запущен на компьютере, интерпретируемые языки
выполняются построчно с помощью специальной программы - интерпретатора.
Интерпретатор выполняет команды, написанные на языке программирования, и
переводит их в машинный код непосредственно во время выполнения программы.
Одним из преимуществ интерпретируемых языков программирования является их
простота использования и отладки. Интерпретатор может проверять и исполнять код
непосредственно во время написания программы, что упрощает процесс отладки и
тестирования.
Кроме того, интерпретируемые языки программирования обычно имеют более простой
синтаксис, чем компилируемые языки, что позволяет быстрее писать и изменять код.
Также они могут быть перенесены на другую платформу с меньшими усилиями,
поскольку нет необходимости в перекомпиляции для каждой платформы.
Однако, использование интерпретируемых языков программирования может быть менее
эффективным, чем использование компилируемых языков, поскольку каждая строка кода
выполняется непосредственно во время выполнения программы, что занимает больше
времени, чем выполнение машинного кода. Кроме того, интерпретируемые языки могут
иметь ограниченные возможности оптимизации кода, поскольку интерпретатор не может
предвидеть все возможные варианты выполнения программы.
В отличие от компилируемых языков, интерпретируемым для исполнения программы
не нужен машинный код; вместо этого программу построчно исполнят интерпретаторы.
Раньше процесс интерпретации занимал очень много времени, но с приходом таких
технологий, как JIT-компиляция, разрыв между компилируемыми и интерпретируемыми
языками сокращается. Примерами интерпретируемых языков являются PHP, Perl, Ruby и
Python. Вот некоторые из концептов, которые стали проще благодаря интерпретируемым
языкам:
Независимость от платформы;
Рефлексия;
Динамическая типизация;
Меньший размер исполняемых файлов:
Динамические области видимости.
Основным недостатком интерпретируемых языком является их невысокая скорость
исполнения. Тем не менее, JIT-компиляция позволяет ускорить процесс благодаря
переводу часто используемых последовательностей инструкции в машинный код.
Заключение, между компилируемыми и интерпретируемыми
языками программирования
Компилируемые и интерпретируемые языки программирования являются двумя
основными типами языков, используемых в программировании. Каждый из них
имеет свои преимущества и недостатки, и выбор между ними зависит от конкретных
требований проекта.
Компилируемые языки программирования обычно более эффективны и быстрее,
поскольку исходный код компилируется в машинный код, который может быть
непосредственно выполнен на компьютере. Кроме того, компилируемые языки могут
предоставлять более сильные гарантии типов и более эффективные оптимизации
кода. Однако, процесс компиляции может занимать время и
создавать дополнительные препятствия при переносе кода на другие платформы.
Интерпретируемые языки программирования обычно более просты в использовании и
отладке, поскольку код может быть проверен и исполнен непосредственно во
время написания программы. Кроме того, они часто имеют более простой синтаксис, что
упрощает написание и изменение кода. Однако, выполнение каждой строки кода во
время выполнения программы может быть менее эффективным и занимать
больше времени, чем выполнение машинного кода. Кроме того, интерпретируемые языки
могут иметь ограниченные возможности оптимизации кода.
В целом, выбор между компилируемыми и интерпретируемыми языками
программирования зависит от конкретных требований проекта и предпочтений
разработчика. Компилируемые языки могут быть предпочтительны для разработки
более сложных и эффективных приложений, тогда как интерпретируемые языки
могут быть предпочтительны для разработки быстрых прототипов и скриптов для
автоматизации задач.
Многие языки в наши дни имеют как компилируемые, так и интерпретируемые
реализации, сводя разницу между ними на нет. У каждого вида исполнения кода
есть преимущества и недостатки.
Глава 4.3. Низкоуровневые языки программирования.
Низкоуровневые языки программирования - это языки программирования, которые более
близки к машинному языку, чем высокоуровневые языки. Низкоуровневые языки обычно
используются для написания кода, который может напрямую контролировать аппаратное
обеспечение, такое как микроконтроллеры, процессоры и устройства ввода-вывода.
Низкоуровневые языки программирования обычно имеют меньше абстракций и
предоставляют более прямой доступ к ресурсам компьютера, таким как память, регистры
процессора и ввод-вывод. Это позволяет программистам управлять аппаратными
ресурсами компьютера более точно и эффективно, но также требует большего
количества знаний и опыта, чтобы написать эффективный код.
В целом, низкоуровневые языки программирования могут быть очень мощными и
эффективными, но требуют большого количества знаний и опыта, чтобы использовать их
эффективно. Они также могут быть более трудными в использовании, чем
высокоуровневые языки, из-за более прямого доступа к аппаратным
ресурсам компьютера.
Люди используют низкоуровневые языки программирования по нескольким причинам.
Во-первых, низкоуровневые языки могут быть необходимы для написания кода, который
напрямую управляет аппаратными ресурсами компьютера. Например, язык ассемблера
может использоваться для написания кода, который управляет работой процессора или
памятью, а языки C и C++ могут использоваться для написания драйверов устройств или
оптимизации производительности.
Во-вторых, низкоуровневые языки могут обеспечить более высокую производительность,
чем высокоуровневые языки. Это связано с тем, что низкоуровневые языки позволяют
программисту управлять аппаратными ресурсами компьютера более точно и эффективно,
чем высокоуровневые языки.
В-третьих, низкоуровневые языки могут быть необходимы для написания программного
обеспечения, которое должно быть переносимо между различными аппаратными
платформами. Низкоуровневые языки, такие как C и C++, часто используются для
написания кросс-платформенного программного обеспечения, которое может работать на
различных операционных системах и аппаратных платформах.
В-четвертых, низкоуровневые языки могут быть использованы для создания новых
высокоуровневых языков программирования. Некоторые языки программирования, такие
как Java, Python и Ruby, были созданы на основе низкоуровневых языков
программирования, таких как C и C++.
В целом, использование низкоуровневых языков программирования зависит от
требований конкретного проекта и уровня опыта программиста. Низкоуровневые языки
могут быть мощными инструментами для создания высокопроизводительных
программных продуктов, но они также требуют более высокого уровня знаний и опыта,
чем высокоуровневые языки программирования.
Если не вдаваться в терминологию, то низкоуровневый язык программирования - это
язык программирования, который более близок к языку, на котором говорят компьютеры,
чем к языку, на котором говорят люди.
Компьютеры не могут понимать язык, на котором говорят люди, поэтому
программисты должны использовать специальный язык программирования, который
компьютер может понимать. Низкоуровневый язык программирования позволяет
программисту написать инструкции для компьютера очень близко к языку машины, на
котором работает компьютер, что делает программу более быстрой и эффективной.
Низкоуровневые языки программирования часто используются для написания
операционных систем, драйверов устройств, а также для оптимизации
производительности программного обеспечения. Однако, такие языки требуют более
высокого уровня знаний и опыта, чем высокоуровневые языки программирования,
такие как Python или JavaScript.
Если рассматривать низкоуровневые языки в качестве первого языка для изучения,
тогда лучше смотреть в сторону «гибких» языков типа С или С++, которые можно
применять и в других сферах программирования,
а не только в низкоуровневых процессах.
Главное отличие низкоуровневого программирования от высокоуровневого заключается
в том, что при низкоуровневом необходимо понимание всего, что происходит внутри
компьютера на аппаратном уровне, потому что программисту нужно обращаться
непосредственно к ресурсам компьютера. Например,необходимо знать:
По какому принципу работает процессор;
Как работает оперативная память;
Как распределяются ресурсы компьютера между процессами и потоками;
и др.
При высокоуровневом программировании о низкоуровневых процессах
задумываться не надо.
Глава 4.4. Высокоуровневые языки программирования.
Высокоуровневые языки программирования - это языки, разработанные для упрощения
процесса написания программ и повышения производительности разработчиков. Они
позволяют программистам писать код, который более похож на естественный язык, а
не на машинный язык, используемый компьютером для выполнения инструкций.
Одним из основных преимуществ высокоуровневых языков программирования является
их удобство и легкость в использовании. Они позволяют разработчикам выразить свои
мысли в коде более наглядно, благодаря более высокому уровню абстракции.
Например, вместо того, чтобы явно указывать, как выделить память для переменной,
высокоуровневый язык программирования может предоставить конструкцию, которая
автоматически обрабатывает эту операцию.
Другим преимуществом высокоуровневых языков программирования является их
переносимость. Они разработаны для работы на различных платформах и
операционных системах, что позволяет программистам писать код, который будет
работать на множестве устройств без необходимости изменения исходного кода.
Однако, высокоуровневые языки программирования могут быть менее эффективными,
чем более низкоуровневые языки, поскольку они обычно требуют дополнительных
ресурсов для выполнения инструкций. Кроме того, высокоуровневые языки
программирования могут не обеспечивать полный контроль над компьютером, как
это делает более низкоуровневый язык программирования.
В целом, высокоуровневые языки программирования предоставляют программистам
большую гибкость и удобство в создании программных продуктов.
Они позволяют программистам сосредоточиться на проектировании алгоритмов и
решении задач, а не на деталях реализации инструкций на машинном уровне.
Однако, выбор между высокоуровневыми и низкоуровневыми языками
программирования зависит от конкретной задачи и требований проекта.
Низкоуровневые языки программирования, такие как ассемблер и C, могут обеспечить
больший контроль над аппаратными ресурсами компьютера и могут быть эффективнее
при решении определенных задач, таких как написание операционных систем
или драйверов устройств.
Однако, низкоуровневые языки программирования часто более сложны в
использовании и требуют большего количества времени на написание программного
кода. Высокоуровневые языки программирования, с другой стороны, могут ускорить
процесс разработки программного обеспечения, позволяя программистам более быстро
и легко создавать сложные приложения.
В целом, выбор языка программирования зависит от специфики проекта, его
требований и целей. Разработчик должен выбрать язык программирования, который
лучше всего подходит для решения конкретной задачи и который максимально удобен
для работы в рамках проекта.
Люди выбирают высокоуровневые языки программирования из-за их простоты, легкости
в использовании и быстроты разработки. В отличие от низкоуровневых языков,
высокоуровневые языки предоставляют более абстрактные и удобные способы работы с
данными и операциями, что делает программирование более доступным для широкого
круга разработчиков.
Высокоуровневые языки программирования также обладают более высоким уровнем
абстракции, что позволяет программистам работать на более высоком уровне
концептуальной абстракции, без необходимости знать детали низкоуровневой
реализации. Это позволяет программистам сконцентрироваться на решении проблем
более высокого уровня, а не тратить время на оптимизацию и детализацию алгоритмов.
Низкоуровневые языки программирования, в свою очередь, предлагают более
прямой доступ к аппаратным ресурсам и ниже уровень абстракции, что может быть
необходимо для написания программ с более высокой производительностью и низкой
задержкой. Такие языки используются для написания операционных систем, драйверов
устройств и других приложений, где высокая производительность и эффективное
использование ресурсов являются критически важными.
Таким образом, выбор между высокоуровневым и низкоуровневым языком
программирования зависит от конкретных требований проекта, его целей и ограничений,
таких как производительность, доступность ресурсов и другие факторы.
Если говорить по-человечески, то высокоуровневый язык программирования - это
специальный язык, который позволяет программистам писать компьютерные программы
на более простом и понятном для человека языке, чем машинный код
или язык ассемблера.
Этот язык программирования предоставляет различные абстракции и конструкции,
которые упрощают написание сложных программных решений, таких как операции со
строками, списками, файлами и другими типами данных.
Такие языки программирования используются для создания различных приложений,
включая веб-сайты, мобильные приложения, игры,
программное обеспечение для бизнеса и т. д.
Все это делает высокоуровневый язык программирования более доступным и
удобным для использования, чем низкоуровневые языки программирования, которые
работают ближе к машинному языку и требуют более тонкой работы с памятью и
аппаратными ресурсами компьютера.
Глава 4.5. Языки общего назначения
и специализированные
(предметно-ориетированные)
Все языки программирования относятся к одной из двух категорий: общего назначения и
предметно-ориентированные.
Язык общего назначения - это язык программирования, который может
использоваться для создания различных типов программ, от операционных систем и
утилит до приложений для бизнеса и научных исследований.
Он обладает широкими возможностями и обеспечивает программисту возможность
создавать разнообразные программы для широкого круга применений.
Такой язык программирования обычно имеет стандартный синтаксис и базовый набор
инструкций, которые позволяют программисту писать код, не зависимо от предметной
области или конкретной задачи.
Некоторые из самых популярных языков общего назначения, которые широко
используются в индустрии программного обеспечения, включают в себя Java, Python,
C++, C#, JavaScript, Ruby, PHP и другие.
Такой язык программирования позволяет программисту концентрироваться на решении
конкретных задач, а не на низкоуровневых деталях работы с аппаратными ресурсами
компьютера, что облегчает процесс разработки программ и позволяет создавать более
сложные и качественные решения.
Упростим, язык общего назначения - это язык программирования, который может
использоваться для написания различных программ для разных задач. Например, с его
помощью можно создавать операционные системы, игры, мобильные приложения, сайты
и многое другое.
Он обычно имеет простой синтаксис и предоставляет программисту инструкции для
написания кода, не зависимо от того, что он создает.
Это позволяет программисту не тратить время на решение низкоуровневых проблем и
сконцентрироваться на написании кода, который решает конкретную задачу.
В итоге, использование языка общего назначения упрощает процесс создания программ
и позволяет создавать более сложные и качественные решения.
Если вы посмотрите на большинство языков программирования, которые появились
относительно недавно — например, Swift и Go — вы заметите, что почти все они
являются языками общего назначения. Единственным возможным исключением
является Rust, который дебютировал в 2013 г. Кто-то может сказать, что Rust является
предметно-ориентированным языком, поскольку он разработан для программирования,
ориентированного на безопасность. Но это натяжка, потому что Rust может
поддерживать самые разные сценарии разработки. По большинству определений,
это язык общего назначения.
Если вы оглянетесь на историю языков программирования, то увидите, что многие
исторические языки были предметно-ориентированными. Наиболее важные такие языки,
которые широко используются и сегодня, например SQL, gawk и XML, существуют уже н
есколько десятилетий.
Предметно-ориентированные языки программирования
(DSL, Domain-Specific Language) - это языки программирования, которые созданы для
решения конкретной задачи в определенной предметной области.
Они часто используются для описания комплексных систем в областях, таких как
финансы, авиационная промышленность, медицина, телекоммуникации, наука и других.
DSL имеют собственный набор синтаксических и семантических конструкций, которые
обычно связаны с конкретной предметной областью. Это может включать
специализированные типы данных, операторы и функции, которые упрощают создание
программ для определенной области.
Предметно-ориентированные языки могут быть реализованы как в виде дополнений к
общим языкам программирования, таких как Java или C++, или в виде отдельных языков,
таких как SQL для работы с базами данных.
Преимущества использования DSL включают более простой и понятный синтаксис,
повышенную производительность и улучшенную точность кода, так как они позволяют
выразить решения проблем на языке, близком к терминологии конкретной области.
Недостатком DSL может быть ограничение использования в определенной области, что
может снизить гибкость при работе с различными задачами и системами.
Основное отличие между языками общего назначения и предметно-ориентированными
языками заключается в том, для каких задач они созданы.
Предметно-ориентированные языки созданы для решения специфических задач в
конкретной области, такой как бухгалтерия, медицина, автомобильная промышленность,
машинное зрение и т.д. Они имеют специализированные конструкции языка, которые
упрощают решение задач в этой области, и часто используются для автоматизации и
оптимизации процессов.
Таким образом, языки общего назначения более универсальны, а
предметно-ориентированные языки более специализированы и адаптированы для
решения конкретных задач в конкретных областях.
Глава 4.6. Динамические и статические
типизированные языки.
Тип, также известный как тип данных, это вид классификации, отмечающий одних из
различных видов данных. Я не люблю использовать слово «тип» в этом смысле,
поэтому скажем так: тип описывает возможные значения структуры (например,
переменной), её семантическое значение и способ хранения в памяти. Если это звучит
непонятно, подумайте о целых, строках, числах с плавающей запятой и булевых
величинах — это всё типы.
Статически типизированные языки программирования - это языки программирования,
которые требуют явного объявления типа данных каждой переменной во время
написания кода. Каждая переменная имеет определенный тип данных, который
указывает, какие операции могут быть выполнены с этой переменной.
В статически типизированных языках программирования компилятор проверяет
правильность типов во время компиляции. Это означает, что если программа содержит
ошибки типизации, они будут обнаружены еще до запуска программы. Это позволяет
программистам обнаруживать ошибки на ранних этапах разработки и уменьшить
время на отладку.
Кроме того, статически типизированные языки программирования предоставляют
программистам больше поддержки при написании кода благодаря статическому
анализу кода. Это означает, что компилятор может предоставить информацию о том,
какие методы и переменные могут быть доступны для объекта определенного типа,
что позволяет программистам быстрее и точнее писать код.
Однако, статически типизированные языки программирования могут потребовать
больше усилий при написании кода из-за необходимости явно указывать тип данных
для каждой переменной. Это может замедлить процесс разработки программы. Кроме
того, статически типизированные языки программирования могут быть менее гибкими,
поскольку переменные не могут изменять тип данных
во время выполнения программы.
Большим преимуществом статической проверки типов является тот факт, что большую
часть ошибок типов можно отловить на ранней стадии разработки. Статическая
типизация обычно приводит к более быстрому исполнению скомпилированного кода,
потому что компилятор знает точные типы используемых данных и создаёт
оптимизированный машинный код. Статическая проверка типов оценивает лишь
информацию, доступную во время компиляции, а также может подтвердить, что
проверенные условия соблюдаются для всех возможных вариантов исполнения
программы, что избавляет от необходимости проверки перед каждым запуском
программы. Без статической проверки типов даже 100%-ное покрытие тестами не
всегда поможет выявить некоторые ошибки типизации.
Динамически типизированные языки программирования отличаются от статически
типизированных тем, что тип переменной определяется во время выполнения
программы, а не на этапе компиляции. Это означает, что переменная может быть
использована для хранения значений разных типов в разное время, и ее тип может
изменяться в процессе выполнения программы.
В динамически типизированных языках программирования нет необходимости объявлять
тип переменной. Вместо этого тип переменной определяется автоматически во время
выполнения программы на основе ее значения. Например, если переменная x была
инициализирована числом 10, то ее тип будет числовым, но если позже в программе ей
будет присвоено значение строки, то ее тип изменится на строковый.
Одним из преимуществ динамических языков программирования является более высокая
гибкость и простота использования. Например, в динамических языках не нужно
объявлять тип переменных заранее, что делает код более лаконичным и понятным.
Также динамические языки позволяют быстрее разрабатывать прототипы и тестировать
код, так как изменения в коде можно вносить быстро и без необходимости
перекомпиляции.
Однако, динамически типизированные языки программирования могут быть менее
эффективными и медленными по сравнению со статически типизированными языками,
так как проверка типов выполняется во время выполнения программы,
что занимает дополнительное время. Также, динамические языки программирования
могут быть более подвержены ошибкам во время выполнения, так как ошибки типов
могут быть обнаружены только во время выполнения программы.
Большая часть типобезопасных языков в той или иной мере использует динамическую
проверку типов, даже если основным инструментом является статическая. Так
происходит из-за того, что многие свойства невозможно проверить статически.
Предположим, что программа определяет два типа, A и B, где B — подтип A. Если
программа пытается преобразовать тип A в тип B, т.е. произвести понижающее
приведение, то эта операция будет одобрена лишь в том случае, когда значение на
самом деле имеет тип B. Поэтому для подтверждения безопасности операции
нужна динамическая проверка типов.
Но давайте лучше поговорим о том, зачем вообще всё так усложнять? Нельзя ли просто
сделать так, чтобы типизация всё время была динамической, а всё в языке являлось
объектом? Как в javascript?
Неужели типизация данных играет такую большую роль?
Типизация в языках программирования необходима для повышения надежности и
безопасности программного кода, а также для упрощения разработки и поддержки
программных продуктов.
Без типизации компилятор или интерпретатор не знают, какой тип данных ожидать и
как с ними работать. Это может привести к ошибкам времени выполнения и
неопределенному поведению программы. Кроме того, при использовании неявных типов
данных может возникнуть проблема необходимости явного преобразования
типов данных, что может снизить производительность кода.
С помощью типизации программисты могут увидеть ошибки типов на этапе компиляции,
что позволяет предотвратить ошибки времени выполнения и ускорить процесс отладки.
Кроме того, типизация облегчает понимание кода другим программистам, что упрощает
совместную работу над проектом и повышает его качество.
Таким образом, типизация языков программирования необходима для обеспечения
надежности, безопасности и производительности программного кода, а также для
упрощения разработки и поддержки программных продуктов.
Теперь подведём итоги.
Динамическая типизация - это способ определения типов данных в языках
программирования во время выполнения программы. Это означает, что во время
выполнения программы переменная может изменять свой тип, в зависимости от того,
какие значения ей были присвоены.
Например, если в программе есть переменная, которая вначале содержит число, а затем
ей присваивается строка, то в языке с динамической типизацией тип этой переменной
изменится на строку.
Статическая типизация - это процесс проверки типов данных в программном коде на
этапе компиляции. Когда мы пишем код на статически типизированном языке
программирования, мы должны указывать типы данных для всех переменных, функций и
методов. Компилятор проверяет, соответствуют ли типы данных, используемые в коде,
объявленным типам данных. Если есть несоответствие, то компилятор выдаст ошибку.
Статическая типизация позволяет обнаруживать ошибки типов данных на этапе
компиляции, что позволяет предотвратить ошибки времени выполнения и ускорить
процесс отладки. Кроме того, это упрощает понимание кода другим программистам, что
упрощает совместную работу над проектом и повышает его качество.
Глава 4.7.
Мультипарадигменные
и
мультипарадигмальные
язык программирования
Я надеюсь, вы не прочитали эти два термина одинаково, так как у них немного
схожие понятия, и в этой главе мы их разберём.
Мультипарадигменный и мультипарадигмальный являются похожими понятиями, но
они не совсем одно и то же. Оба термина относятся к языкам программирования,
которые позволяют использовать несколько парадигм программирования. Однако,
между ними есть небольшая разница в том, как они используются.
Мультипарадигменный язык программирования позволяет использовать несколько
парадигм в рамках одной программы или проекта. Например, язык
программирования Scala позволяет использовать функциональное
программирование, объектно-ориентированное программирование и
реактивное программирование.
Мультипарадигмальный язык программирования также позволяет использовать
несколько парадигм, но каждая из них используется отдельно и не мешает друг
другу. Например, язык программирования Python позволяет использовать
процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование и
функциональное программирование, но каждая из этих парадигм используется
отдельно в разных частях программы.
Таким образом, мультипарадигменный язык позволяет использовать несколько
парадигм в рамках одной программы, а мультипарадигмальный язык позволяет
использовать несколько парадигм, но каждая из них используется отдельно и не
мешает друг другу.
Тот кто не понял, парадигма - это общая концептуальная модель, которая
определяет основные принципы и подходы к разработке программного обеспечения.
Каждая парадигма включает в себя свой набор концепций, методов и инструментов,
которые определяют способ создания и организации программного кода. Парадигмы
программирования описывают различные подходы к решению задач и
предоставляют программистам инструменты для проектирования и разработки ПО.
Некоторые примеры парадигм программирования включают процедурное
программирование, объектно-ориентированное программирование,
функциональное программирование, логическое программирование и т.д.
Я не советую вам в начале париться про эти вещи, вы сами по мере получения
знаний, поймёте всё это. Потом вам будет это казаться, как 2+2.