برنامه نویسی چیست ؟ راهنمای مقدماتی

چکیده مقاله :
همه ما در مورد برنامه نویسی کامپیوتری شنیده ایم که در 3 دهه گذشته محبوبیت زیادی پیدا کرده است. بسیاری از دانش‌آموزان این روزها می‌خواهند حوزه علوم کامپیوتر را برگزینند تا در شرکت فناوری رویایی خود مثل گوگل، فیس‌بوک، مایکروسافت، اپل و غیره، شغلی پیدا کنند. در این مقاله، اصطلاح “برنامه نویسی” را رمزگشایی خواهیم کرد و کاربرد آن و بسیاری از اصطلاحات مرتبط دیگر را درک خواهیم کرد. شما با مطالعه این مطلب جواب سوالات خود در رابطه با برنامه نویسی چیست را خواهید یافت تا با اطلاعات مقدماتی خوب به سراغ این حوزه بیایید.

1- آشنایی با برنامه نویسی به زبان ساده

برنامه نویسی راهی است برای “آموزش رایانه برای انجام وظایف مختلف“.

گیج کننده است؟ اجازه دهید تعریف را عمیقاً درک کنیم.

“آموزش رایانه“: این اساساً به این معنی است که شما مجموعه ای از دستورالعمل ها را به رایانه ارائه می دهید که به زبانی نوشته شده است که رایانه می تواند آن را بفهمد. دستورالعمل ها می توانند انواع مختلفی داشته باشند. مثلا:

• اضافه کردن 2 عدد،
• گرد کردن یک عدد و غیره

درست همانطور که ما انسان ها می توانیم چند زبان (انگلیسی، اسپانیایی، ماندارین، فرانسوی و غیره) را بفهمیم، در مورد کامپیوتر نیز چنین است. کامپیوترها دستورالعمل هایی را می فهمند که به شکل خاصی به نام زبان برنامه نویسی نوشته شده اند.

“اجرای وظایف مختلف“: وظایف می تواند کارهای ساده ای باشد که در بالا توضیح دادیم (افزودن 2 عدد، گرد کردن یک عدد) یا کارهای پیچیده که ممکن است متوالی از چندین دستورالعمل باشد. مثلا:

• محاسبه سود ساده، با توجه به اصل، نرخ و زمان.
• محاسبه میانگین بازده سهام در 5 سال گذشته.

2 کار فوق نیاز به محاسبات پیچیده دارد. آنها را معمولا نمی توان با دستورالعمل های ساده ای مانند اضافه کردن 2 عدد و غیره بیان کرد. از این رو، به طور خلاصه، برنامه نویسی راهی است که به رایانه ها می گوید یک کار خاص را انجام دهند.

تعاریف بیشماری از برنامه نویسی کامپیوتری وجود دارد، علاوه بر قبلی تعریف دیگر در جواب برنامه نویسی چیست ، به اینصورت است:
“برنامه نویسی روشی است که شما رایانه ها را برای حل مشکلات به کار می گیرید.”
دو عبارت کلیدی در اینجا وجود دارد که مهم هستند:

• شما: بدون برنامه نویس (شما)، کامپیوتر بی فایده است. کاری را که شما به آن می گویید انجام می دهد.
• حل مسائل: کامپیوترها ابزار هستند. مسلماً آنها ابزار پیچیده ای هستند، اما مرموز یا جادویی نیستند: آنها برای آسان کردن کارها وجود دارند.

1-1- برنامه های کامپیوتری باعث کارکرد کامپیوترها می شوند

برنامه های کامپیوتری (یا نرم افزارها) چیزی هستند که باعث کارکرد کامپیوترها می شوند. بدون نرم افزار، کامپیوترهای مدرن فقط ماشین های پیچیده ای برای تبدیل برق به گرما هستند. این نرم افزار روی رایانه شما است که سیستم عامل، مرورگر، ایمیل، بازی ها، پخش کننده فیلم شما را اجرا می کند – تقریباً همه چیز.

2-1- برنامه نویسی خلاقانه است

برنامه نویسی یک کار خلاقانه است: هیچ راه درست یا غلطی برای حل یک مشکل وجود ندارد، به همان ترتیب که هیچ راه درست یا غلطی برای نقاشی کردن یک تصویر وجود ندارد. انتخاب هایی وجود دارد که باید انجام شود، و ممکن است یک راه بهتر از دیگری به نظر برسد، اما این بدان معنا نیست که راه دیگر اشتباه است! با مهارت ها و تجربه مناسب، یک برنامه نویس می تواند نرم افزاری را برای حل تعداد نامحدودی از مشکلات ایجاد کند. امکانات فقط توسط تخیل شما محدود می شود. به همین دلیل من عاشق برنامه نویسی هستم.

هنگامی که برنامه ای را برای رایانه ایجاد می کنید، مجموعه ای از دستورالعمل ها را به آن می دهید، که هر بار به ترتیب، دقیقاً همانطور که داده شده است، اجرا می شود. اگر به کامپیوتر می گفتید از صخره بپرید، این کار را می کرد!

1. بچرخید و رو به صخره قرار بگیرید
2. به سمت صخره راه بروید
3. در لبه صخره توقف کنید
4. از صخره بپرید

برای جلوگیری از سقوط مداوم رایانه ها از صخره ها، آنها همچنین می توانند در مورد کارهای بعدی تصمیم بگیرند:

اگر از سقوط جان سالم به در نبردم، از صخره نپرید

کامپیوترها هرگز خسته نمی شوند و واقعاً در انجام یک کار یکسان و مکرر خوب هستند. دستورالعمل 2 در بالا ممکن است با جزئیات بیشتر شبیه به این باشد:

2a. پای چپ به جلو
2b. پای راست به جلو
2c. به 2a برگردید

2- چرا باید به فکر کدنویسی باشید؟

حتماً می‌پرسید – چرا برای جمع کردن یا گرد کردن اعداد به رایانه نیاز است؟ یا حتی برای محاسبه سود ساده؟ از این گذشته، حتی یک بچه کلاس هشتم به راحتی می تواند چنین کارهایی را حتی در تعداد زیاد انجام دهد. برنامه نویسی برای چه استفاده می شود؟ کامپیوترها چه مزایایی دارند؟

خب، کامپیوترها مزایای بسیار زیادی دارند:

• رایانه ها سریع هستند: رایانه ها به طرز شگفت انگیزی سریع هستند. اگر می دانید چگونه از قدرت برنامه نویسی کامپیوتر به درستی استفاده کنید، می توانید با آن معجزه کنید. برای یک کامپیوتر معمولی امروزی، جمع دو عدد که هر کدام به بزرگی یک میلیارد می‌رسد، به سختی یک نانوثانیه طول می‌کشد. دوباره بخوانید – نانوثانیه! این بدان معناست که در 1 ثانیه، یک کامپیوتر می تواند حدود یک میلیارد مجمو اعداد را انجام دهد. آیا هیچ انسانی می تواند این کار را انجام دهد؟ یک میلیارد مجموع در ثانیه را فراموش کنید، انسان معمولی حتی نمی تواند 10 مجموع در ثانیه انجام دهد. بنابراین، کامپیوترها سرعت بسیار خوبی ارائه می دهند.
• رایانه ها ارزان هستند: اگر شما یک تحلیلگر بازار سهام بودید و مجبور بودید داده های مثلاً 1000 سهم را زیر نظر بگیرید تا بتوانید به سرعت آنها را معامله کنید. تصور کنید که اگر بخواهید این کار را به صورت دستی انجام دهید، دردسر ایجاد می کند! قطعا غیر عملی است. همچنین در زمانی که شما در حال انجام محاسبات خود بر روی عملکرد سهام هستید، ممکن است قیمت ها تغییر کند. جایگزین دیگر این است که افراد را استخدام کنید تا بتوانید سهام بیشتری را به صورت موازی نظارت کنید. این بدان معناست که هزینه شما به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. ناگفته نماند که اگر برخی از کارمندان شما در این فرآیند مرتکب خطای محاسباتی شوند، با مشکل مواجه خواهید شد. ممکن است در نهایت پول را از دست بدهید! آن را با موردی که از رایانه استفاده می کنید، مقایسه کنید. رایانه ها می توانند حجم عظیمی از اطلاعات را به سرعت و قابل اعتماد پردازش کنند. 1000 سهام برای رایانه ها در قرن 21 چیزی نیست.
• رایانه‌ها می‌توانند هفت روز هفته و 24 ساعته کار کنند: یعنی رایانه‌ها می‌توانند ۲۴×۷ بدون خسته شدن کار کنند. بنابراین، اگر وظیفه ای دارید که به اندازه کافی بزرگ است، می توانید بدون نگرانی آن را با برنامه نویسی به رایانه اختصاص دهید و با آرامش بخوابید.

3- زبان برنامه نویسی چیست؟

همانطور که در بالا ذکر شد، کامپیوترها دستورالعمل هایی را می فهمند که به شکل و نحوی خاص به نام زبان برنامه نویسی نوشته شده اند. یک زبان برنامه نویسی راهی را برای برنامه نویس فراهم می کند تا یک کار را طوری بیان کند تا بتوان آن را توسط کامپیوتر درک و اجرا کرد. برای آشنایی بیشتر با زبان های برنامه نویسی برخی از زبان های برنامه نویسی محبوب عبارتند از پایتون، سی، سی پلاس پلاس، جاوا و غیره.

متأسفانه رایانه‌ها زبان‌هایی مانند انگلیسی یا اسپانیایی را نمی‌فهمند، بنابراین باید از زبان برنامه‌نویسی آن‌ها برای ارائه دستورالعمل‌ها استفاده کنیم. زبان های برنامه نویسی مختلف زیادی وجود دارد که همگی مزیت های خاص خود را دارند و زبان های خاصی برای انواع خاصی از وظایف مناسب تر هستند، اما هیچ زبانی وجود ندارد که “بهترین” باشد.

در این بخش با زبانی به نام پایتون برنامه نویسی می کنید. پایتون یکی از گروهی از زبان ها به نام “زبان های برنامه نویسی همه منظوره” است که می تواند برای حل طیف گسترده ای از مسائل استفاده شود. سایر زبان های محبوب این دسته عبارتند از C، Ruby، Java و BASIC.

این یک برنامه ساده پایتون است که از کاربر می‌خواهد نام خود را وارد کند و به او «سلام» می‌گوید:

print(“Hello and welcome.”)
name = input(“Whats your name?”)
if name == “Martin”:
print(“Thats my name too!”)
print(“Hi ” + name)

برای خواندن این کد لازم نیست برنامه نویس کامپیوتر باشید. این شامل کلمات انگلیسی است و قابل خواندن است (شاید قابل درک باشد). با این حال شما این کد، کاری که انجام می دهد و مفاهیمی که استفاده می کند را درک می کنید. برنامه ها اغلب به عنوان کد شناخته می شوند و از این رو برنامه نویسی به نام کدنویسی نیز شناخته می شود.

4- چرا باید برنامه نویسی کامپیوتر را یاد بگیریم؟

اکنون، پس از دانستن چیزهای زیادی در مورد برنامه نویسی، سوال بزرگی که باید به آن پاسخ داده شود این است که چرا باید برنامه نویسی کامپیوتر را یاد بگیرید؟ بیایید بفهمیم چرا:

• برنامه نویسی سرگرم کننده است: با استفاده از برنامه نویسی، می توانید بازی های خود، صفحه وبلاگ/نمایه شخصی خود، یک سایت شبکه اجتماعی مانند فیس بوک، یک موتور جستجو مانند گوگل یا یک پلت فرم تجارت الکترونیک مانند آمازون را ایجاد کنید! این سرگرم کننده نخواهد بود؟ تصور کنید بازی خود را بسازید و آن را در پلی استور قرار دهید و هزاران و هزاران بار دانلود کنید!
• ستون فقرات یک شرکت فناوری: ستون فقرات شرکت های فناوری امروزی مانند گوگل، فیس بوک، مایکروسافت، اپل، آمازون و بسیاری دیگر، برنامه های کامپیوتری غول پیکری هستند که با همکاری هزاران برنامه نویس ماهر نوشته شده اند. اگر هوش تجاری مناسبی دارید، دانستن برنامه نویسی می تواند به شما در ایجاد شرکت بزرگ فناوری بعدی کمک کند.
• حقوق بسیار خوب: برنامه نویسان کامپیوتر تقریباً در سراسر جهان حقوق بسیار خوبی دریافت می کنند. برنامه نویسان برتر در Silicon Valley سالانه میلیون ها دلار درآمد دارند. درواقع تعداد کمی از شرکت‌ها حقوق‌هایی را تا 100000 دلار در سال پیشنهاد می دهند.

5- نوشتن اولین برنامه

پایتون یک زبان برنامه نویسی پرکاربرد است. بسیار مبتدی پسند است. می توانید پایتون را از اینجا دانلود کنید: https://www.python.org/downloads/. پس از دانلود، فایل نصب را اجرا کنید تا پایتون روی دستگاه شما نصب شود.

اجازه دهید اکنون به اولین کد پایتون خود بپردازیم. ویرایشگر متن مورد علاقه خود را باز کنید (ما Sublime Text را توصیه می کنیم) و 3 خط زیر را کپی و پیست کنید:

a = 54
b = a ** 8
print b

فایل را با عنوان my_first_program.py روی دسکتاپ خود ذخیره کنید

اکنون بسته به سیستم عامل خود یکی از موارد زیر را انجام دهید:

• ویندوز: خط فرمان را باز کنید و python my_first_program.py را تایپ کنید
• Ubuntu/Mac OSX: ترمینال را باز کنید و python my_first_program.py را تایپ کنید
  وقتی اینتر را فشار می دهید، چه چیزی را روی صفحه می بینید؟ تقریباً بلافاصله پس از فشار دادن کلید enter، عدد زیر را مشاهده خواهید کرد:

72301961339136

آن چیست؟ این عدد 54 به توان 8 است که توسط کامپیوتر شما در یک چشم به هم زدن محاسبه می شود! یک انسان معمولی چند دقیقه طول می کشد تا به نتیجه برسد. آیا قدرت یک کامپیوتر را می بینید؟

تبریک می گویم، شما اولین برنامه خود را نوشتید. اجازه دهید درک کنیم که چگونه کار می کند.

a = 54
ما در اینجا اعلام می کنیم که یک “placeholder” به نام a داریم که مقدار 54 را به آن اختصاص می دهیم.

b = a ** 8
در اینجا، مکان دیگری را به نام b اعلام می کنیم که مقدار a ** 8 را به آن اختصاص می دهیم. در اینجا، مقدار a 54 است. بنابراین، ما به طور موثر 54 ** 8 را محاسبه می کنیم. ** چیست؟ عملگر ** عملگر “توان” است. a ** b به معنی ab.

print b
در نهایت پس از انجام محاسبات، می خواهیم نتیجه را روی صفحه نمایش دهیم. برای این کار از عبارت print استفاده کرده ایم که اساساً نتیجه را روی صفحه نمایش شما نشان می دهد.

بنابراین، این در مورد اصول اولیه برنامه نویسی کامپیوتر بود. امیدوارم از خواندن آن لذت برده باشید. برنامه نویسی کامپیوتر یک زمینه بزرگ است و چیزهای زیادی برای کشف بیشتر وجود دارد. به یادگیری ادامه دهید و به کاوش ادامه دهید. لطفا تردیدهای خود را در قسمت نظرات مطرح کنید. لطفاً اگر احساس می کنید که ابهام شما پیش پا افتاده است، نگران نباشید. هر سوال / شک مهم است. چیزی به نام سوال احمقانه وجود ندارد. پس سوالات و ابهامات خود را به راحتی با ما در میان بگذارید تا به شما پاسخ دهیم.