Информатика

Сложное определение: Компьютерные науки - это изучение информационных технологий, процессов и их взаимодействия с миром.

Простое определение: Информатика - это изучение использования компьютеров для решения проблем.

Основы работы с компьютером

Компьютер - это машина, которая выполняет вычисления на основе инструкций.

Компьютер состоит из двух компонентов:

  • оборудование
  • программное обеспечение

Оборудование состоит из физических компонентов вашего компьютера. Если вы можете пнуть его ногой, ударить кулаком или поднять, чтобы бросить, это железо.

Программное обеспечение, с другой стороны, не является физическим компонентом. Программное обеспечение состоит из набора инструкций для оборудования. Эти инструкции обычно сохраняются в файлах на вашем компьютере. Инструкции составлены не на английском или другом языке; они написаны на специальном языке, называемом языком программирования.

Подводя итог, аппаратное обеспечение - это все, к чему вы можете прикоснуться. Программное обеспечение содержит инструкции, которые указывают аппаратному обеспечению, что делать.

Программа - это синоним программного обеспечения или приложения. По сути, это файл, сохраненный на вашем компьютере, написанный на языке программирования, который содержит инструкции, указывающие компьютеру, что делать при запуске программы.

Код - это синоним «инструкций» в файле. Это также синоним программного обеспечения. «Код» - это просто набор слов и знаков препинания в компьютерной программе, написанный на языке программирования.

Компьютерное железо

Чтобы научиться программированию, вы должны сначала изучить основы компьютерного оборудования.

Каждый из компонентов компьютерного оборудования служит разным целям.

Оборудование компьютера состоит из 6 основных компонентов:

  • Центральный процессор (ЦП)
  • Основная память
  • Дополнительное хранилище
  • Устройства ввода / вывода (Устройства ввода / вывода)
  • Сеть
  • Автобус

ЦП часто называют «мозгом» компьютера. Он отвечает за выполнение инструкций, таких как код в программе.

Основная память, также известная как «Оперативная память» (RAM), используется для хранения: 1) кода из ваших программ. и 2) данные, с которыми работает код во время активного выполнения программы. Когда вы открываете на своем компьютере такое приложение, как Microsoft Word, код для запуска Microsoft Word загружается в основную память.

Вторичное хранилище хранит ваши программы и данные, когда они не используются активно.

Устройства ввода-вывода позволяют людям взаимодействовать с компьютером. Устройства ввода-вывода позволяют людям вводить данные в компьютер (клавиатура, мышь, микрофон) или выводить данные пользователю (монитор, принтер, динамики).

Шина - это группа проводов, соединяющих различные компоненты оборудования. Эти провода позволяют передавать данные между различными аппаратными компонентами. Например, когда вы запускаете программу на своем компьютере, шина отправляет данные (включая фактический код программы), хранящиеся во вторичной памяти, в основную память.

Сеть позволяет вашему компьютеру подключаться к другим компьютерам по всему миру. Сети позволяют отправлять и получать данные с других компьютеров, например электронную почту другу или от друга.

Терминология программирования - синонимы

В общих чертах, вы можете рассматривать каждую из следующих трех групп слов как синонимы. Хотя каждый из них может обозначать что-то, что немного отличается, для вашего вводного понимания вы можете считать следующее эквивалентным:

  1. «Код» = «компьютерные инструкции» = «программное обеспечение» = «программа» = «приложение» = «приложение»
  2. «Кодирование» = «программирование» = «разработка программного обеспечения» = «разработка программного обеспечения»
  3. «Программист» = «кодировщик» = «разработчик программного обеспечения» = «веб-разработчик» = «инженер-программист»

Машинный язык против языка программирования

Компьютеры и люди представляют и понимают информацию в разных форматах.

Каждый раз, когда вы сохраняете данные (например, документ Word) на свой компьютер, компьютер сохраняет все введенные вами символы в специальном формате, называемом двоичным, также известным как машинный язык.

Двоичный - это язык, состоящий из комбинаций нулей и единиц. Каждый символ на клавиатуре имеет уникальное двоичное представление, которое отличает его от остальных.

символ может быть буквой, числовой цифрой, знаком препинания, символом, пробелом, переходом на следующую строку, табуляцией и т. Д. Каждый символ имеет уникальный числовой код, который отличает его от других. Вы можете узнать числовой код (код ASCII) для каждого символа, просмотрев его в таблице ASCII, например здесь: https://www.cs.cmu.edu/~pattis/15-1XX/common/handouts /ascii.html

Обратите внимание, что символ «A» отдельно отличается от «a».

«А» имеет цифровой код: 65.

«A» имеет цифровой код: 97

Это означает, что каждый раз, когда в вашем документе появляется символ «a», ваш компьютер сохраняет данные для него в двоичном эквиваленте значения 97.

Обратите внимание, что 97 - это удобочитаемый формат, который называется «десятичным» форматом. «Десятичный» - это название формата числовых значений, представленных в базе 10, что означает, что цифры 0–9 используются для формирования значений.

Двоичный формат подразумевает, что числовые значения представлены в формате base-2, что означает, что цифры 0 и 1 используются для формирования значений. Это может показаться довольно абстрактным, но вы можете удивительно преобразовать десятичное число в двоичное (и двоичное в десятичное), используя математические формулы. В этом нет необходимости - это только для вашего сведения. Если вы действительно хотите получить двоичное представление десятичного числа, вы можете использовать калькулятор, например: https://codebeautify.org/decimal-binary-converter

Когда вы сохраняете документ Word и закрываете приложение Word, ваш компьютер фактически сохраняет ваш документ с точностью до единиц. Люди разработали компьютеры для эффективного использования людьми. Поскольку двоичный язык не является эффективным средством общения для людей, людям не имеет смысла видеть свои документы Word в двоичном формате. По этой причине, когда вы позже откроете свой документ, он будет переведен из двоичного формата и обратно на английский (или любой другой язык, который вы использовали).

Двоичный («машинный язык») называется «языком низкого уровня». Он считается «низкоуровневым», потому что это язык, который понимают машины.

Программисты печатают свои программы на языке программирования.

Язык программирования называется «языком высокого уровня», поскольку это язык, который люди могут читать и понимать.

Как и в английском языке, язык программирования имеет собственный набор правил или синтаксис. Он также содержит набор определенных слов, называемых ключевыми словами (или «зарезервированными словами»), которые имеют определенное значение при использовании в программе.

Парадигмы программирования

Подобно тому, как существует множество различных разговорных языков, на которых люди общаются, существует также множество различных языков программирования, которые программисты используют для создания программ.

Программист, знающий несколько разных языков программирования, выберет наиболее подходящий язык программирования для использования в каждой конкретной ситуации. Например, есть языки программирования, которые больше подходят для веб-разработки (создания веб-сайтов), а есть другие, которые больше подходят для мобильной разработки (создания приложений для смартфонов).

Помимо специфических особенностей, таких как тип разработки, на более детальном уровне языки программирования подразделяются на разные парадигмы программирования.

Вот простое определение слова «парадигма».

Парадигма - это образ мышления или способ что-то делать. Парадигма - это образ мышления.

Парадигма программирования - это способ классификации языка программирования на основе стиля или методологии программирования.

Вот несколько распространенных типов парадигм программирования:

  • Парадигма функционального программирования
  • Парадигма процедурного программирования
  • Императивная парадигма программирования
  • Парадигма объектно-ориентированного программирования

Например, Java и C являются примерами языков программирования. Язык программирования Java - это пример объектно-ориентированного языка программирования. Язык программирования C - это пример процедурного языка программирования.

На данный момент вам не нужно знать, что значит классифицировать язык программирования как объектно-ориентированный или процедурный. Однако это просто помогает понять, что существуют разные классификации для разных языков программирования.

Написание и сохранение вашего кода

Первый шаг в программном процессе включает программирование, что означает просто написание кода. Программист пишет код для создания программы. Программа - это просто приложение, которое что-то делает или достигает какой-то цели, когда пользователь приложения запускает его. Ваша цель как программиста - определить, что вы хотите от кода, и написать его.

Если вы хотите написать эссе, вы используете компьютерное приложение, такое как Word или любой текстовый редактор. Вы просто открываете приложение текстового редактора, создаете файл, вводите текст и сохраняете документ в желаемом формате файла, таком как .docx или .pdf.

Процесс написания кода аналогичен.

Вы можете написать свой код с помощью текстового редактора или интегрированной среды разработки (IDE). IDE - это компьютерное приложение, содержащее все инструменты, необходимые для программирования, такие как текстовый редактор, компилятор, среда выполнения, и отладчик.

Отладчик - это инструмент, который программисты используют для поиска ошибок в своем коде, которые называются ошибками. Например, ошибка может препятствовать компиляции программы, препятствовать выполнению (запуску) программы или может привести к тому, что программа выдаст неверные значения. Умение отлаживать программу - это навык, который вы будете развивать в течение своей профессиональной жизни.

После создания программы необходимо сохранить код в файле, который называется исходным файлом. Исходный файл - это просто файл, содержащий исходный код, который является кодом вашей программы. Для сохранения кода в исходном файле необходимо присвоить файлу имя корневое имя и расширение. корневое имя - это уникальное имя, которое вы выбираете для своего файла, которое состоит из символов, появляющихся слева от точки (. ) имени файла, а справа от точки отображается расширение. Вы даете исходному файлу расширение, ожидаемое в соответствии с языком программирования вашего исходного кода. Например, расширение .java используется для исходных файлов, написанных на Java, тогда как расширение .c используется для исходных файлов, написанных на C.

Компиляция и запуск вашего кода

Предположим, вы написали программу на языке программирования C и сохранили ее как myprogram.c. Затем вы захотите запустить свой код, чтобы увидеть, выполняет ли ваша программа то, что вы намеревались сделать.

Прежде чем вы сможете запустить («выполнить») свой код, ваш исходный файл необходимо перевести с C (язык более высокого уровня) в двоичный (язык более низкого уровня) исполняемый файл . Исполняемый файл (или «исполняемый») - это файл, содержащий двоичный перевод вашего кода, и при запуске он будет запущен («выполнить») вашу программу. Этот процесс перевода называется компиляцией.

Компиляция - это процесс перевода исходного кода в исходном файле с языка более высокого уровня на язык более низкого уровня, а затем создание и сохранение этого переведенного кода в исполняемом файле.

компилятор - это компьютерная программа, используемая для компиляции вашего кода. Это обычный инструмент, включенный в IDE. При использовании IDE, IDE может обрабатывать запуск программы компилятора за вас, когда вы запускаете свой код. Когда вы не используете IDE, вам нужно будет запустить компилятор и указать исходный файл, который вы хотите, чтобы он скомпилировал для вас.

Если ваша программа не содержит ошибок в коде, она создаст исполняемый файл, и процесс компиляции успешно завершится. Однако, если ваша программа содержит одну или несколько ошибок, это может вызвать ошибку, не позволяющую компилятору создать исполняемый файл. Если компилятор выдает ошибку, вам нужно будет вернуться к вашему коду, чтобы отладить его и исправить ошибку (и).

После того, как вы успешно скомпилировали свою программу, вы можете запустить («запустить» или «выполнить») исполняемый файл, и ваш компьютер выполнит инструкции вашей программы.

Примечание: многие из этих тем рассматриваются в следующем вводном учебнике по программированию на C: Искусство и наука C, Эрик Робертс