آموزش مبانی برنامه نویسی و تفکر الگوریتمی کوئرا کالج

مبانی برنامه‌نویسی چیست؟

تصورت برای یادگیری آسان برنامه نویسی و برنامه نویس شدن به یه سیستم گران قیمت با چند مانیتور بزرگ یا به یه زیرزمین تاریک پر از سیم‌های به هم پیچیده احتیاج نیست. در واقع اکثر ملزومات برنامه نویسی، در درون شماست. در این مقاله قصد داریم به شما نشان دهیم برای شروع برنامه نویسی دقیقا به چه چیزهایی احتیاج دارید و چه چیزهایی را باید یا بهتر است که بلد باشید. در ادامه محتوا مبانی برنامه‌نویسی چیست؟ را مطالعه خواهید کرد.

مفهوم برنامه نویسی (programming)

منظور از برنامه‌نویسی نوشتن و ایجاد برنامه‌های کامپیوتری یا نرم‌افزارها است. در واقع، برنامه‌نویسی به ایجاد دستورات و دستورالعمل‌هایی که کامپیوتر باید اجرا کند تا وظایف و کارها را انجام دهد، اشاره می‌کند. این دستورات به زبان‌های خاصی نوشته می‌شوند که توسط کامپیوتر قابل فهم هستند. به عبارت دیگر، برنامه‌نویسی فرآیند تبدیل الگوها و منطق انسانی به یک زبان خاص است تا کامپیوتر بتواند این دستورات را اجرا کند.

دانش مبانی برنامه نویسی در دنیای امروز، روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شود و در تقریبا در تمام جوانب زندگی و صنعت به کار می‌رود؛ از تولید نرم‌افزارهای کاربردی، بازی‌های رایانه‌ای و وب‌سایت‌ها تا کنترل دستگاه‌های صنعتی، هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء(IOT) و بسیاری از حوزه‌های دیگر، برنامه‌نویسی در آن‌ها نقش اساسی دارد.

مهارت در برنامه‌نویسی شامل، توانایی تفکر تحلیلی، حل مسائل، طراحی منطقی، و نوشتن کد مناسب است. برنامه‌نویسان باید با زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف آشنا باشند، توانایی درک و تعامل با الگوریتم‌ها و ساختارهای داده، و تجربه در عیب‌یابی و بهینه‌سازی کد را داشته باشند.

بنابراین به زبان ساده می‌توان گفت برنامه نویسی روش حل مسئله برای کامپیوتر به زبان ریاضیات است. زبان‌های برنامه نویسی به دو سطح زبان سطح بالا و پایین تقسیم بندی می‌شوند هرچه زبان سطح پایین‌تر باشد به مغز کامپیوتر ما نزدیک‌تر است و هرچه دورتر می‌شویم از مغز کامپیوتر ما فاصله بیشتری می‌گیرد. به نحوی زبان‌های سطح بالا همانند PHP ، جاوا ، C ، C# و … برای صحبت کردن با کامپیوتر نیازمند این هستند که به زبان‌های سطح پایین مانند اسمبلی تبدیل شوند.

دانش برنامه‌نویسی این امکان را به برنامه نویسان می‌دهد تا با استفاده از آن، ایده‌ها و نیازهای مختلف را به نرم‌افزارهای کارآمد و قدرتمند تبدیل کنند.

پیش نیاز برنامه نویسی

قبل از شروع به یادگیری برنامه نویسی باید یک سری توانایی‌ها را در خود پرورش داده و با پیش نیازهای آموزش برنامه نویسی آشنا شوید. یادگیری این توانایی‌ها قبل از شروع کار علاوه بر این که پیش‌نیاز برنامه نویسی محسوب می‌شود، کمک می‌کند تا به زبان برنامه نویسی مورد نظر خود زودتر مسلط شده و راحت‌تر به جواب سوالاتتان برسید. در ادامه این پیش‌نیاز‌ها را به شما معرفی می‌کنیم.

هدف گذاری و انگیزه یادگیری برنامه نویسی

اولین و مهم‌ترین پیش نیاز برای شروع برنامه نویسی، داشتن هدف است! قبل از شروع برنامه نویسی باید بتوانید به این سوال جواب دهید: "چگونه برنامه نویسی را شروع کنیم؟" اگر بتوانید به این سوال به صورت روشن جواب دهید، یعنی می‌توانید به سراغ گام‌های بعدی بروید. جواب دادن به این سوال از آن جهت مهم است که می‌تواند آغازگر قدم گذاشتن شما به یک دنیای بزرگ و بی انتها باشد. خیلی وقت‌ها در برنامه نویسی به مسائل یا مشکلات پیچیده‌ای برخورد می‌کنید که گاهی لازم است ساعت‌ها و روزها برای حل آن‌ها زمان بگذارید و این شرایطی است که گاهی تحمل یا دوست داشتن آن نیاز به عشق دارد! عشق به چه چیزی؟ به هدف!

آشنایی با زبان انگلیسی

زبان انگلیسی زبان اول علم در دنیاست، به این معنا که برای پیشرفت و تحقیق در اکثر حرفه‌ها و تخصص‌ها شما احتیاج به درصدهای متفاوتی از آشنایی با این زبان دارید. متاسفانه منابع فارسی برای برنامه نویسی معمولا محدود هستند و اگر برای پیدا کردن جواب یک سوال به فارسی جستجو کنید، این احتمال زیاد است که ناامید و دست از پا درازتر و عصبانی مرورگر خود را ببندید!

معمولا برنامه نویس‌های دنیا تجربیات خود را در بلاگ‌های خود و یا در قسمت مقالات سایت‌های معتبر به زبان انگلیسی با دنیا به اشتراک می‌گذارند. همینطور برنامه نویسان زبان‌های مختلف، سوالات و مشکلات خود را برای پاسخگویی توسط برنامه نویس‌های دیگر دنیا در انجمن‌های معتبر و معروفی مثل stackoverflow به اشتراک می‌گذارند.

برنامه نویسان دیگر به این سوالات جواب می‌دهند و در صورت ارائه راهنمایی‌های مفید از سایر کاربران امتیاز دریافت می‌کنند. این امتیازات به عنوان رزومه در پروفایل آن‌ها ضبط می‌شوند. پس برای یک برنامه نویس مهم است که در این انجمن‌ها فعال باشد.

با دانستن زبان انگلیسی شما حتی می‌توانید با سایر برنامه نویسان دنیا به طور شخصی مکاتبه داشته باشید و از تجربیات آن‌ها استفاده کنید. همینطور می‌توانید از طریق سایت‌های فریلنسری بین المللی با دریافت پروژه، درآمد دلاری داشته باشید.

البته لفظ آشنایی با زبان انگلیسی به هیچ وجه به این معنی نیست که لازم است به زبان انگلیسی مسلط باشید و به قول معروف مثل بلبل انگلیسی صحبت کنید! تنها کافیست بتوانید متن‌های تخصصی کامپیوتر و برنامه نویسی را بخوانید و درک کنید. معمولا این متن‌ها تعداد زیادی واژگان مشترک و تکراری دارند، بنابراین اگر شروع به خوندن این متن‌ها کرده و جسارت داشته باشید، می‌توانید در مدت کمی به درک و خواندن آن‌ها مسلط شوید.

ریاضیات

برای تصمیم گیری درست در برنامه نویسی و نوشتن شرط‌ها و حلقه‌ها با منطق درست، شما احتیاج به دانستن علم ریاضی دارید اما نمی‌توانیم بگوییم که احتیاج به مفاهیم پیچیده ریاضی مثل انتگرال یا دیفرانسیل دارید. معمولا تنها مبحثی از ریاضیات که در برنامه نویسی به آن احتیاج دارید منطق بولی و کمی احتمالات است.

بدون دانستن علم منطق، درک شرط‌های تو در تو در برنامه نویسی و نوشتن یک روند منطقی برای الگوریتم برنامه کمی مشکل و زمان‌گیر می‌شود.

تایپ

حتما کسانی را دیده‌اید که هنگام تایپ کردن کامپیوتر انگشت نشانه خود را به سمت کیبرد می‌گیرند و تقریبا هر سی ثانیه یک کلید را فشار می‌دهند. حالا فرض کنید با این وضعیت ملال آور برنامه هم بنویسند! بنابراین بهتر است قبل از شروع جدی به کدنویسی، حتما سعی کنید مهارت‌های تایپ خود را قوی کنید و چه بهتر که یاد بگیرید از هر دو دست خود برای کد نویسی کمک بگیرید.

البته اگر این مهارت را در خودتان نمی‌بینید احتیاجی نیست ذهنتان را درگیر این موضوع کنید چون معمولا به مرور زمان مهارت تایپ شما با کد زدن‌های زیاد قوی‌تر می‌شود.

آشنایی با کامپیوتر

برای برنامه نویسی احتیاج به حداقل آشنایی با کامپیوتر دارید. شاید احتیاجی به گفتن این پیش نیاز نباشد، اما به هر حال کار از محکم کاری عیب نمی‌کند! باید بتوانید پوشه‌های جدید بسازید یا حذفشان کنید. همچنین بتوانید ویرایشگر کامپیوتر خود را باز کنید و یا نرم افزارهای مختلف را نصب یا حذف کنید.

آشنایی با اینترنت

گفتیم که برای رسیدن به جواب سوالات خود احتیاج دارید به انجمن‌های برنامه نویسی مثل stackoverflow یا سایت‌های مقالات برنامه نویسی مراجعه کنید. پس همانطور که مشخص است احتیاج دارید بتوانید از اینترنت استفاده کنید. مسلما این احتیاج، اگر انتخاب شما برنامه نویسی وب باشد، قوی‌تر هم می‌شود! یعنی برای برنامه نویسی وب احتیاج دارید پای خود را فراتر از آشنایی بگذارید و با مفاهیم مقدماتی وب و شبکه هم تا حدودی آشنا شوید.

۴ گام برای یادگیری مبانی برنامه نویسی

یادگیری برنامه‌نویسی یک مسیر مهم و پر از چالش‌ها است. برای شروع، می‌توانید این چهار گام را دنبال کنید:

انتخاب زبان برنامه‌نویسی:

انتخاب زبانی که می‌خواهید یاد بگیرید، اولین گام است. زبان‌های مختلف برای استفاده در مختلف حوزه‌ها و پروژه‌ها وجود دارند. برای مثال، اگر می‌خواهید وب‌سایت توسعه دهید، HTML و CSS برای طراحی وب‌سایت کاربردی هستند. برای برنامه‌نویسی موبایل، Java (برای اندروید) یا Swift (برای iOS) مناسب است. در صورت تمایل به یادگیری برنامه‌نویسی شی‌گرا، زبان‌هایی مانند Java، Python یا C# مناسب خواهند بود.

مفاهیم پایه‌ای و اصول برنامه‌نویسی:

قبل از ورود به جزئیات زبان برنامه‌نویسی، مهم است که مفاهیم پایه‌ای مانند متغیرها، عبارات ریاضیاتی، شرطی و حلقه‌ها، توابع و آرایه‌ها و اشکال‌زدایی را بیاموزید. همچنین، با اصول مهمی مانند مفاهیم شی‌گرایی و SOLID آشنا شوید.

تمرین و پروژه‌های عملی:

بعد از یادگیری مفاهیم اولیه، مهم است که با تمرینات و پروژه‌های عملی مهارت‌های خود را تقویت کنید. ایجاد پروژه‌های کوچک و تا حد امکان واقعی، به شما کمک می‌کند تا مفاهیم را به کار بگیرید و با چالش‌های واقعی مواجه شوید.

یادگیری پیشرفته و توسعه تخصص:

پس از مسلط شدن به مفاهیم پایه‌ای، می‌توانید به مباحث پیشرفته‌تری مانند برنامه‌نویسی شی‌گرا، پایگاه‌داده، امنیت نرم‌افزار و غیره بپردازید. همچنین، می‌توانید در زمینه‌های خاصی مثل هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء، توسعه بازی‌های رایانه‌ای و غیره فعالیت حرفه‌ای خود را شروع کنید.

به یاد داشته باشید که یادگیری مبانی برنامه‌نویسی یک فرآیند پیوسته است و تجربه و تمرین در این مسیر بسیار مهم و تاثیرگذار است. همچنین از منابع آموزشی متنوع مثل کتب، دوره‌های آنلاین، ویدیوها و انجمن‌های برنامه‌نویسی برای یادگیری استفاده کنید.

ضرورت‌های یادگیری مبانی برنامه نویسی

آشنایی با الگوریتم

یکی از اصلی‌ترین پیش نیازهای آموزش برنامه نویسی، آشنایی با الگوریتم است. الگوریتم، یک روش ساخت یافته و مرحله به مرحله حل مسئله، یک زبان بینابینی بین زبان انسانی و زبان برنامه نویسی می‌باشد. افرادی که با دانش الگوریتم و فلوچارت آشنا هستند می‌دانند که چطور یک مسئله بزرگ را به بخش‌های کوچک و بعد به مراحل قدم به قدم قابل فهم برای کامپیوتر تقسیم کنند. این یعنی وقتی شما با یک مسئله مواجه می‌شوید، می‌توانید دقیقا در ذهن خود تصور کنید که مسئله چطور توسط کامپیوتر حل می‌شود و تقریبا همیشه می‌دانید باید از کجا شروع کنید. همینطور می‌دانید صرف نظر از نوع زبان برنامه نویسی، چگونه شیوه‌ای که برای حل مسئله در ذهنتان دارید را به کامپیوتر منتقل کنید.

الگوریتم چیست؟

برای اینکه کامپیوتر بتواند کاری را انجام دهد، باید یک نرم افزار کامپیوتری برای آن بنویسید. برای اینکه یک برنامه کامپیوتری بنویسید باید به صورت مرحله به مرحله و دقیق به کامپیوتر بگویید که دقیقا می‌خواهید چه کاری انجام دهید. سپس این وظیفه کامپیوتر است که تمام کاری که می‌خواهید را به صورت مرحله به مرحله انجام دهد.

حالا تنها مسئله اینجاست که این دستورات دقیق و مرحله به مرحله چگونه به دست می‌آیند و اصلا کامپیوتر چگونه باید این کارها را انجام دهد؟ اینجا جاییست که پای الگوریتم به میان می‌آید! مثلا در الگوریتم جمع دو عدد ما نیاز داریم به صورت زیر عمل کنیم:

عدد a را بگیر

عدد b را بگیر

a+b را در c بریز

c را نمایش بده

حالا فقط کافیست که این دستورات مرحله به مرحله که در واقع یک جور شبه کد یا سودوکد محسوب می‌شوند، به زبان برنامه نویسی مورد نظر ما ترجمه شوند.

همه این‌ها یعنی اینکه زبان برنامه نویسی و پلتفرمی که انتخاب می‌کنید، هرچه که باشد مهم نیست بلکه شیوه حل مسئله مهم است. پس قطعا بهتر است قبل از رفتن به سراغ یادگیری زبان برنامه نویسی برای راحت‌تر کردن کار خود و کوتاه‌تر کردن مدت یادگیری، با الگوریتم و حتی فلوچارت آشنا شوید.