Autor: Codenga 10.03.2023

W świecie nowoczesnych technologii, programowanie zajmuje bardzo ważne miejsce. Bez programowania nie istniałoby wiele rzeczy, które dziś są nam niezbędne do życia.

Programowanie to sztuka pisania instrukcji, które mówią komputerowi co ma zrobić. Istnieją dosłownie setki różnych języków programowania. Jedne są bardzo popularne, a inne mają niszowe zastosowania. Jednak większość z nich bazuje na tych samym, ogólnych regułach. W programowaniu ciągle powtarzają się te same, fundamentalne koncepcje.

Te koncepcje można by sprowadzić do poniższej listy:

• Składnia
• Zmienne
• Typy danych
• Struktury danych
• Operatory
• Instrukcje warunkowe
• Iteracja

Składnia

Składnia to zbiór reguł używanych podczas pisania kodu programu. Każdy język ma swoją charakterystyczną składnię. To bardzo ważny element - podczas pisania kodu musimy ściśle przestrzegać tych reguł. Komputery wymagają od nas jasnych, przejrzystych instrukcji. Wszystko musi być napisane w sposób jednoznaczny.

Popatrzmy na prosty program napisany w języku Python:

print('Hello, world!')

Ten program wyświetla krótkie powitanie i jest napisany w użyciem reguł składniowych, typowych dla języka Python. Gdybyśmy tych reguł nie zastosowali, to komputer nie wiedziałby co zrobić z tym kodem.

Dlatego nauka składni jest fundamentalnym krokiem podczas nauki programowania.

Zmienne

Programowanie w dużym stopniu opiera się na przetwarzaniu danych. A zmienne dają nam możliwość przechowywania informacji w pamięci komputera. Zmienna to fragment pamięci, który posiada swoją nazwę, i do którego można przypisać jakieś dane.
Zastosowania zmiennych są nieograniczone. Nasz program może na przykład przechowywać w zmiennej: bieżącą datę, nazwę użytkownika, numer zamówienia itd. To może być dosłownie wszystko.

Teraz popatrz na prosty przykład:

username = "Admin"

W większości języków programowania, praca ze zmiennymi polega na nadaniu nazwy zmiennej i przypisaniu do niej wartości. W naszym przykładzie stworzyliśmy zmienną o nazwie username (nazwa użytkownika) i przypisaliśmy do niej wartość Admin. Jeśli w dalszej części programu chcemy sprawdzić bieżącą nazwę użytkownika, to po prostu sprawdzamy jaka wartość jest przypisana do naszej zmiennej. Możemy także w dowolnym miejscu programu zmodyfikować wartość przypisaną do naszej zmiennej.

Typy danych

Skoro już mówimy o danych, to trzeba wspomnieć o tym, że mamy różne typy wartości w programowaniu. Popatrz na kilka przykładów:

username = "John"
score = 1
price = 12.5
finished = True

Utworzyliśmy cztery zmienne - każda przechowuje dane innego typu. Zmienna username przechowuje tekst. Zmienna score przechowuje liczbę całkowitą. Zmienna price przechowuje liczbę zmiennoprzecinkową. Zmienna finished przechowuje wartość logiczną (Prawda lub Fałsz).

Programista często powinien z góry przewidywać, jaki typ danych będzie przechowywany w zmiennej. Dlatego też, trzeba mieć dobrą wiedzą na temat najważniejszych typów danych, dostępnych w danym języku programowania.

Struktury danych

Struktury danych to zbiór wartości, które są uporządkowane według pewnych reguł. Prosty przykład takiej struktury to lista. Popatrzmy na przykład:

users = ["Ted", "John", "Alice"]

Stworzyliśmy listę trzech imion. Mamy więc jedną zmienną, która możesz przechowywać wiele wartości. Dzięki temu mamy możliwość grupowania logicznie powiązanych wartości.

Takie zbiory wartości w wielu językach programowania nazywamy tablicami. Są też inne, bardziej skomplikowane, struktury danych: stos, kolejka, drzewo itp.

Wszystkie te struktury pozwalają na zorganizowanie oraz uporządkowanie danych w kodzie programu i dlatego pełnią w programowaniu bardzo ważną rolę.

Operacje

Dane przechowujemy po to, aby wykonywać na nich różne operacje. W praktyce, w tym celu używamy tzw. operatorów.

Często w programowaniu używa się operatorów arytmetycznych. Są to dobrze znane operacje takie jak dodawanie (+), odejmowanie (-), dzielenie (/) czy mnożenie (*). Mamy też operatory służące do porównywania wartości:

== sprawdza czy wartości są równe
> sprawdza czy wartość po lewej stronie jest większa od wartości po prawej
itd.

Do tego dochodzą jeszcze operatory logiczne. Popatrz na przykłady:

2 == 2 and 4 == 4
2 == 2 or 3 == 4
not (2 == 2)

Operator and (ORAZ) wymaga aby obydwie części wyrażenia były prawdziwe. Operator or (LUB) wymaga aby przynajmniej jedna część wyrażenia była prawdziwa. Z kolei operator not (NIE) wprowadza negację - wyrażenie będzie prawdziwe jeśli warunek NIE jest spełniony.

Instrukcje warunkowe

Dzięki instrukcjom warunkowym program może podejmować decyzje. Przykłady można by mnożyć bez końca:

• jeśli cena jest wyższa niż 100PLN to zastosuj rabat,
• jeśli użytkownik podał złe hasło to wyświetl powiadomienie o błędzie,
• jeśli gra została zakończona to pokaż wynik.

W większości popularnych języków programowania, takie mechanizmy wdrażamy za pomocą instrukcji warunkowych. Możemy je opisać prostym schematem:

JEŻELI (WARUNEK SPEŁNIONY) 
	TO WYKONAJ OPERACJĘ

Powyższa operacja zostanie wykonana tylko wtedy, gdy warunek został spełniony. Spotyka się też trochę bardziej rozbudowaną wersję:

JEŻELI (WARUNEK SPEŁNIONY) 
	TO WYKONAJ OPERACJĘ
W PRZECIWNYM WYPADKU
	WYKONAJ INNĄ OPERACJĘ

Tutaj mamy dwa rozgałęzienia: zostanie wykonana albo jedna, albo druga operacja. Zależy to od tego, czy warunek został spełniony.

Iteracja

W programowaniu często zachodzi konieczność powtarzania tej samej czynności. Akurat z tym komputery radzą sobie całkiem nieźle. Wyobraź sobie, że masz za zadanie wygenerować listę liczb całkowitych od 1 do 10000. Gdyby trzeba to zrobić ręcznie, to pewnie gdzieś w okolicach liczby 30, będziemy mieli dość. Na szczęście komputer zrobi to za nas w ułamku sekundy.

Iteracja to właśnie takie powtarzanie czynności. W praktyce realizujemy tą operację za pomocą pętli. Tak może wyglądać ogólny schemat pętli:

DOPÓKI (WARUNEK SPEŁNIONY)
	POWTARZAJ CZYNNOŚĆ

Zasada działania jest prosta. Powtarzamy daną czynność, tak długo, jak warunek jest spełniony. W pewnym momencie dojdziemy do wartości, która już nie spełnia warunku. I właśnie w tym momencie pętla jest przerywana. Powróćmy do naszego przykładu:

 1. Zacznij od wartości 1 i stopniowo zwiększaj ją o 1.
 2. Sprawdzaj na bieżąco wartość.
 3. Jeśli wartość osiągnie 10000 to przerwij działanie pętli.

Tak właśnie można by opisać pętlę, która generuje liczby od 1 do 10000.

Podsumowanie

Koncepcje, o których pisaliśmy w tym artykule, tworzą absolutny fundament programowania. Są to koncepcje uniwersalne, spotykane w niemal każdym języku. Ich znajomość jest niezbędna każdemu, kto zaczyna naukę programowania.

Niemal każdy program będzie korzystał ze zmiennych i będzie używał różnych typów danych. Każdy program musi też być napisany zgodnie z regułami składni danego języka. Bardzo często niezbędne też będzie użycie różnych struktur danych, wykorzystanie różnych operatorów czy wdrożenie mechanizmów instrukcji warunkowych. To podstawowa wiedza, od której nie da się uciec.