Autor:Codenga29.03.2024

Umiejętność programowania otwiera nieograniczone możliwości tworzenia, rozwoju oraz innowacji. W tym przewodniku poznasz fundamenty programowania, najważniejsze koncepcje programistyczne oraz najważniejsze techniki pracy programisty. Dowiesz się także jak rozpocząć naukę programowania.

1. Podstawy programowania

Programowanie to sztuka pisania instrukcji, które komputer może zrozumieć i wykonać. Jak pewnie wiesz, są różne języki programowania. Różnią się one zastosowaniami oraz technicznymi szczegółami. Każdy język posiada swoją składnię, która określa zestaw dostępnych reguł. Nauka programowania przypomina więc nieco naukę języka obcego: trzeba na początku opanować najważniejsze słowa oraz reguły tworzenia wypowiedzi.

Większość popularnych języków opiera się na tych samych fundamentach. I to właśnie od tych fundamentalnych koncepcji rozpoczniemy nasz przewodnik.

Zmienne, typy danych i operatory

Zmienne to pojemniki do przechowywania wartości. Przykładowa zmienna wygląda tak:

x = 10

Mamy zmienną o nazwie x, która przechowuje wartość 10. Dzięki tej konstrukcji, możemy łatwo się odwoływać się do wartości i wykonywać na niej różne operacje.

Mamy też różne typy danych. Zmienne mogą przechowywać liczby całkowite, wartości logiczne (prawda/fałsz), tekst itp.

W językach programowania często się używa tzw. operatorów. To specjalne znaki, za pomocą których wykonujemy różne operacje. Przykłady:

• ==(podwójny znak równości) to operator sprawdzający czy dwie wartości są równe
• + (plus) to operator sumujący dwie wartości
• > (znak większości) to operator sprawdzający czy wartość po lewej jest większa od wartości po prawej.

Instrukcje warunkowe i pętle

W programowaniu często używamy instrukcji warunkowych - dzięki nim programy mogą podejmować decyzje. Instrukcja warunkowa działa na prostej zasadzie: jeśli warunek jest spełniony to wykonaj akcję A, jeśli warunek nie jest spełniony to wykonaj akcję B. Przykład instrukcji warunkowej:

if x == 10 {
    print(“Warunek spełniony)
}

Ta instrukcja wyświetli komunikat “Warunek spełniony” tylko wtedy, gdy wartość zmiennej x jest równa 10 (zwróć uwagę na użycie operatora porównania!).

Komputery dobrze sobie radzą z wykonywaniem powtarzalnych czynności. W programach takie czynności można zrealizować za pomocą pętli. Jest to konstrukcja, która powtarza wskazaną przez nas czynność:

for (let x = 0; x < 5; x++) {
 print(x)
}

Powyższa pętla wygeneruje wartości od 0 do 4. Można też stworzyć pętlę, która będzie pracować tysiące czy miliony razy.

Funkcje i procedury

Często w programowaniu używamy funkcji oraz procedur. Różnice pomiędzy funkcjami a procedurami opisaliśmy w tym artykule. Funkcja to fragment programu, którego możemy używać wielokrotnie - dzięki temu praca programisty jest łatwiejsza. Tak wygląda przykładowa funkcja:

moja_funkcja(a, b) {
return a + b
}

Powyższa funkcja przyjmuje dwa parametry (a, b) i zwraca ich sumę. Taką funkcję definiujemy jeden raz i potem można z niej korzystać wiele razy.

2. Struktury danych i algorytmy

Struktury danych

Struktury danych to ważna część programowania. Jest to sposób, w jaki przechowujemy zestawy danych w programie. Mamy różne popularne struktury: lista, kolejka, stos, drzewo. Każda z nich posiada swoje zalety oraz wady. Doświadczony programista wie, jaka struktura danych będzie optymalna w danej sytuacji.

Algorytmy

Algorytm to zestaw kroków prowadzących do rozwiązania problemu. Wyobraź sobie, że chcesz dodać dwie liczby. Zapiszmy to w formie kroków:

1.Pobierz wartość liczby a oraz b

2.Zsumuj wartość a oraz b

3.Wyświetl wynik na ekranie

W realnych programach algorytmy są oczywiście bardziej złożone. Przykłady: algorytmy sortujące, algorytmy wyszukujące, algorytmy rozpoznające obiekty na obrazkach, algorytmy obliczające stan konta itd.

Jedną z kluczowych cech dobrego programisty jest znajomość kluczowych zasad projektowania algorytmów. To fundamentalna umiejętność w tej branży. Programowanie w dużym stopniu polega właśnie na pisaniu różnych algorytmów.

Grafy i algorytmy grafowe

Być możesz kojarzysz z matematyki pojęcie grafu. Takie grafy oraz algorytmy grafowe to istotna część współczesnych programów. Dzięki nim możemy zaplanować optymalne trasy, optymalizować logistykę czy przechowywać powiązane ze sobą informacje. Może nie jest to temat dla zupełnie początkujących programistów, jednak wartość mieć świadomość, że coś takiego istnieje i pełni ważną rolę.

Rekurencja

Możesz czasem spotkać się z pojęciem rekurencji. Funkcja rekurencyjna, to specjalna funkcja, która wywołuje samą siebie. W niektórych sytuacjach jest to dobry sposób na optymalne rozwiązanie programistycznego problemu. Więcej na temat rekurencji znajdziesz w tym artykule.

3. Paradygmaty programowania

Paradygmat programowania to sposób w jaki podchodzimy do projektowania oraz analizowania programu. Można by powiedzieć, że jest pewien styl pisania programu.

Programowanie imperatywne oraz deklaratywne

Możemy podzielić programowanie na dwie główne grupy: programowanie imperatywne oraz deklaratywne. Programowanie imperatywne przypomina prowadzenie komputera za rękę: mówimy mu krok po kroku co ma zrobić. Z kolei w programowaniu deklaratywnym skupiamy się bardziej na wyniku, na tym co chcemy osiągnąć, bez wnikania w szczegółowe kroki.

Popularne paradygmaty programowania

W programowaniu obiektowym cała struktura programu jest zbudowana z klas oraz obiektów. Takie podejście pozwala łatwo odwzorować struktury z otaczającego nas świata. Wyobraź sobie obiekt Artykuł. Posiada on pewne właściwości: tytuł, autor, treść. Posiada on też pewne zachowania: publikacja, aktualizacja itp. To jest właśnie przykład obiektowego myślenia

Bardzo popularne jest też funkcyjne podejście do programowania. Zamiast klas i obiektów, mamy funkcje czyli małe, niezależne bloki kodu. Takie podejście pozwala budować strukturę programu z mniejszych “klocków”.

Są też inne paradygmaty np. programowanie oparte na zdarzeniach. Jest powszechnie używane w aplikacjach, które muszą odpowiednio reagować na zdarzenia wywołane przez użytkownika.

4. Interakcja z użytkownikiem

Nawet najprostszy program ma jakieś wejście oraz wyjście. Dzięki temu, potrafi on przyjąć jakieś dane, dokonać na nich operacji oraz zwrócić nam wynik.

Graficzne interfejsy użytkownika

Programy mogą też być bardzo rozbudowane i oferować nieograniczoną interakcję z użytkownikiem. Budowanie interfejsu graficznego (GUI) dla takiego programu to spore wyzwanie. Wiele popularnych języków programowania posiada narzędzia, które w pewnym stopniu to zadanie ułatwiają. Często mają one formę tzw. bibliotek albo frameworków, które oferują gotowe do użycia elementy interfejsu użytkownika (przyciski, formularze, menu itp.)

5. Bazy danych

Podstawy baz danych i języka SQL

Większość programów musi gdzieś zapisywać dane. Baza danych to po prostu uporządkowany zestaw takich danych. Mamy różne typy baz danych: relacyjne, grafowe, NoSQL itd. Każdy z nich ma swoje plusy, minusy oraz typowe zastosowania.

Najbardziej powszechne są bazy relacyjne, oparte na języku SQL. Większość początkujących programistów rozpoczyna od nich swoją przygodę z bazami danych

Podstawowe operacje na danych

Za pomocą języka SQL możemy pisać tzw. zapytania do bazy danych. Wyróżniamy cztery podstawowe operacje:

• Tworzenie (Create)
• Odczytywanie (Read)
• Aktualizację (Update)
• Usuwanie (Delete)

Te cztery operacje tworzą akronim znany jako CRUD. Jeśli będziesz kiedykolwiek pracować z bazą SQL, to na pewno się z tym skrótem spotkasz.

6. Rozwój oprogramowania

Dobry programista zna techniki, które umożliwiają pracę z sposób zorganizowany. Zna też techniki, które pozwolą mu tworzyć programy wolne od błędów.

Debugowanie i testowanie

Debugowanie to proces wyszukiwania oraz naprawiania błędów w programie . Z kolei testowanie poprawia jakość kodu i daje nam pewność, że program działa zgodnie z oczekiwaniami. Są różne metodyki testowania, używane na różnych etapach pracy nad programem.

Zarządzanie projektem

Programowanie to często praca zespołowa. Niektóre programy są tak złożone, że ich rozwój wymaga pracy setek albo i tysięcy osób. Dlatego olbrzymiego znaczenia nabierają metodyki oraz narzędzia do zarządzania projektami.

Dokumentacja i komentarze

Kod programu musi być czytelny dla komputera. Ale powinien być też czytelny dla ludzi. Dobry programista dba o właściwą dokumentację napisanego przez siebie kodu. Pisze regularnie komentarze, które objaśniają poszczególne fragmenty kodu programu. W przypadku pracy zespołowej, jest to po prostu niezbędne. Napisany przez nas kod, może być za pół roku modyfikowany przez innego programistę. Dlatego powinien być on czytelny, zrozumiały i dobrze opisany.

7. Bezpieczeństwo i optymalizacja

Tworzenie bezpiecznego oprogramowania

Nasze współczesne życie opiera się na aplikacjach oraz cyfrowych usługach. Dlatego tak ważne jest bezpieczeństwo. Wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z wrażliwymi danymi,techniki tworzenia bezpiecznych aplikacji nabierają szczególnego znaczenia. Są pewne fundamentalne zasady:

• Użycie szyfrowanej transmisji danych opartej na HTTPS
• Dbanie o bezpieczeństwo haseł
• Stosowanie praktyk zwiększających odporność programu na ataki
• Regularne aktualizowanie oprogramowania
• Edukowanie użytkowników w kwestiach związanych z bezpieczeństwem

Optymalizowanie i wydajność

Dobra aplikacja powinna być wydajna, szybka i niezawodna. Dobry programista powinien więc znać techniki optymalizacji kodu. Powinien wiedzieć jak pisać wydajne algorytmy i jak zapewnić nieprzerwany dostęp do programu. Nie jest sztuką napisanie programu, tak aby jakoś działał. Sztuka polega na tym, aby działał on szybko, wydajnie i niezawodnie.

8. Narzędzia i środowiska programistyczne

Programista, oprócz znajomości języka, potrzebuje także pewnych narzędzi. Do pisania kodu potrzebujemy edytora. Na rynku są dostępne różne rozwiązania: darmowe oraz płatne. Często używa się określenia IDE czyli Zintegrowane Środowisko Programistyczne. Jest to kompletny zestaw narzędzi do pisania programów: edytor, debugger, kompilator.

System kontroli wersji

Projekty programistyczne często składają się z setek plików. Do tych plików wprowadza się tysiące różnych zmian. Aby nad tym zapanować, potrzebne jest specjalne narzędzie, znane jako system kontroli wersji. Najpopularniejsze narzędzie tego typu to Git.

Dzięki Git można łatwo śledzić zmiany w plikach programu, można je wycofywać, przywracać itd.. Można też łatwo łączyć zmiany dokonane przez różnych programistów. Dzięki temu możliwa jest praca zespołowa.

Środowiska wirtualne i konteneryzacja

Co zrobić, aby każdy programista w zespole miał do dyspozycji identyczne środowisko pracy? Rozwiązaniem jest konteneryzacja. Dzięki niemu, aplikacja może być spakowana razem ze środowiskiem niezbędnym do jej uruchomienia.

Rozwiązuje to dwa problemy: przeniesienie programu z lokalnego do produkcyjnego środowiska oraz zapewnienie identycznego środowiska pracy dla wszystkich programistów w zespole.

9. Specjalizacje w programowaniu

W programowaniu mamy różne specjalizacje i różne umiejętności niezbędne w danej specjalizacji.

Programowanie webowe

Programowanie webowe (internetowe) obejmuje tworzenie aplikacji działających na serwerze i w przeglądarce internetowej. Czasami takiego programistę określamy jako Web Developer. Ta specjalizacja często jest dzielone na dwie nisze:

• Back-end Developer to programista, który pisze aplikacje działające na serwerze.
• Front-end Developer to programista, który pisze aplikacje działające w przeglądarce.

Popularne w programowaniu webowym języki programowania obejmują HTML, CSS, JavaScript, C#, Java.

Programowanie mobilne

Ta dziedzina obejmuje tworzenie aplikacji na telefony z systemem Android oraz iOS. Popularne języki w tej dziedzinie to Kotlin, Java, Swift.

Analiza danych i uczenie maszynowe

Popularność tego działu programowania dosłownie eksplodowała w ostatnich latach. Mówimy tu o takich dziedzinach jak Machine Learning, przetwarzanie danych czy pisanie algorytmów AI. Często używa się tu języka Python.

Programowanie gier

Kolejna popularna nisza to tworzenie gier. Gry bywają dość wymagające jeśli chodzi o umiejętności programistyczne. Dlatego jest to dziedzina, w której można znaleźć sporo pasjonatów zafascynowanych swoją pracą. Są też pewne narzędzia ułatwiające pracę przy tworzeniu gier.

10. Rozwój osobisty i komunikacja

Programowanie rozwija w szybkim tempie i wymaga ciągłego doskonalenia umiejętności. Branżowe serwisy, blogi, dokumentacje techniczne - to są podstawowe źródła zdobywania nowej wiedzy.

Praca zespołowa w programowaniu

Jak już wiesz, programowanie to zazwyczaj praca zespołowa. A sukces każdego zespołu jest uzależniony od właściwej współpracy. Dlatego programowanie obejmuje również umiejętności miękkie. Pracując w zespole, musisz współpracować z innymi osobami i właściwie odbierać krytykę swojej pracy. Te umiejętności są ważniejsze od znajomości narzędzi czy języków programowania.

Kontakty i społeczność

Ważne jest także budowanie sieci kontaktów, udział w dyskusjach i dzielenie się wiedzą. Dobra sieć kontaktów może Ci bardzo pomóc w zdobyciu albo zmianie pracy.

11. Nauka programowania

Programowanie to złożona dziedzina, wymagająca sporej wiedzy. Dlatego nauka programowania wymaga dobrego planu. Nie da się tego opanować z dnia na dzień. Dobry plan i konsekwencja w działaniu to podstawa sukcesu. Na pewno trzeba mieć sporo cierpliwości i samozaparcia.

Metody nauki programowania

Są różne sposoby na naukę programowania: podręczniki, video, studia, kursy itp. Nie ma rozwiązań idealnych, bo skuteczność danej metody zależy od Twoich możliwości oraz preferencji. Pomyśl o tym, jaki sposób nauki Tobie odpowiada najbardziej.

Praktyka i ćwiczenia

Programowanie to praktyczna dziedzina, w której duże znaczenie mają Twoje realne umiejętności. W dużym skrócie, plan na naukę wygląda tak:

1. Opanuj podstawy języka programowania
2. Zacznij ćwiczyć i pisać programy
3. Wybierz specjalizację, która Cię interesuje
4. Poznaj najważniejsze narzędzia i technologie używane w danej specjalizacji
5. Ćwicz jeszcze więcej
6. Zacznij się przygotowywać do pierwszej rozmowy rekrutacyjnej.

Jak widzisz bardzo ważne jest ćwiczenie swoich umiejętności. Od początku staraj się rozwiązywać problemy programistyczne: pisz proste algorytmy i twórz proste programy. Cały czas myśl o tym, jak możesz poćwiczyć i rozwinąć swoją wiedzę.

I najważniejsze - nie poddawaj się! Potraktuj nieudane rozmowy rekrutacyjne, jako okazję do wyciągnięcia wniosków. Uzupełniaj braki w wiedzy i próbuj jeszcze raz. Powodzenia!