مفاهیم پایه برنامه نویسی به زبان ساده

مفاهیم پایه برنامه نویسی شامل بلوک‌های سازنده مشترک بین تمام زبان‌ها مانند متغیرها، انواع داده، ساختارهای کنترلی و توابع در کنار مفاهیم منطقی و پیشرفته‌ای مانند برنامه نویسی شیء گرا، مدیریت خطا و دیباگ‌کردن می‌شوند. ورود به دنیای پویای توسعه نرم‌افزار و رفتن به سراغ زبان‌های پیچیده برنامه نویسی بسیار هیجان انگیز است. ساخت اپلیکیشن‌های پر از جزئیات و شروع به انجام پروژه‌های بزرگ تجربه‌ای بسیار عالی‌ست. اما قبل از پرداختن به انجام وظایف پیچیده، بسیار مهم است که با مفاهیم پایه برنامه نویسی آشنا شده و در استفاده از آن حرفه‌ای شویم. این مسئله می‌تواند زیربنای محکم و کلیدی برای موفقیت‌های طولانی مدت در آینده شود. کلید تبدیل شدن به کدنویس حرفه‌ای در تسلط به مفاهیم پایه برنامه نویسی نهفته است.

در این مطلب از مجله فرادرس، درباره دلیل اهمیت بسیار زیاد مفاهیم پایه برنامه نویسی صحبت کرده‌ایم. سپس مزایای این مفاهیم و تاثیر آن‌ها در پیدا کردن مسیر آینده برای هر برنامه نویسی را بررسی کرده‌ایم. همچنین توضیح داده‌ایم که چرا درک و تسلط بر روی این مفاهیم برای استفاده از استعداد‌های توسعه نرم‌افزار بسیار مهم است.

مفاهیم پایه برنامه نویسی چه هستند؟

مفاهیم پایه برنامه نویسی، ایده‌ها و ابزارهای پایه‌ای‌اند که مبنای فرایند توسعه هر نرم‌افزاری را تشکیل می‌دهند. این مفاهیم شامل موارد فهرست شده در پایین هستند.

• متغیرها: فضایی از حافظه که برای نگهداری مقدار خاصی در برنامه تعریف می‌شود. متغیرها می‌توانند انواع مختلفی مانند اعداد، رشته‌ها و مقادیر Boolean را ذخیره کنند.
• انواع‌ داده: زبان‌های برنامه نویسی مختلف از انواع داده متنوع نیز پشتیبانی می‌کنند. اما به عنوان چند مورد از رایج‌ترین‌ موارد می‌توانیم از متغیرهای Integer و String و Boolean نام ببریم.
• ساختارهای کنترلی: این موارد برای کنترل کردن روند اجرای برنامه‌ها به کار برده می‌‌شوند. رایج‌ترین ساختارهای کنترلی شامل عبارت‌های شرطی If-Else، حلقه‌ها و عبارت‌های Switch هستند.
• توابع: تابع به بلوکی از کد می‌گویند که برای انجام وظیفه خاصی نوشته شده است. از توابع برنامه نویسی برای اجرای محاسبات ریاضی، کار با داده‌ها، تعامل با کاربران و غیره استفاده می‌‌شود.

موارد فهرست شده در بالا را مانند کاراکترهای زبان کدنویسی در نظر بگیرید. تسلط بر استفاده از این موارد هستند که به برنامه نویس برای طراحی و تولید برنامه‌های پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر کمک می‌کنند.

مفاهیم پایه برنامه نویسی مانند الفبا هستند. بدون شناخت حروف الفبا، ساختن کلمات، جملات و داستان‌ها ممکن نیست. به همین طریق، بدون درک این مفاهیم بنیادین برنامه نویسی، فرایند ساخت اپلیکیشن‌های بزرگ و برنامه‌های مورد نظر برنامه نویسان، مشکل می‌شود.

مفاهیم منطقی و پیشرفته تر برنامه نویسی

صرف نظر از اینکه کدام زبان برنامه‌نویسی را برای انجام پروژه‌های خود انتخاب کرده‌ایم. چند بلاک اصلی برای کدنویسی وجود دارند که در بخش بالا معرفی کردیم. اما مفاهیم منطقی و پیشرفته‌تری در برنامه‌نویسی نیز وجود دارند که در همه زبان‌ها شاید به شکل یکسانی ارائه نشده‌اند. هرچند لازم است که با این مفاهیم نیز آشنا باشیم. این موارد را در فهرست زیر معرفی کرده‌ایم.

• آرایه‌ها و حلقه‌ها
• برنامه نویسی شیء گرا
• مدیریت خطا
• دیباگ کردن

توجه: دیباگ کردن با مدیریت خطا دو حوزه مختلف هستند که در ادامه مطلب به صورت کامل توضیح داده شده‌اند. نباید این موارد را با یکدیگر یکسان در نظر گرفت.

آموزش مفاهیم پایه برنامه نویسی با فرادرس

آموزش مفاهیم پایه برنامه نویسی، اولین مرحله در حرفه‌ای شدن است. برنامه نویس‌های حرفه‌ای قبل از فراگیری تکنیک‌های پیشرفته بر روی این مفاهیم مسلط شده‌اند. یکی از روش‌های آموختن برنامه‌نویسی شرکت در کلاس‌های حضوری موسسات مختلف است. اما چنین کلاس‌هایی، به غیر از قدیمی بودن روش تدریس، هزینه‌های بالایی را هم بر دانشجویان تحمیل می‌کنند. احتمال وجود ضعف در استاد و کیفیت آموزش نیز وجود دارد. مهم‌تر اینکه چنین کلاس‌هایی دارای چهارچوب زمانی خاصی نیز هستند. به این دلیل معمولا اکثر افراد به‌خصوص افراد شاغل، موفق به استفاده از این کلاس‌ها نشده و زمان خود را از دست می‌‌دهند. به همین دلیل باید به دنبال جایگزین مناسبی برای کلاس‌های حضوری بود که زمان‌بندی مناسبت‌تر، هزینه مقرون‌به‌صرفه‌تر و کیفیت بالاتری داشته باشد.

• فیلم آموزش رایگان اصول و مبانی برنامه نویسی فرادرس
• فیلم آموزش برنامه نویسی اندروید دوره مقدماتی فرادرس
• فیلم آموزش مبانی برنامه نویسی، الگوریتم و فلوچارت با رویکرد حل مساله فرادرس
• فیلم آموزش برنامه نویسی C++‎ با فرادرس
• فیلم آموزش رایگان گیت Git، گیت هاب و گیت لب در فرادرس

در بخش بعدی مطلب به توضیح کامل مصداق‌های مفاهیم پایه برنامه نویسی پرداخته‌ایم.

توضیح مفاهیم پایه و پیشرفته برنامه نویسی

تسلط به موارد پایه در مهندسی نرم‌افزار بسیار مهم است. زیرا این موارد زیربنای اصلی تمام تکنیک‌های پیشرفته کدنویسی هستند که بعد‌ها خواهیم آموخت. پرداختن به تکنیک‌های پیشرفته بدون تسلط به این اصول مبنایی، مانند تلاش برای ساخت آسمان‌ خراش‌های بزرگ بدون استفاده از زیربنای محکم است. در هر حال، پروژه نهایی ساخته نخواهد شد.

در ادامه این بخش، مفاهیم منطقی و پایه برنامه نویسی را یک به یک بررسی کرده‌‌ایم.

متغیرها و انواع داده

متغیرها و انواع داده، جزو مفاهیم بنیادین در برنامه نویسی هستند. در WordPress از متغیر اغلب برای ذخیره داده‌ای استفاده می‌‌شود که متعلق به صفحه یا پست خاصی است.

در بیشتر زبان‌های برنامه نویسی، قبل از استفاده از متغیر، باید آن‌ را تعریف کنیم. تعریف متغیر شامل فرایندی است که نام متغیر و نوع داده قابل ذخیره‌سازی توسط آن را به برنامه می‌گوید.

برای مثال در زبان برنامه نویسی پایتون به شکل زیر، متغیر تعریف می‌کنیم.

در مثال بالا درباره تعریف متغیر Integer، عبارت age  نام متغیر را نشان می‌دهد و مقدار 30  به آن تخصیص داده شده است.

انواع مختلفی از داده شامل اعداد صحیح، اعداد با ممیز شناور، بولین‌ها و استرینگ در برنامه نویسی وجود دارند که می‌‌توان در متغیرها ذخیره کرد. هر نوعی دارای مجموعه مقادیر و عملیات مختص به خود است.

برای مثال، متغیرهای نوع عدد صحیح می‌توانند بخش صحیح اعداد مانند ۲۴- و ۱۰۰۰ را در خود ذخیره کنند. در حالی که نوع استرینگ در برنامه نویسی می‌تواند توالی از کاراکترهای تعریف شده را مانند «Hello, world!» ذخیره کند. در بعضی از زبان‌های برنامه نویسی می‌توانیم مقادیری از انواع‌ مختلف را به یکدیگر تبدیل کنیم. برای مثال می‌توان کاراکترهای رقمی رشته‌ای را به عدد صحیح تبدیل کرد و برعکس.

برنامه نویسان باید بتوانند متغیرهای مختلف را تعریف کرده و نوع داده مناسب را برای داده‌های آن‌ها مشخص کنند. هرچه که برنامه نویسان حرفه‌ای‌تر شوند، روش‌های بیشتری را برای کار بر روی داده‌ها با استفاده از انواع عملیات و ساختارهای داده می‌آموزند.

توابع و ساختارهای کنترلی

توابع و ساختارهای کنترلی دو بلوک مهم در کدهای برنامه نویسی هستند که به توسعه‌دهندگان برای نوشتن برنامه‌های پیچیده و قدرتمند کمک می‌کنند.

از ساختارهای کنترلی در وردپرس، اغلب برای مشخص کردن محتواهایی استفاده می‌شود که باید به کاربران نمایش داده شوند. برای مثال شاید بخواهیم از عبارت شرطی If-Else  برای بررسی اینکه آیا قبل از نمایش اطلاعات خاصی کاربر لاگین کرده است یا نه استفاده کنیم.

از توابع می‌توان برای ساده‌تر کردن و افزایش خوانایی کد‌ها استفاده کرد. همچنین می‌توانیم آرگومان‌های خاصی را به توابع ارسال کنیم. توابع از این آرگومان‌ها به عنوان مقادیر مورد نیاز خود در انجام وظایف محول شده استفاده می‌کنند. برای مثال، در زبان پایتون می‌‌توانیم با استفاده از سینتکسی مانند مورد زیر، تابع تعریف کنیم.

تابع بالا آرگومان x را می‌پذیرد. سپس مقدار مربع آن را محاسبه کرده و برمی‌گرداند.

ساختارهای کنترلی برای کنترل روند اجرایی برنامه به کار برده می‌شوند. این ساختارها به برنامه نویسان کمک می‌کنند که تصمیم بگیرند و کدها را با توجه به انواع شرایط خاص در پیش رو اجرا کنند. ساختارهای کنترلی رایج شامل عبارت‌ if-else ، حلقه‌ها و عبارت‌های Switch می‌شوند.

برای مثال ساختار عبارت if-else  در پایتون شبیه به مورد نمایش داده شده در کادر زیر است.

این کد بررسی می‌کند که آیا مقدار x بزرگتر از صفر است یا نه. در هر صورت پیغام متناسبی را نیز چاپ خواهد کرد.

درک توابع و ساختارهای کنترلی برای نوشتن برنامه‌هایی با توانایی حل مسائل دنیای واقعی ضروری است. ساختارهای کنترلی به برنامه نویسان برای نوشتن کدهایی کمک می‌کنند که با انواع سناریو‌های ممکن سازگار هستند. برنامه‌ها در طی روند اجرایی خود با موقعیت‌‌های مختلفی ممکن است روبه‌رو شوند. با استفاده از ساختارهای کنترلی، برنامه‌ها می‌توانند، برای هر موقعیت خاص، عکس‌العمل خاصی را پیش‌بینی و پیاده‌سازی کنند.

آرایه ها و حلقه ها

آرایه‌ها و حلقه‌ها دو مورد از مفاهیم مهم برنامه نویسی هستند که امکان کار بر روی مجموعه‌‌ای از داده‌ها را ممکن می‌کنند.

آرایه‌های برنامه نویسی

آرایه‌های برنامه نویسی به مجموعه‌ای از داده‌ها گفته می‌شود که در متغیر خاصی ذخیره شده‌اند. آرایه‌ها را می‌توان برای ذخیره‌سازی چندین مقدار مختلف از نوع یکسان استفاده کرد. مانند لیستی از اعداد یا لیستی از نام‌ها. در بسیاری از زبان‌های برنامه نویسی به سادگی می‌توان به اعضای آرایه به شکل مجزا با کمک ایندکس مربوط به هر عضو دسترسی داشت. برای مثال، در پایتون می‌توانیم آرایه‌ای مانند مورد نمایش داده شده در کادر زیر داشته باشیم.

کد بالا آرایه‌ای از اعداد ۱ تا ۵ را ساخته است. برنامه نویسان می‌توانند با استفاده از ایندکس به هر عضو به صورت مجزا دسترسی داشته باشند.

حلقه‌‌های برنامه نویسی

حلقه‌‌های برنامه نویسی برای اجرای بلوک از کد به صورت تکراری استفاده می‌‌شوند. حلقه‌ها دارای دو نوع اصلی زیر هستند.

• حلقه for
• حلقه while

حلقه for

از حلقه‌ for  برای پیمایش بر روی مجموعه‌ای از داده‌ها مانند آرایه استفاده می‌شود. برای مثال در زبان پایتون می‌توانیم برای پیمایش بر روی آرایه از ساختار حلقه‌ استفاده کنیم. در کادر زیر روش استفاده از حلقه برای پیمایش بر روی آرایه فرضی - تعریف شده در بالا - پیاده‌سازی شده است.

کد بالا، تمام اعداد درون آرایه numbers  را یک به یک بر روی صفحه نمایش چاپ می‌کند.

حلقه while

حلقه while  هم برای تکرار بلوکی از کدها استفاده می‌‌شود. اما شرط پایان تکرار در این حلقه رویدادن وضعیت خاصی یا برقرار بودن شرط مشخص شده است. برای مثال، در پایتون می‌توان تصمیم گرفت که بلوکی از کد تا زمانی کمتر بودن مقداری - مثل i - از مقدار دیگری - مثل 5 - تکرار شود. این مثال را نیز در کادر زیر کدنویسی کرده‌ایم.

کد بالا اعداد ۰ تا ۴ را در خروجی چاپ می‌کند.

درک آرایه‌ و حلقه برای کار با مجموعه داده‌ها در برنامه‌‌نویسی بسیار مهم است. این ساختارها به برنامه نویسان برای نوشتن کدهایی با توانایی مدیریت مقدار بسیار زیاد داده و اجرای وظایف تکراری به شکل کارآمد کمک می‌کنند.

برنامه نویسی شیء گرا

«برنامه نویسی شیء گرا» (Object-Oriented Programming | OOP) به نوعی الگو در برنامه نویسی گفته می‌‌شود. این الگوی برنامه‌ نویسی برای نمایش موجودیت‌ها و مفاهیم دنیای واقعی از اشیاء استفاده می‌کند. روش شیءگرایی برای سازمان‌دهی و ساختار بخشیدن به کدها بسیار قدرتمند است. شیءگرایی در بسیار از زبان‌های برنامه نویسی مانند جاوا، پایتون و ++C استفاده می‌شود.

OOP در WordPress به شکل گسترده‌ای برای توسعه پلاگین‌ها و تم‌ها به کار می‌رود. این پلاگین‌ها و تم‌ها به عنوان مجموعه‌ای از اشیاء رفتار می‌کنند که با یکدیگر و هسته وردپرس برای افزودن عملکرد‌های بیشتر به وب‌سایت در تعامل هستند.

شیء در برنامه نویسی به ساختار داده‌ای گفته می‌شود که شامل داده - به نام «صفات» (Attributes) - و متد است. متدها توابعی هستند که به طور خاص برای انجام کار بر روی اشیا قابل فراخوانی‌اند. OOP به برنامه نویسان برای نوشتن کدهای با قابلیت استفاده چندباره، ماژولار و مقیاس‌پذیر کمک می‌کند.

اصول اصلی برنامه نویسی شیء‌گرایانه شامل موارد فهرست زیر است.

• «کپسوله سازی» (Encapsulation): کپسوله سازی جزئیات درونی اشیا را از دید دنیای بیرون، مخفی کرده و فقط چیزهایی را نشان می‌دهد که برای تعامل با دیگر اشیاء ضروری است.
• «وراثت» (Inheritance): به عمل مربوط به ساختن کلاس‌های جدید بر اساس کلاس‌های موجود وراثت گفته می‌شود. در وراثت، کلاس‌های جدید ساخته شده تمام صفات و متدهای کلاس والد خود را به ارث می‌برند.
• «چندریختی» (Polymorphism): به استفاده از تابع یا رابط مجزایی برای نمایش چندین نوع شیء مختلف، چند ریختی یا پلی مورفیسم گفته می‌شود.

در برنامه نویسی شیء گرا، کلاس‌هایی را تعریف می‌کنیم که برای اشیاء مانند نقشه اولیه هستند. یعنی اینکه تمام اشیا از روی این کلاس‌ها ساخته خواهند شد. تمام کلاس‌ها در برنامه نویسی می‌توانند دارای صفات - متغیرهایی که داده ذخیره می‌کنند - و متد‌های - توابعی که قابل فراخوانی بر روی اشیاء هستند - مختص به خود باشند.

برای مثال، در کادر زیر کدهای مربوط به تعریف کلاس ساده‌ای را با زبان پایتون پیاده‌سازی کرده‌ایم.

در کد بالا کلاسی به نام Person  با دو صف name  و age  و متدی به نام say_hello  ایجاد شده است.

برنامه نویس‌ می‌تواند از روی این کلاس ساخته شده اشیاء مورد نظر خود را ایجاد کند. به این اشیاء، «نمونه» (Instance) نیز گفته می‌شود. در کادر زیر دو شیء یا نمونه از کلاس Person  ایجاد کرده‌ایم.

در کد بالا دو شیء مختلف را از روی کلاس Person  ایجاد کردیم. البته برای هر شیء مقادیر name  و age  مختلف هستند.

همچنین می‌توانیم متد تعریف شده در کلاس را برای استفاده توسط هر کدام از این اشیاء نیز فراخوانی کنیم.

شیءگرایی یکی از مفاهیم پیشرفته برنامه نویسی است. این مفهوم پیشرفته به نوعی از برنامه نویسی اشاره می‌کند که به وسیله آن در طراحی نرم افزار، به جای استفاده از توابع و منطق معمولی و خطی برنامه نویسی از داده‌ها یا اشیا استفاده می‌شود. با صرف نظر از زبانی که انتخاب می‌کنید، برای آشنایی با اصول کلی این تکنیک، بهتر است که مطلب جامع و کامل اصول برنامه نویسی شی گرا به زبان ساده را از مجله فرادرس مطالعه کنید.

مدیریت خطا

اهمیتی ندارد که کدهای خود را چقدر با دقت نوشته‌اید، هنوز هم امکان رویدادن خطا وجود دارد. «مدیریت خطا» (Error Handling) به عملیات کشف و برطرف کردن خطاهای برنامه گفته می‌شود.

در بیشتر زبان‌های برنامه نویسی، خطا‌ها را به عنوان استثناهای کدنویسی در نظر می‌گیرند. وقتی که حالت استثنایی روی می‌دهد، برنامه فرایند اجرای خود را متوقف کرده و پیغام خطا به کاربر نمایش می‌دهد.

برای مدیریت این استثناها، می‌توانیم از بلوک‌های کد try/except  استفاده کنیم. بلوک try  شامل کدی است که ممکن است با خطای استثنا روبه‌رو شود و بلوک except  شامل کدی است که استثنای احتمالی را مدیریت می‌کند.

برای مثال در زبان برنامه نویسی پایتون، می‌توان از بلوک try/except  مانند کادر زیر استفاده کرد.

کد بالا، تلاش می‌کند که عدد 1  را بر عدد 0  تقسیم کند. در نتیجه انجام این تقسیم در زبان پایتون خطای تقسیم بر صفر ZeroDivisionError  اعلام می‌شود. بلوک except  خطای رویداده را دریافت کرده و پیغام خطای مناسبی را برای آن چاپ می‌کند.

در زبان پایتون از چندین بلوک کد except  جدا از هم می‌توانیم برای مدیریت انواع مختلف استثناهای ممکن استفاده کنیم.

کد بالا سعی می‌کند که رشته hello  را به مقداری با نوع عدد صحیح تبدیل کند. انجام این کار باعث رویدادن خطای ValueError  می‌‌شود.

اولین بلوک except  برای گرفتن خطای ValueError  و چاپ کردن پیغام مناسب طراحی شده است. دومین بلوک except  بقیه انواع استثناهای ممکن را گرفته و پیغام خطای عمومی را در کنسول پایتون چاپ می‌کند.

درک مفاهیم و روش‌های مربوط به مدیریت خطا برای نوشتن برنامه‌های مستحکم و قابل اتکا مهم است. این مهارت به برنامه نویسان برای کشف و برطرف کردن خطا به بهترین شکل ممکن کمک می‌کند. در صورت نا آشنا بودن با این روش‌ها برنامه ممکن است دچار توقف ناگهانی شده یا پیغام‌های خطای نشان داده شده به کاربران، سردرگم کننده و نامرتبط باشند.

دیباگ کردن

دیباگ کردن به فرایندی گفته می‌شود که در طی آن خطاها پیدا شده و کدها یا منطق خراب برنامه تعمیر می‌شوند. وقتی که برنامه‌ای طبق روال مورد نظر رفتار نکرده یا خروجی‌های غلط و غیرمنتظره‌ای را برمی‌گرداند، برای شناسایی و اصلاح مشکلات دیباگ کردن ضروری می‌شود.

تکنیک‌ها و ابزارهای مختلفی وجود دارند که برای دیباگ کردن کدها به کار می‌روند.

1. عبارت‌های Print: افزودن عبارت‌های Print به کدها، به درک روش اجرا شدن برنامه و شناسایی جاهایی که مستعد بروز خطا هستند، کمک می‌کند.
2. «عیب‌یاب‌ها» (Debuggers): Debugger به ابزاری گفته می‌شود که به کمک آن، برنامه نویسان، کدها را به صورت خط‌ به‌ خط اجرا کرده و تغییرات درون متغیرها را بررسی می‌کنند. با این ابزار حالت درون برنامه را می‌توان در هر لحظه تحت نظر داشت.
3. Unit tests: «تست‌های یونیت» (Unit Tests)، به آزمایش‌های می‌گویند که به شکل خودکار، رفتار اجزا و واحدهای مشخصی از کد را به صورت جدا از دیگر بخش‌ها بررسی می‌کنند. نوشتن تست‌های یونیت خوب می‌تواند به برنامه نویسان کمک کند که خطاها را در اوایل کار شناسایی کرده و از اجرای صحیح‌تر برنامه نوشته شده مطمئن شوند.
4. مرور کدها: داشتن همکار اضافی که کدهای نوشته شده را مرور کند می‌‌تواند به دیباگ‌کردن سریع‌تر برنامه و شناسایی نواحی نیازمند ارتقا در کدها کمک کند. مرور کدها همچنین به برنامه نویسان کمک می‌کند که از برنامه نویسان حرفه‌ای‌تر یاد گرفته و مهارت‌های کدنویسی خود را ارتقا بدهند.

دیباگ کردن یکی از مهارت‌های ضروری برای هر برنامه نویسی است. گاهی اوقات دیباگ‌ کردن ممکن است خسته کننده و بسیار زمان‌بر شود، اما بعد از پیدا شدن و رفع مشکل برنامه، احساس بسیار خوبی را تجربه می‌کنیم.

بهترین الگوهای برنامه نویسی

یکی از زبان‌های بسیار مناسب برای شروع به یادگیری برنامه نویسی زبان پایتون است. تقریبا تمام مثال‌های این مطلب نیز با کمک کدهای این زبان نوشته شده‌اند. پایتون زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا و سطح بالا با دستورات قابل فهم برای انسان‌ است. این زبان برنامه‌نویسی با توجه به نزدیکی زبان آن به زبان انسان، فرایند یادگیری ساده و سریعی دارد. برای آموزش این زبان می‌توانید فیلم آموزش برنامه نویسی Python، دوره مقدماتی را از فرادرس مشاهده کنید. لینک مربوط به این فیلم را در پایین نیز قرار داده‌ایم.

فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

برای انجام برنامه‌نویسی به بهترین شکل ممکن، چه در زبان پایتون و چه در سایر زبان‌ها لازم است که از الگو‌های توصیه شده پیروی کنید. البته بعد از تسلط بر مفاهیم پایه برنامه نویسی و همزمان با مجرب شدن در این کار، روش کدنویسی خود را با توجه به تجربیات و ترجیحات شخصیتان توسعه خواهید داد.

اگرچه چند الگوی کلی وجود دارند که به عنوان بهترین روش‌های برنامه نویسی شناخته می‌‌شوند. رعایت این الگوها به برنامه نویسان برای نوشتن کدهای تمیزتر و با قابلیت نگهداری بیشتر کمک می‌کند. این الگو‌ها را در فهرست زیر نام‌برده و توضیح داده‌ایم.

1. کدهای شفاف و کوتاه بنویسید: کدهای نوشته شده باید به سادگی خوانده شده و قابل فهم باشند. هم برای خودتان و هم برای بقیه، زیرا در آینده ممکن است که شما یا دیگران دوباره به این کدها رجوع کنید.
2. برای متغیرها از اسم‌های با معنی استفاده کنید: از نام‌هایی برای متغیرها استفاده کنید که به شکل واضح هدف از نگهداری داده‌های آن متغیر را بیان کنند. از استفاده حروف الفبا به صورت تکی یا نام‌های مخفف و رمزنگاری شده‌ بپرهیزید. این نام‌های متغیرها در آینده برای خود برنامه نویس هم مفهوم نخواهند بود.
3. برای کدهای خود کامنت بنویسید: برای توضیح دادن کارهایی که کدهایتان انجام می‌دهند از کامنت استفاده کنید، به‌خصوص در بخش‌های پیچیده یا غیرشهودی.
4. از قواعد مربوط به ظاهر کدنویسی پیروی کنید: زبان‌های برنامه نویسی مختلف، قواعد و سبک‌های کدنویسی پذیرفته‌ شده‌ای در بین جامعه کاربری خود دارند. بسیار خوب است که کدهای خود را با توجه به این قواعد بنویسیم. قالب‌بندی و ساختار کدهای سازگار با قواعد مطرح شده، می‌تواند خوانایی و درک کدها را برای همه ساده‌تر کند.
5. کدهای خود را آزمایش کنید: کدهای نوشته شده را به طور کامل آزمایش کنید تا مطمئن شوید که این کدها در تمام شرایط ممکن، دقیقا رفتار مورد انتظار را نشان می‌دهند. از ابزارهای آزمایش خودکار و روش‌هایی مانند واحد‌های آزمایشی استفاده کنید. با این کارها بیشتر خطا‌ها در اوایل کار کشف شده و از استحکام و اتکاپذیری برنامه مطمئن می‌شویم.
6. کدها را بازسازی کنید: همین‌طور که به کدهای خود ویژگی‌های و عملکردهای جدید اضافه می‌کنید، کدهای شما رفته رفته پیچیده‌تر می‌شوند و فرایند نگهداری سخت‌تری خواهند داشت. بازبینی و بازسازی دوره‌ای کدهای نوشته شده باعث ساده‌سازی و سرراست‌تر شدن کدها می‌‌شود. همچنین مطمئن می‌شویم که کدها برای برطرف کردن نیازهایمان به خوبی کار می‌کنند.

با پیروی کردن از الگوهای کدنویسی بالا می‌توانیم کدهایی بنویسیم که فرایند درک، نگهداری و گسترش ساده‌تری دارند.

تمرینات مربوط به برنامه نویسی خوب باعث می‌شوند که راحت‌تر با دیگران همکاری کنیم. در نتیجه می‌‌توانیم در پروژه‌های اوپن سورس نیز مشارکت داشته باشیم.

دلیل اهمیت تسلط روی مفاهیم پایه برنامه نویسی چیست؟

یکی دیگر از مفاهیم پیشرفته برنامه نویسی الگوریتم‌‌ها هستند. الگوریتم، شالوده و بنیان اصلی حل هر مساله است. در زندگی روزمره با مسائل زیادی سروکار دارید که برای انجام آن‌ها قطعا باید مراحلی را به صورت منظم طی کنید. طراحی الگوریتم مناسب برای حل مسائل، نقش بسزایی در نوشتن کد برنامه‌نویسی دارد. برای آشنایی با این حوزه و آموزش کامل و حرفه‌ای این مفهوم پیش‌رفته می‌توانید فیلم آموزش مبانی برنامه نویسی درباره الگوریتم و فلوچارت با رویکرد حل مساله را از فرادرس مشاهده کنید. به منظور کمک به مخاطبین مجله لینک دسترسی به این فیلم را در پایین نیز قرار داده‌ایم.

در بخش اول آموزش، همیشه تمرکز بر روی کمک به دانشجویان برای ساخت زیربنای محکمی از مفاهیم برنامه‌ نویسی است. مهم‌ترین دلایل درک این مفاهیم را در فهرست زیر بیان کرده‌ایم.

• «پیچیدگی ناوبری» (Navigating Complexity): در فرایند توسعه نرم‌افزار، همه چیز می‌تواند بسیار پیچیده شود. به‌خصوص وقتی بر روی اپلیکیشن‌ها و سامانه‌های بزرگ کار می‌کنیم. درک موارد پایه به دانشجویان برای مدیریت مسائل سخت از طریق تجزیه آن‌ها به بخش‌های کوچک‌تر و قابل مدیریت و کشف راه‌حل‌های شفاف کمک می‌کند.
• «مهارت حل مسئله» (Problem-Solving Prowess): کدنویسی فقط درباره نوشتن کد نیست. بلکه به حل کردن مسائل جاری در دنیای واقعی مربوط می‌شود. آموزش مفاهیم پایه برنامه نویسی به دانشجویان برای تجزیه مسائل، پیدا کردن الگوها و ساخت راه‌حل‌های واضح و روشن کمک می‌کند. رسیدن به این مهارت نه تنها در کدنویسی مفید است بلکه در سایر بخش‌های زندگی هم تاثیر مثبت خود را نشان می‌دهد.
• «تقویت خلاقیت» (Enhancing Creativity): آموزش و پیروی از مفاهیم پایه برنامه‌ نویسی نه تنها به برنامه‌ نویسان محدودیت نمی‌دهد، بلکه آزادی عمل بیشتری هم برای آن‌ها فراهم می‌کند. چیزی مانند تسلط بر روی نت‌های موسیقی است. بعد از آشنا شدن با این نت‌ها می‌توانیم آهنگ‌های زیبا و منحصر به فردی خلق کنیم. به همین صورت با استفاده از دانش قوی درباره مفاهیم پایه برنامه‌ نویسی نیز می‌توانیم راه‌حل‌های نرم‌افزاری خلاقانه و مبتکرانه‌ای را طراحی و ایجاد کنیم.
• «پایگاه کد قوی» (Robust Codebase): پایگاه کد قوی مانند فونداسیون محکمی برای ساختمان است. این کدها پایداری و عمر طولانی برنامه ساخته شده را تضمین می‌کنند. ضعف در مفاهیم پایه برنامه نویسی منجر به رویدادن خطا، باگ و مشکلات مربوط به مقیاس‌پذیری می‌‌شود. با تسلط بر روی این مفاهیم اولیه می‌توانیم کدهای تمیز، کارآمد و قابل نگهداری بنویسیم که برای مدت طولانی بدون مشکل کار کنند.

برنامه نویسی مانند حل کردن معما است. مسئله‌ای به برنامه نویس داده می‌شود و او باید برای پیدا کردن راه حل آن فکر کند. بدون درک مفاهیم پایه، کار شبیه به حل کردن معما با زبانی است که متوجه آن نمی‌شویم. تکه‌های مختلف معما را شاید بتوان دید، اما روش چیدن این تکه‌ها برای حل کردن مسئله قابل کشف نیست.

آموزش اصول بنیادین برنامه نویسی به برنامه نویس ابزار مورد نظر برای حل مسئله را می‌دهد. این کار مانند داشتن نقشه و قطب‌‌نما قبل از ورود به هزارتوست. برنامه نویسی می‌تواند خودش را در زمان روبه‌رو شدن با چالش‌های سخت کدنویسی راهنمایی کند که مسائل بزرگ را به تکه‌های کوچک‌تر و قابل حل تجزیه کرده و در نهایت راه حل کلی مسئله را کشف کند.

در کدنویسی، کارآمدی بسیار مهم است. تصور کنید ساعت‌ها وقت بر روی مسائلی بگذارید که می‌توان در چند ثانیه آن‌ها را حل کرد. تسلط بر روی مفاهیم پایه به برنامه‌ نویس روش نوشتن کدهای کارآمد را می‌آموزد. چیزی شبیه به آماده کردن غذای خوشمزه‌ای با مواد اولیه کمتر و در زمان کمتر است. مهارتی که داشتن آن در دنیای سریع تکنولوژی بسیار حیاتی است.

مفاهیم پایه برنامه نویسی جعبه ابزار خلاقیت را به برنامه نویسان می‌دهند. چیزی شبیه به پالت نقاشی یا مجموعه نت‌های موسیقی است. با استفاده از این موارد پایه می‌توانید ایده‌های خود را به واقعیت تبدیل کنید. فرقی نمی‌کند که درحال ساخت وب‌سایت هستید، ساخت اپلیکیشن موبایل یا توسعه بازی، تنها محدودیت در پیش رو، خلاقیت شماست.

تکنولوژی با زبان‌ها و ابزارهای جدیدی که هر لحظه ظاهر می‌شوند، به صورت دائم درحال تغییر است. با یادگیری مفاهیم پایه کدنویسی، می‌توانید به سادگی خود را با این تغییرات سازگار کنید. چیزی مانند صبحت به زبان مادری و تصمیم به استفاده از گویش و لهجه جدید است. همیشه می‌توانیم به شکل موثری با دیگران ارتباط برقرار کنیم.

تا اینجای کار اهمیت تسلط بر مفاهیم پایه برنامه نویسی را بررسی کردیم. در بخش‌های بعدی مطلب به نحوه تاثیرگذاری این مفاهیم پایه در کاربردهای مربوط به دنیای واقعی پرداخته‌ایم. در ادامه می‌بینیم که این اصول چگونه به نوآوری در رشته‌های مختلف، شکل می‌دهند.

آموزش برنامه نویسی با فیلم های پروژه محور

دوره‌های آموزشی زبان‌های برنامه نویسی شامل مراحل و سطوح علمی مختلف می‌شوند. این دوره‌ها از مراحل مقدماتی مانند آشنایی با سینتکس، حلقه‌ها، انواع داده، عبارات شرطی و غیره گرفته تا مراحل پیشرفته‌ای مانند شی‌ءگرایی را شامل می‌شوند. معمولا اجرای تمرینات پروژه محور در سطوح پیشرفته جای می‌گیرد. پروژه‌هایی مانند طراحی سایت، طراحی مدل‌های هوش مصنوعی و ساخت اپلیکیشن‌های کاربردی، دوره‌هایی‌اند که هر کدام مهارت‌های مخصوص به خود را نیاز دارند. در اجرای بعضی از پروژه‌ها شاید لازم شود که حتی چند زبان برنامه‌نویسی و تکنولوژی مختلف را در کنار هم به کار ببریم. در فهرست زیر، چند مورد از فیلم‌های آموزش‌های پروژه محور برنامه‌نویسی توسط زبان‌های مختلف از فرادرس را معرفی کرده‌ایم.

• فیلم آموزش پیش بینی با الگوریتم های یادگیری ماشین در پایتون درباره پیش بینی نارسایی قلبی از فرادرس
• فیلم آموزش پروژه محور سی شارپ C#‎ درباره پیاده سازی سیستم مدیریت آتلیه در فرادرس
• فیلم آموزش پروژه محور اندروید استودیو درباره ساخت بازی Snake در فرادرس
• فیلم آموزش پروژه محور فلاتر Flutter درباره طراحی اپلیکیشن آب و هوا در فرادرس
• فیلم آموزش طراحی سایت خبری با Angular ،Node.js و MongoDB در فرادرس

در صورت تمایل با کلیک بر روی تصویر زیر، به فیلم‌های آموزشی بیشتری دسترسی خواهید داشت.

کاربردهای مربوط به دنیای واقعی

اهمیت استفاده از مفاهیم پایه برنامه‌ نویسی، فراتر از یادگرفتن نوشتن کد‌ها است. این مفاهیم در بسیار از حوزه‌های حرفه‌ای ضروری هستند. در فهرست زیر، چند مورد از نقش‌های این اصول را در کاربردهای مربوط به دنیای واقعی ارائه کرده‌ایم.

• توسعه اپلیکیشن‌ها و سایت‌های تحت وب: برای ساخت وب‌سایت‌های پاسخ‌گو و کاربرپسند، توسعه‌دهندگان وب نیاز به زیربنای محکمی درباره برنامه نویسی دارند. مفاهیمی مانند متغیرها، انواع داده و ساختارهای کنترلی در زمان طراحی و ساخت اپلیکیشن‌های تحت وب بسیار ضروری هستند.
• توسعه اپلیکیشن‌های موبایل: برای توسعه‌دهندگان برنامه‌های موبایل، درک مفاهیم پایه، تضمین می‌کند که اپلیکشن‌ کارآمد بوده، رابط کاربری پاسخ‌گویی داشته و وظایف خود را بر روی وسایل مختلف به خوبی اجرا می‌کند. این مفاهیم به بهترین استفاده از منابع محدود شده کمک می‌کنند. در نتیجه برای داشتن تجربه کاربری روان در برنامه‌های موبایل بسیار لازم هستند.
• علم داده: در علم داده، الگوریتم‌ها و توابع، کلید اصلی انجام وظایف هستند. وظایف موجود در این حوزه شامل ساخت مدل‌، تحلیل داده‌ها و استخراج بینش‌های معنی دار از دانش درک شده از روی داده‌ها می‌شوند. برداشت قوی از مفاهیم پایه برنامه نویسی، دانشمندان داده را قادر به کار بر روی مجموعه داده‌های بزرگ کرده و به آن‌ها برای به‌ کار بردن تکنیک‌های یادگیری ماشین به شکل موثری کمک می‌کند.
• توسعه بازی‌های کامپیوتری: با اینکه بعضی از زبان‌های برنامه نویسی، مناسب بازی سازی هستند، اما توسعه دهندگان این حوزه باید بر مهارت‌های پایه برنامه نویسی به شکل کلی برای ساخت بازی‌های تعاملی و تاثیرگذار از لحاظ گرافیکی تکیه کنند. توانایی طراحی و بهینه‌سازی کدها، تضمین می‌کند که بازی‌ها به شکل روان و بدون وقفه اجرا شوند. در نتیجه بازیکنان می‌توانند تجربه خوشایند و دلپذیری را بدست بیاورند.

کاربردهای این مفاهیم پایه در دنیای واقعی دری را به سمت فرصت‌های شغلی فراوان و ارزشمند باز می‌کنند. با مسلط شدن به این اصول چندکاره می‌توانیم زمینه موفقیت در حوزه‌های مختلف فن‌آوری را فراهم کنیم. در بخش بعدی مطلب به بررسی فرصت‌های شغلی در پیش‌روی برنامه نویسان حرفه‌ای پرداخته‌ایم.

فرصت های شغلی

اگر برای رسیدن به شغلی با فرصت‌های فراوان برنامه‌ریزی کرده باشیم، کلید رسیدن به این هدف، مهارت پیدا کردن در استفاده از مفاهیم پایه برنامه نویسی است. کمپانی‌های تکنولوژی، استارت‌آپ‌ها و شرکت‌های تجاری فعال در تمام صنایع به دنبال برنامه نویسان حرفه‌ای می‌گردند. آموزش مفاهیم پایه برنامه نویسی به ما برای بازکردن گزینه‌های شغلی متنوع کمک می‌کند. از این جمله می‌توان به توسعه برنامه‌های تحت وب، تحلیل داده و هوش مصنوعی اشاره کرد.

فیلم آشنایی با شغل برنامه نویس – وظایف، فرصت ها و بازار کار (رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

در دنیای امروز، خودکار‌سازی صنایع و هوش مصنوعی درحال تغییر دادن دنیای کار هستند. در این شرایط دانستن اصول برنامه نویسی، مزیت بسیار بزرگی به حساب می‌آید. در دنیایی که مهارت‌های دیجیتالی بیشترین تقاضا‌ را دارند، داشتن این توانایی‌ها اشخاص را بسیار ارزشمند می‌کند. با داشتن این مهارت‌ها، امنیت شغلی به شکل ساده‌‌ای فراهم شده و افراد برای کلنجار رفتن با چالش‌های موجود در بازار کار احساس راحتی بیشتری می‌کنند.

جمع‌بندی

در این مطلب، چند مورد از مهمترین مفاهیم پایه برنامه نویسی را از قبیل بهترین الگوهای برنامه‌ نویسی، پوشش داده‌ایم. برنامه نویسی می‌تواند چالش‌آمیز و پیچیده باشد. اما هنوز به عنوان یکی از ابزارهای شگف‌انگیز برای حل کردن مسائل، خودکار‌سازی وظایف و ساخت تکنولوژی‌های جدید شناخته می‌شود. چه اینکه برنامه نویس تازه‌کاری باشید یا مجرب، همیشه چیزهای بیشتری برای یاد گرفتن و کشف کردن وجود دارند.

فیلم مجموعه آموزش برنامه نویسی – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

در این مطلب از مجله فرادرس با مفاهیم پایه برنامه نویسی به زبان ساده آشنا شدیم. ابتدا مهم‌ترین مفاهیم پایه را نام‌ برده و یک به یک آن‌ها را معرفی کردیم. سپس بهترین الگوهای برنامه نویسی را نیز مطرح کردیم. در نهایت هم به بررسی دلایل اهمیت مفاهیم پایه برنامه نویسی و انواع کاربردهای آن‌ها در کنار فرصت‌های شغلی پیش‌روی برنامه نویسان پرداخته‌ایم.