Это и есть основы программирования. Определить входные данные. Ввести переменные. Создать процессы, которые ведут к желаемому результату. Рассмотреть эти процессы как блок-схему, добавив при необходимости условные операторы и исключения. Если все идет хорошо, ввести входные данные, запустить программу и получить желаемый результат.
Это сильное упрощение чрезвычайно сложного занятия, но достаточно подробное для того, кто впервые сталкивается с программированием. Разбив процесс создания программы на составляющие, легче понять, с чего нужно начинать.
Языки программирования
Тут возникает еще одна трудность: компьютер не разговаривает так, как люди. В сущности, работа компьютера основана на переключении крошечных электронных переключателей. Если у компьютера нет какого-либо способа перевести наш человеческий язык в команды переключения электронных элементов, он не сможет выполнить нашу команду.
Именно для этого и предназначены языки программирования: они предлагают программисту конкретный способ объяснить компьютеру, когда нужно начинать работу, что делать и когда остановиться. Они также позволяют программисту определить входные данные, процессы, выходные данные и действия по завершению программы.
В каждом языке программирования определен свой способ написания команд, который называется синтаксисом. Синтаксис языка включает правила, которые компьютер использует для перевода строк программы в команды крошечным электронным переключателям.
Практически в каждом языке предусмотрен способ описания переменных, условных операторов и исключений. Детали разнятся, но суть одна и та же.
Думать как программист
Программисты часто обдумывают проблемы с помощью так называемого псевдокода: языка, напоминающего язык программирования, но недостаточно конкретного, чтобы его команды исполнял компьютер. Его можно рассматривать как эскиз. Псевдокод помогает обдумать процесс решения задачи.
В примере, описывающем поведение водителя за рулем, я использовал псевдокод. Если сесть в машину и вслух произнести: «КОГДА я поверну ключ зажигания, ТО двигатель запустится», — ничего не произойдет. Но это не значит, что мое утверждение бессмысленно. Оно представляет собой способ обдумать шаги, необходимые для разрешения проблемы или получения желаемого результата.
Вы можете использовать основные понятия программирования, которые мы только что рассмотрели, для создания набросков программ, позволяющих решить повседневные задачи.
Вот забавный способ проверить это на себе. Попросите приятеля помочь вам решить простейшую задачу под названием «сделать сэндвич». Единственное правило — приятель должен лишь точно выполнять ваши инструкции, не больше и не меньше. Он ничего не знает и все ваши указания воспринимает буквально.
Вы: Возьми хлеб.
Приятель: Я не понимаю, что такое «возьми».
Вы: Протяни руку туда, куда я скажу, и схвати его.
Приятель: Я не понимаю, что такое «рука».
Вы (вздыхая): Вот эта штука. (Вы указываете на руку приятеля.)
Приятель: Понял.
Вы: Протяни руку туда, куда я скажу, и схвати его.
Приятель: Я не понимаю, что такое «схвати».
Вы: Согни пальцы вот так. (Вы демонстрируете, сгибая и разгибая пальцы.)
Приятель: Понял.
Вы: Протяни руку к хлебу и схвати его.
Приятель: Я не понимаю, что такое «хлеб».
Вы: Вот эта штука, вот здесь! (Вы указываете на хлеб.)
Приятель: Понял.
Вы: Протяни руку к хлебу и схвати его.
Приятель: (Протягивает руку к хлебу, сжимает пальцы и разжимает. Хлеб остается на месте.)
Вы: ИДИОТСКАЯ ИГРА!!!
Это глупый пример, но именно так выглядит программирование, особенно в самом начале.
Компьютер, подобно вашему приятелю, не может понять то, что вы в точности не определили. Любой сложный процесс, который вы пытаетесь описать, нуждается в полном и однозначном определении.
Именно в этом и заключается сложность программирования: одна-единственная неточная или ошибочная команда делает всю программу нерабочей. В этом отношении программирование не терпит компромиссов — ваша программа либо корректная, либо некорректная. Точность нужна в каждой детали.
Компьютеру безразлично ваше очарование и чувство юмора. Если программа неполная или плохо написана, то ваше приложение зависнет, и вы потеряете данные. Или вы напишете баг: фрагмент неверного кода, который вызовет неожиданные и непредсказуемые последствия. Тут как в математике — либо работает, либо нет. Никто не поставит вам высокую оценку за усердие.
При всем при том в программировании не существует единственного, универсального решения поставленной задачи — так же как и в математике. Есть тысячи способов получить из ваших входных данных желаемый результат. Программист должен выработать конкретный подход на основании имеющихся в его распоряжении средств.
Привыкнув к тому факту, что компьютер не способен читать ваши мысли, вы постепенно учитесь давать инструкции, которые система может понять — точно так же, как вы учились точно определять термины и описывать простейшие действия приятелю в игре «Сэндвич», прежде чем отдавать сложные команды.
В чем особенность программирования интернет-приложений?
Теперь у нас есть рабочее определение программирования. Оно предельно упрощено, однако позволяет понять, что мы пытаемся сделать.
Как бы то ни было, меня не интересуют все разновидности программирования — я хочу писать программы работы с сайтами. Если вы когда-либо пользовались программами электронной почты, например Gmail, Hotmail, Yahoo Mail или любой другой, то понимаете, о чем идет речь. Эти программы выполняются в вашем интернет-браузере. Чтобы использовать их, не нужно загружать программное обеспечение в компьютер. Вы просто указываете нужный сайт в браузере и регистрируетесь. Можно приступать.
Это очень важное отличие программного обеспечения, которое выполняется локально, от того, что выполняется удаленно на интернет-сервере. Чтобы разработать интернет-приложение, необходимо сначала написать его, а затем протестировать, убедившись в его работоспособности. Весь процесс разработки и тестирования выполняется на вашем компьютере.
После того как программа заработала, вы посылаете ее на «рабочий» интернет-сервер, где к ней получают доступ другие люди. Пользователи интернета не могут зайти на ваш компьютер из сети, поэтому загрузка программы на интернет-сервер открытого доступа является необходимым условием, чтобы вашим приложением могли пользоваться другие.
Это значит, что процесс разработки делится на два основных этапа: локальное программирование плюс тестирование — и загрузку программы на удаленный рабочий сервер для реального применения. Я должен выяснить, что представляют собой оба этих этапа.
Из предыдущего опыта работы с HTML и CSS я сделал один вывод: эти языки «немые» в том смысле, что вы не можете заставить главную веб-страницу хранить какую-либо информацию.
Допустим, у вас есть файл веб-страницы, содержащий приветствие «Привет всем!» [6], и вы хотите заменить слово «всем» именем пользователя, который посещает страницу. Отличная идея, но главные веб-страницы не способны хранить информацию, которую можно впоследствии воспроизвести. Они просто воспроизводят текст из файла, а этот файл не позволяет себя изменять.
Это свойство описывается таким техническим термином, как состояние. Главные веб-страницы, созданные с помощью HTML и CSS, не запоминают состояние и поэтому называются ресурсами «без запоминания состояния». На веб-странице вы можете создать окно для ввода имени пользователя с кнопкой «Сохранить», но для сохранения этой информации необходимо предусмотреть для нее специальное место.
Вот почему интернет-приложения используют для сохранения информации два подхода: базы данных и куки-файлы.
Понятие базы данных лучше всего иллюстрирует стопка учетных карточек. Предположим, вы хотите создать адресную книгу, в которой указаны имя, номер телефона, адрес электронной почты, пол и возраст всех ваших друзей.
Каждый друг получает свою учетную карточку, в которой записывается информация о нем. Если кто-то из друзей, к примеру, меняет адрес электронной почты, вы можете стереть старую информацию с карточки и заменить ее новой. Взглянув на любую учетную карточку, вы видите всю информацию сразу.
Стопка учетных карточек аналогична базе данных. Каждая карточка в стопке называется записью. В базе данных у вас может быть столько записей, сколько вам нужно, однако в какой-то момент стопка может вырасти до таких размеров, что пользоваться ею будет неудобно. Нередко имеет смысл разделить стопку на несколько частей: например, друзья и родственники в одной части, коллеги — в другой.
