¿Qué significa una sintaxis de programación generosa?
¿Por qué las computadoras son tan poderosas que pueden entender el lenguaje humano? Hasta que leí el libro "Programación del pensamiento para todos", que respondió a mis dudas y comprendió el principio de funcionamiento de las computadoras. Todas estas funciones son inseparables del diseño de programación de los programadores. Cuando se trata de programación, la gente siempre piensa en programadores sentados frente a la computadora, escribiendo una larga lista de códigos misteriosos. De hecho, la programación encarna la inteligencia humana.
En el libro "Programming Thinking for Everyone", se explica la historia de las computadoras, cómo funciona el sistema binario y cómo crear pensamiento de programación. La programación informática requiere lógica, razonamiento y matemáticas. El pensamiento programado puede mejorar las habilidades de pensamiento y resolver problemas de forma creativa.
Aprender a pensar en programación no se trata de dominar las habilidades de codificación, sino de aprender una forma de pensar para resolver problemas. Este libro tiene cuatro capítulos: aprender a pensar en programación; aprender lenguajes de programación; seguir trabajando duro.
El autor de este libro, Jim Christian, es un conocido experto británico en educación tecnológica y un experto en programación. Recibió el Premio a la Excelencia en Programación del Dr. Dobb.
Veamos cómo las computadoras leen el lenguaje humano y cómo usamos el pensamiento de programación para resolver problemas.
Características de los ordenadores.
Computadora se refiere a un dispositivo electrónico que puede recibir, convertir y almacenar información, y luego generar la información en una forma determinada.
Las computadoras vienen en varias formas: teléfonos móviles, tabletas, computadoras de escritorio y portátiles. Aunque la apariencia es diferente, la estructura interna es similar e incluye: placa base, red, dispositivos de entrada y salida, memoria externa, memoria de acceso aleatorio y microprocesador.
El microprocesador es lo que la gente suele llamar unidad central de procesamiento o CPU. Es el cerebro del ordenador y es el responsable de procesar el trabajo "pensante".
Dentro del microprocesador, hay miles de interruptores esperando la llegada de señales eléctricas, que se generan en forma de números binarios mediante la conmutación de canales y puertas. Cuantos más núcleos tenga un microprocesador, más instrucciones podrá ejecutar por segundo.
Programar consiste en traducir pensamientos e ideas humanos a un lenguaje digital binario que la computadora pueda entender y traducirlo en acciones que la computadora necesita realizar.
El lenguaje de las computadoras: binario.
Toda la entrada y salida en la computadora se logra codificando y decodificando innumerables números binarios compuestos por 0 y 1, y convirtiéndolos en códigos que la computadora pueda reconocer.
El número binario es 1679, que fue inventado por el genio alemán Leibniz. El binario es un método de conteo que utiliza sólo dos números, 0 y 1, porque las computadoras sólo pueden reconocer códigos que constan de 0 y 1.
Los números 0 y 1 son responsables de encender los transistores en la computadora. 1 significa encendido y 0 significa apagado. Las personas controlan los interruptores de los transistores dentro de la computadora para guiar la corriente en la dirección correcta e implementar operaciones del programa para operar la máquina de contar.
La aritmética común en nuestro trabajo y vida es el sistema decimal, es decir, 1 por cada 10. La regla binaria de la computadora es el 1 binario. 1 y 0 son el lenguaje que la computadora puede entender y representan encendido y apagado, sí y no, verdadero y falso.
En binario, el número 1 está representado por 1; el número 2 es 10; el número 3 es 11; el número 4 es 100;
Si usas el sistema decimal, solo podrás contar hasta 10 con las dos manos, pero si usas el sistema binario, podrás contar hasta 31 con una mano.
Si usas las dos manos, puedes contar hasta 1023, porque en binario, el último dedo tiene el doble del valor del dedo anterior. El dedo meñique de una mano representa el 16, el pulgar de la otra representa el 32, el dedo índice representa el 64, el dedo medio representa el 128, el dedo anular representa el 256 y el meñique representa el 512.
Este juego es divertido y puede ejercitar el pensamiento innovador y el pensamiento lógico.
Los números binarios también se pueden usar para representar las 26 letras en inglés. El número 1 representa A; b usa 10; c usa 11;...
Si este conjunto de información. : 10001010011001111, Se escribe "Hola".
El lenguaje informático presta atención a la gramática y al contexto. Una coma y una letra pueden cambiar el significado de una oración completa. Se puede decir que una pequeña diferencia supone una gran diferencia.
Los lenguajes de programación informática han pasado por tres etapas: lenguaje de máquina, lenguaje ensamblador y lenguaje de alto nivel. Hay más de 100 lenguajes de programación en el mundo, pero sólo entre 10 y 15 se utilizan habitualmente. A continuación se muestran algunos lenguajes de programación.
Algoritmo
Un algoritmo es una serie clara de instrucciones ejecutadas en un orden establecido para completar una determinada tarea. Cuanto más específicas e inequívocas sean las instrucciones del algoritmo, menos probable será que se produzcan errores cuando se ejecuten las instrucciones.
Por ejemplo, dejamos que un robot llamado Xiaozhi hiciera la cama.
Debido a que Xiaozhi no comprende el método de "hacer la cama", nuestros requisitos para ordenar son: ordenar edredones, mantas y almohadas, por lo que nuestras instrucciones deben ser específicas y claras.
1. Coloca el edredón sobre la cama.
2. Extiende la manta uniformemente sobre el edredón.
3. Coloca la almohada sobre la manta.
Los algoritmos son como recetas de cocina, son comandos que el ordenador debe ejecutar. Echemos un vistazo y demos al robot una pequeña instrucción para que haga un sándwich con queso.
Verás, en los pasos anteriores, la descripción es muy específica, incluyendo cómo sostener el cuchillo y la dirección del filo. De hecho, también puede ser específico del ángulo del cuchillo y de la velocidad de aplicación de la mantequilla.
En los pasos 7 a 10, las instrucciones incluyen el tiempo para aplicar mantequilla. Debido a que Xiaozhi no sabe cuánta mantequilla es suficiente, el programador necesita unos tres segundos para estimarla.
Comunicación
El diseño de lenguajes de programación debe ser conveniente y eficiente. Al escribir algoritmos, se deben requerir muchas instrucciones específicas, lo que no solo resulta engorroso sino también repetitivo. Para evitar instrucciones repetidas, en programación podemos usar bucles para procesar algunas instrucciones básicas para simplificar el programa.
Por ejemplo, si le pedimos al robot Xiaozhi que camine 10 pasos, debemos decirle "camina 10 pasos por mí" 10 veces. Estas instrucciones no sólo son engorrosas, sino también propensas a errores en términos de frecuencia. La solución es utilizar un bucle: "Da 10 pasos hacia mí".
Un bucle es una estructura que ejecuta instrucciones repetidas hasta que finaliza el proceso. Hay dos tipos de bucles: bucles de conteo y bucles condicionales.
El período de conteo es un período controlado por el número de veces, al que se le llama período. Independientemente del resultado, un bucle for siempre repite las instrucciones.
Los bucles condicionales controlan el número de bucles a través de las condiciones. Este es el bucle While.
Usar un bucle en el algoritmo y modificar una oración puede duplicar la carga de trabajo de programación y lograr el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.
Por ejemplo, en las instrucciones del programa sándwich, podemos utilizar bucles para mejorar la eficiencia. Después del paso 10, agregue una instrucción más: repita los pasos 1-10 anteriores. De esta forma, el robot trabajará repetidamente, pero se producirá un bucle infinito. El robot trabajaba según las instrucciones, untando mantequilla a rebanadas de pan hasta que se le acababa el pan y finalmente el programa fallaba.
Para evitar este defecto, debemos arreglar el programa, modificar el paso 11 y repetir los pasos 1-10 anteriores hasta que ambas rebanadas de pan estén untadas con mantequilla. Esto añade una condición específica que hace que el funcionamiento del robot sea más perfecto.
Variable
Las variables se encuentran a menudo en la programación. Una variable es como un cuadro etiquetado con el nombre y el valor de la variable.
A menudo se encuentran variables en los videojuegos, como cuántas vidas le quedan a un personaje del juego. El número de vidas es una variable.
Nuestro cuerpo humano también tiene variables, como la longitud del cabello, los cambios de altura y peso, y la edad.
Juguemos a adivinar la edad.
En este juego, la edad del programa es adecuada para personas de cualquier edad. La edad de la persona es el nombre de la variable y el valor de la edad es el valor de la variable. Se puede escribir como: ((edad×2 1)×5 5)×10-100 = =edad.
Después del cálculo, el resultado final de la fórmula de la izquierda es 100 veces la edad. Si tachas los dos últimos ceros, es tu edad. Este juego hace magia matemática.
Declaraciones condicionales
Las declaraciones condicionales son declaraciones en las que la computadora toma una decisión basándose en información dada.
En la vida, tenemos que tomar decisiones basadas en las condiciones de cada día. Por ejemplo, si el semáforo de la acera está en rojo, entonces tenemos que esperar a que se ponga la luz verde, de lo contrario podemos ser atropellados por un coche.
Resolvamos un problema relacionado con declaraciones condicionales: si acudes a tu amigo John para devolverle el dinero, resulta que John, James y William son trillizos idénticos. Te dicen que John y James siempre mintieron y que sólo William dijo la verdad. Solo puedes pedir una oración para confirmar si esta persona es John. ¿Qué preguntas?
La respuesta correcta es: "¿Eres James?" Porque William dijo la verdad: "No" James mintió: "No", solo John mintió, y él fue el único que respondió "Sí".
Prueba de puesta en servicio/depuración
El término "depuración" se originó en la década de 1940 y fue propuesto por la general de división estadounidense Grace Herb. Cuando estaba escribiendo programas de computadora en la Universidad de Harvard, descubrió que se había introducido un error real en la computadora, lo que provocaba que no funcionara correctamente, y de ahí surgió la depuración (depuración para eliminar errores).
La depuración consiste en examinar cuidadosamente el proceso de escritura, los algoritmos y los diagramas de flujo, y eliminar y reparar problemas o errores que impiden que el programa se ejecute correctamente.
En el proceso de escritura de un programa, el ordenador sólo ejecuta las instrucciones que recibe y no piensa como un humano. Entonces, una vez escrito el programa, se necesita mucho tiempo para depurar el código.
Los métodos de depuración más utilizados incluyen: buscar errores (errores de programa); comentar el código y el método de depuración del patito amarillo;
El método de depuración del patito amarillo puede parecer una tontería, pero es muy efectivo. Simplemente coloque un patito amarillo al lado de la computadora y luego explíquele todos los detalles del programa al patito amarillo que no sabe nada al respecto.
El secreto de este método es que cuando el programador explica cómo se ejecuta el código a personas que no entienden de programación, debe explicar los detalles del funcionamiento del código con mucho detalle, para que el programador descubra el fallas en el programa Error, solucione el problema usted mismo.
Programar el pensamiento incluye el razonamiento racional, el pensamiento lógico y las operaciones matemáticas. Aprender el pensamiento de programación puede resolver problemas de forma creativa y expresar ideas.
El pensamiento de programación tiene cuatro partes: descomposición de problemas; reconocimiento de patrones; diseño de algoritmos.
Desglose del problema
Reconocimiento de patrones
Por ejemplo, si queremos iniciar sesión en algunos sitios web, se nos pedirá que introduzcamos un código de verificación, que es reconocimiento de patrones. Para evitar que otros se hagan pasar por usuarios y abran Otras funciones.
Pensamiento abstracto
Cuando utilices el pensamiento abstracto, debes descartar información que no sea relevante para el problema.
Por ejemplo, si vas a jugar al golf a las 2 de la tarde del domingo, tu casa está a 5,2 kilómetros del campo de golf. Todavía tengo que regar las flores y trapear el piso por la mañana, y tengo que ir a cenar a casa de tu madre al mediodía. Se estima que podrá terminar de verlo a la una. Su casa está a 3,5 kilómetros del estadio. Entonces, ¿hasta dónde tienes que llegar entre un punto y dos puntos?
De entre toda la información, regar las flores y fregar el suelo no tiene nada que ver con ir al estadio, porque la casa de mi madre está más cerca del estadio. La única información relevante es solo una: la casa de mi madre. Está a 3,5 kilómetros del estadio.
Diseño de algoritmos
Debes haber escuchado la historia del genio matemático Gauss. En 1785, el profesor Gauss planteó a los estudiantes la pregunta de sumar todos los números del 1 al 100. Al principio, el profesor quería dedicar más tiempo a la clase, pero para su sorpresa, Gauss, de 8 años, rápidamente dio la respuesta: 5050.
En aquella época no había ordenadores y Gauss no sumaba los números uno a uno de principio a fin.
Echemos un vistazo a cómo Gauss utilizó el pensamiento de programación para resolver problemas.
El primero es la descomposición del problema. Descompone un problema grande en problemas pequeños y descubre la regularidad de cada grupo de números, es decir, la suma de cada par de primeros y últimos números da como resultado el mismo número.
En segundo lugar, formar tu propio reconocimiento de patrones puede alterar el orden.
Simplemente suma todos los números, 1 100 = 101, 2 99 = 101..., y hay 50 grupos que suman 65438 de principio a fin.
En tercer lugar, utiliza el pensamiento abstracto y omite pasos aritméticos innecesarios. No es necesario sumar el primer y el último número al último grupo en secuencia.
Finalmente diseñamos el algoritmo mediante la multiplicación: 50×101=5050.
Por muy potentes que sean los ordenadores, sólo los dan los humanos. Lo realmente genial es el cerebro humano.
Con el desarrollo de Internet, la vida de las personas se ha vuelto inseparable de las computadoras, como usar teléfonos móviles para hacer llamadas, escuchar música y tomar fotografías para enviar correos electrónicos y buscar información financiera; compre cosas en los supermercados, simplemente escanee el código, la computadora liquidará automáticamente el monto y verificará la factura.
El libro "Everyone's Programming Thinking" nos dice que la programación es el puente entre los humanos y las computadoras, y los humanos crean un mundo mejor a través de la programación. No necesariamente tenemos que aprender a programar, pero sí debemos aprender a pensar en programación.
Programar el pensamiento es nuestra metahabilidad para resolver problemas y está muy relacionada con nuestra vida. El trabajo, el estudio e incluso las tareas del hogar son inseparables de la capacidad lógica y la creatividad del pensamiento programático. Aprender a pensar en programación es aprender a pensar.