Типы языков программирования детским языком
7 лучших языков программирования для детей и подростков
Для начала давайте убедимся, что мы с вами говорим об одном и том же. Язык программирования — специальный закодированный язык, который используется, чтобы отдавать команды компьютерам. По сути, это формальный язык для общения с компьютером и разработки программ.
Чем лучше программист понимает один из языков, тем более вероятно компьютер будет выполнять то, что он хочет за минимальное время.
Когда мы говорим про программирование для детей, визуальные языки программирования (например, Scratch) дают очень хорошую базу принципов программирования. Дети могут перетаскивать блоки с кодом, чтобы анимировать персонажей, создавать игры и делать приложения.
Что самое главное, их очень просто освоить, и дети от этого в восторге. С языками визуального программирования можно создавать интерактивные истории, игры и анимации.
Идеально:
— Для детей, у которых нет опыта в программировании;
— Чтобы показать, насколько веселым может быть программирование;
— Для обучения базовых концептам, таким как решение проблем и причинно-следственные связи.
Курсы Технополиса по визуальному программированию:
— Креативное программирование (7−11 лет)
JavaScript — объектно-ориентированный и процедурный язык программирования, который используется для front-end (для клиента) приложений. Это означает, что все запрограммированные команды исполняются на компьютере пользователя (например, который просматривает веб-страницу).
Этот язык очень популярен, среди пользователей (и работодателей!), а также поддерживается во всех браузерах по умолчанию. JavaScript чаще всего используется, чтобы делать сложные и интерактивные веб-приложения.
Хоть названия двух я зыков и похожи, Java и JavaScript — два совершенно разных языка программирования. Не спутайте! 🙂
Идеально для:
— Учеников, которые интересуются разработкой сайтов и веб-дизайном;
— Тех, кто хочет научиться фундаментальным знаниям в программировании.
Java — один из самых широко используемых языков программирования в мире. Это отличный вариант для учеников, кто хочет получить глубокое понимание программирования, которое послужит фундаментом на годы вперед, а возможно и дорогой к будущей карьере.
Java — язык программирования статического типа. Это означает, что программисту нужно прописывать типы переменных самостоятельно. Приложения, сделанные на языке Java, известны в мире, как наиболее расширяемые, стабильные и легкообслуживаемые, но это также означает, что для изучения Java требуется гораздо больше времени в сравнении с другими языками.
Java подходит детям и подросткам, потому что на нем можно писать движки для игр, разрабатывать приложения на Android, высоконагруженные back-end (серверные) проекты и многое другое.
Идеально для:
— Учеников среднего уровня, кто хочет прокачать свои навыки еще сильнее;
— Детей, кто хочет научиться азами Java через игры, например, через Minecraft;
— Подростков, кто готовится к поступлению в зарубежные ВУЗы на IT-специальности;
— Подростков, кто хочет очень глубоко разобраться в принципах программирования;
— Терпеливых студентов, кто готов несколько лет изучать синтаксис языка и его особенности.
Python по-русски называют и «Пайтон», и «Питон». Но во всем мире все же используют первый вариант, потому что название этот язык получил из комедийного сериала Monty Python. Он считается одним из самых простых для изучения языков программирования из-за его упрощенного синтаксиса (алфавита). Для создания проекта на Python требуется меньше строк кода, чем на каком-либо другом языке программирования.
Идеально для:
— Детей и подростков, которые хотят быстро воплотить свой проект в жизнь;
— Создания легко читаемого кода, который очень похож на простой английский;
— Подростков, заинтересованных в изучении научных областей, особенно искусственного интеллекта.
По словам GameDev.net, Lua был самым популярным языком для использования в игровых движках, и он получил награду Gamasutra Frontline за лучший инструмент для программирования игр. Число разработчиков Lua неуклонно растет, так что ваш ученик может выбрать инструмент, который может помочь им в различных сферах деятельности; Adobe Photoshop, World of Warcraft и Angry Birds используют код Lua.
Идеально для:
— Детей и подростков, которые хотят быстро освоить язык;
— Ребят, интересующихся именно программированием игр;
— Тех, кто хочет стать в будущем разработчиком игр.
Произносится, как «Си плюс плюс». C++ используется для создания десктопных программ (тех, которые устанавливаются на ваш компьютер, без веб-версии). Наверное, каждый из вас устанавливал на компьютер игру или программу. Большинство из них написаны именно на этом языке.
Несмотря на то, что C++ изучать долго и сложно, этот язык даст подростку самое глубокое понимание всех принципов программирования. После этого языка любой другой освоить будет очень просто.
Читается, как «Си шарп». Чрезвычайно популярный язык программирования, который используется для разработки большинства сторонних приложений для Windows. Это четвертый наиболее востребованный язык программирования у работодателей.
Синтаксически C # очень похож на Java (о нем мы писали чуть выше), поэтому опыт использования одного из этих языков облегчит выбор другого. C # даже называют клоном языка Java от Microsoft. Его можно использовать для создания веб-приложений, игр и других программ.
Идеально для:
— Ребят, которые заинтересованы в создании приложений для Windows;
— Подростков, которые имеют опыт работы с Java и хотят выучить похожий язык.
Мы же советуем просто начать! Выберите любой язык, неважно вы видели про него по телевизору или читали статью в интернете. Базовые принципы программирования можно освоить на любом языке. А по мере углубления в мир программирования станет понятно, к какому языку у вас больше лежит душа.
Какие бывают языки программирования?
Студенты периодически спрашивали меня какой язык программирования учить чтобы получить хорошую работу и зарплату. Конечно, я не мог сказать учите этот язык, а этот не учите и будет вам счастье. Но зато мог дать информацию о языках программирования чтобы этот выбор был легче. Проклассифицируем языки программирования с семи сторон: Модные и не модные • Компилируемые и интерпретируемые • Универсальные и специализированные • Алгоритмические и языки описания данных • Низкоуровневые и высокоуровневые • Объектно-ориентированные и языки структурного программирования • Сопутствующие Фреймворки, Библиотеки и Технологии.
Первый способ классификации, в котором есть доля шутки: Модные или популярные языки программирования, и вышедшие из моды или активного применения
Почему некоторые языки становятся модными, а о других почему-то забывают? Во-первых, смена технологий. Например, во времена операционной системы MS DOS, которая работала на 16-битных процессорах Intel, огромной популярностью пользовались языки Турбо C и Турбо Паскаль. А владеющие Ассемблером программисты считались элитой. Но, по понятным причинам, мы теперь не пользуемся ни этими устаревшими процессорами, ни системой MS DOS, так что языки отпали сами собой. Хотя мне, например, они до сих пор очень нравятся.
Другая ситуация с языком Delphi, который был продолжением Турбо Паскаля, и который был очень популярен во времена первых 32-х битных версий Windows, однако не выдержал конкуренции с другими языками программирования, в том числе от компании Microsoft, которые развивались более активно.
Это может быть и победа в конкуренции двух аналогичных языков, например, таких как JScript от Microsoft для веб-браузеров и JavaScript, первоначально представленный компанией Netscape. Популярным JavaScript стал за счет большей открытости и поддержки большим числом компаний разработчиков.
Языки С и С++ долгое время остаются популярными благодаря мнению о высокой эффективности программ, которые написаны на них. В общем, так оно и есть. Однако, постепенно другие языки программирования стали приобретать популярность не только за эффективность выполнения, но и за легкость в изучении, написании и поддержке программ, чего нельзя с уверенностью сказать о C++.
За большие возможности и гибкость С++ требует от программиста дисциплины и культуры программирования, иначе, как шутят программисты, он может превратиться из языка написания программ в язык для написания ошибок.
Несмотря на провозглашаемый стандарт языков C и C++, программы, написанные для компиляторов разных фирм редко когда бывают полностью совместимы по исходным кодам. Эту особенность тоже надо учитывать при его изучении.
А язык TypeScript получил популярность в качестве ответа на проблему сложности поддержки программ написанных на JavaScript, языке, который сам по себе достаточно популярен.
Из современных популярных языков стоит отметить Python из-за сравнительной простоты изучения, открытости, и возможности применения в различных предметных областях, таких как веб, искусственный интеллект, компьютерные игры.
Практически у каждого языка программирования есть своя группа фанатов, хотя популярность сегодня совсем не означает популярность в ближайшем будущем или что популярный язык обязательно станет полезен именно вам. В общем, выбор всегда за вами.
2. Компилируемые и Интерпретируемые
Любая программа на языке программирования это прежде всего текст. Текст понятен человеку, и сравнительно легко может быть обработан компьютером, потому что буквы и другие текстовые символы в компьютере представлены некими целыми числами, их еще называют кодами символов. Программа, которая обрабатывает текст на языке программирования и создает по нему последовательность команд микропроцессора называется компилятор. То есть компилятор переводит числа, которые человек воспринимает как текст в другие числа, которые компьютер воспринимает как команды микропроцессора.
Такая схема, конечно, не всех устраивала и программисты придумали языки, которым не требуется компилятор. Для таких языков перевод текста в команды микропроцессора происходит незаметно сразу после запуска текстовой программы. Правда, для этого текстовая программа должна запускаться под управлением другой уже готовой программы, которая называется Интерпретатор. Интерпретатор и делает эту незаметную компиляцию. Языки для которых требуется интерпретатор назвали Интерпретируемыми.
Главное отличие компилируемых языков от интерпретируемых в скорости выполнения программ. Считается, что программы написанные на компилируемых языках выполняются быстрее чем на интерпретируемых. Но сам процесс написания и тестирования интерпретируемой программы проходит проще, так как нет необходимости в промежуточном шаге компиляции.
Похожим образом, программа на TypeScript сначала компилируется в текстовую программу, или, как говорят, в код на JavaScript, который затем уже может быть выполнен интерпретатором JavaScript. Такое усложнение позволяет воспользоваться преимуществами строгой типизации данных и отловом ошибок на этапе компиляции, которые доступны в TypeScript.
3. Универсальные и специализированные
Классификация говорит сама за себя. Есть языки, на которых можно в принципе написать любую программу, но не всегда это можно сделать, например, быстро. Или такая программа не обязательно будет оптимально быстро работать. Типичный универсальный язык всех времен и народов: С++. И в этом его большой плюс. А, может, даже два плюса )).
Специализация в языках программирования касается, как правило, либо предметной области, например, математические вычисления (Fortran, F#), искусственный интеллект (LISP), веб-разработка (PERL, PHP), компьютерные игры (Unity, Lua), бухгалтерия (1С) и т.д., либо какой-то технологии программирования, например, многопоточность как в языке Cи-Омега (Cw) или способ записи операторов как в F#.
Для разных областей приложений создаются свои языки или скрипты. Особенно это относится к компьютерным играм, в которых переплетаются сразу несколько видов искусства, науки и технологии. Но системы разработки игр также используют и уже известные языки, например, Python в системе нарративных игр Ren’Py или язык Swift для устройств Apple.
Универсальные: семейство Pascal/Delphi, C/C++, C#, Java
Специализированные:
Математические вычисления: Fortran, F#
Математическое моделирование: MatLab, Wolfram (Mathematica)
Искусственный интеллект: LISP,
На основе передачи сообщений: Small Talk,
Многопоточные приложения Cw,
Веб-разработка: Perl, PHP, JavaScript
Базы данных: SQL
Компьютерные игры: Lua, Unity, Godot, Twine
Компьютерная графика: MEL (Maya), MAX Script (3ds Max)
Бухгалтерия: 1С
4. Алгоритмические и Языки описания данных
Алгоритмические: Pascal, C++, Java, C#
Языки описания данных: XML, XAML, JSON, HTML, DDL SQL
Алгоритмические языки, конечно, тоже умеют описывать данные, но в основном предназначены для создания больших и сложных программ, которые описывают действия, то есть алгоритмы.
Языки же описания данных предназначены только для описания данных для разных типов приложений. Эти языки можно считать необходимой нагрузкой к обычным алгоритмическим языкам. Например, если вы учите JavaScript для разработки веб-приложений, то скорее всего вам придется также изучить и синтаксис каскадных таблиц стилей CSS и язык описания данных JSON, в формате которого удобно передавать данные между веб-сервером и клиентом.
Или, например, язык работы с базами данных SQL, по сути является языком для обработки и получения данных, но также включает в себя раздел Data Definition Language или Язык Описания Данных.
Вообще, на способы описания и управления данными сейчас разработчикам приходится обращать внимания, пожалуй, не меньше чем на описание алгоритмов.
5. Низкоуровневые и Высокоуровневые
Низкоуровневые: Assembler, CIL,
Высокоуровневые: любой объектно-ориентированный или поддерживающий сложные типы данных язык.
Этот тип классификации, хоть и немного теряет актуальность, поскольку подавляющее большинство языков теперь можно отнести к высокоуровневым, но все еще имеет место, поскольку низкоуровневые языки существуют.
Эта классификация была актуальна на заре развития компьютеров, когда число доступных компиляторов можно было пересчитать по пальцам, а написать, например, драйвер клавиатуры на Ассемблере можно было в качестве развлечения в свободное время.
Напомню, что Ассемблер, это язык, команды которого максимально соответствуют командам самого микропроцессора, которые позволяют обрабатывать данные размером один, два или четыре байта, за счет чего представить на нем сложные типы данных очень и очень проблематично. Но зато по скорости выполнения программ языку Ассемблера просто нет равных.
6. Объектно-Ориентированные и Структурные языки программирования
Появление объектно-ориентированного программирования, сокращенно ООП, примерно со второй половины 80-х годов 20-го века стало настоящей технологической революцией. Это был буквально переворот, сейчас объясню почему. До ООП были популярны языки структурного программирования. И программисты были вполне счастливы писать программы на структурных языках высокого уровня, потому что в свое время это тоже было колоссальным шагом вперед.
Дело в том, что компьютер удалось создать только после титанических усилий таких гениев как Алан Тьюринг, который разработал свою теорию — машину Тьюринга, на основе которой и работают все числовые компьютеры в наши дни. Принцип машины Тьюринга, вкратце, состоит в том, что в оперативной памяти записана последовательность команд микропроцессора, в том числе команд условных или безусловных переходов на другие команды. Эти переходы на ассемблере называются JMP (англ.: jump — прыжок, переход), а в языках высокого уровня обозначаются командой GOTO (англ.: go to — перейти к чему-л.).
Для программирования компьютера первоначально существовал язык Ассемблер, команды которого почти один в один соответствуют командам микропроцессора. Теоретически, на Ассемблере можно написать любую программу, но практически перенос абстракций прикладных задач на него совсем не простое дело.
Для программирования прикладных задач, примерно с начала 70-х годов 20-го века и появилось структурное программирование, для создания которого потребовались усилия других гениев, таких как Никлаус Вирт, создатель языка Паскаль и Эдсгер Дейкстра, который первым написал о необходимости избавляться от оператора GOTO в языках высокого уровня и предложил решение как это сделать с помощью трех типов операторов и функций.
На практике это вылилось в появление языков программирования, таких как Basic, С, Паскаль, Algol, Cobol, Fortran, PL1. Разработка программ методом «сверху вниз» в структурном программировании превратилась в сплошное удовольствие. Суть ее состояла в написании набора функций, содержащих подфункции, которые можно вызывать, подставляя на вход нужные данные и получая соответствующий результат.
Таким образом, в языках структурного программирования алгоритмы на основе функций стоят как бы на первом месте, а данные для них можно брать откуда угодно. Не последнюю роль в этом сыграла идея автора кибернетики Норберта Винера о функции как о черном ящике, на вход которому можно подавать любые данные и наблюдать получаемый выход.
Для небольших задач типа сортировки данных или нахождения кратчайшего пути структурное программирование подходило идеально. Были найдены решения для большинства сложных алгоритмических задач. Появились фундаментальные труды, такие как многотомник “Искусство программирования” Дональда Кнута, который до сих пор считается настольной книгой для программистов.
Однако, увеличение сложности программ в результате привело к появлению и бо́льших шансов на внесение ошибок в программы, так как возможность подставлять любые данные на вход процедурам и функциям влекло за собой побочные эффекты. Так, например, в 1999 году космический аппарат NASA «Mars Climate Orbiter» потерпел крушение в из-за ошибки в программе — подстановки неправильных данных.
В результате появилась новая концепция объектно-ориентированного программирования, в котором во главу угла ставится, как я его называю, принцип актуальности данных, а функции становятся как бы приложением к данным, которые они должны обрабатывать. Объект это, в первую очередь, набор данных со своими функциями. В ООП вводятся ограничения на доступ функций к «чужим» данным, что уменьшает возможность непреднамеренного изменения данных и резко повышает надежность программ.
После появления объектно-ориентированных языков программирования, таких как С++, Object Pascal, Java, С#, а также новых аппаратных возможностей компьютеров, объемы программ и данных для них увеличились многократно, если не на порядки, что легко оценить хотя бы по объемам дистрибутивов программ, которые перестали помещаться сначала на дискеты, а потом и на компакт диски. А программирование снова как бы встало с головы на ноги.
Update 24.02.2021
См. также видео-версию этой главы.
7. Сопутствующие Фреймворки (Frameworks), Библиотеки и Технологии
С определенным языком программирования может быть связана технологическая цепочка или целая система программирования, которые также называют термином фреймворк.
Для использования языка С++ от Microsoft для первых 32-х битных версий Windows программистам для создания оконных приложений также приходилось изучать библиотеку MFC.
Для разработки веб-приложений с помощью технологии MVC от Microsoft программистам также потребуется язык разметки веб-страниц Razor.
Для создания современных приложений на универсальной платформе Microsoft может потребоваться язык разметки XAML.
Другие примеры:
Ruby on Rails — серверная платформа разработки веб-приложений.
Для компьютерных игр, такие как Unity, Cocos, Unreal Engine.
Для 3D графики: OpenGL, DirectX.
Наверно, возможны и другие способы классификации языков программирования, например, со строгой типизацией и без. Но они интересны тем, кто уже разбирается в программировании, этот же обзор скорее для начинающих.
Выводы
В принципе, чем больше языков знает программист, тем увереннее себя чувствует как профессионал. Но в наше скоростное время возможно и такое, что версия языка может потерять свою актуальность буквально за полтора-два года. Например, у языка TypeScript c 2015 по 2019 год, то есть примерно за 5 лет, было выпущено, внимание, более 20-ти обновлений.
Если же с компанией еще не определились, то можно начать с одного из универсальных языков программирования. Из-за повсеместного проникновения интернета, для программиста желательно хотя бы в общих чертах представлять себе что такое язык HTML, а также сопутствующие языки описания данных типа XML и JSON. Желательно также иметь представление о языке управления базами данных SQL.
Прошло то время, когда работать с одной и той же версией языка программирования можно было десятилетиями. В наше время особенность работы программиста состоит в постоянном изучении новых языков и технологий. Курсы по программированию могут быть хорошим трамплином, но основной опыт программисты получают в процессе работы, как бы учась и работая одновременно.
Глядя на эти системы может сложиться впечатление, что программисты скоро окажутся не нужны. Но отгадайте, кто создает все эти системы программирования без программистов? Те же программисты с помощью все тех же обычных языков программирования.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Программирование для детей: какие языки самые актуальные?
На Западе дети с младших классов посещают интерактивные занятия, на которых знакомятся с визуальным программированием. Пока у нас не принято включать основы разработки в школьный курс, родители задаются вопросом, как обучить ребёнка программированию.
С чего начать?
Как и во взрослом мире, у детей всё начинается с интереса. Поэтому задача номер один – увлечь ребёнка и стимулировать его к познанию IT-сферы.
Айтишникам тут проще, чем людям, далёким от мира информационных технологий. Когда родитель называет программистом Антона за установленную Windows и Виталю за переобжатый кабель, то первый пункт учебного плана – выяснить, кто такие айтишники и в чём заключается процесс разработки в реальности. Не бойтесь, вам не придётся садиться за учебники. Найдите IT-специалиста, способного объяснить вещи простыми словами. Вернёмся к профессионалам. Теперь у вас дополнительный козырь в кармане: вы своим примером будете вдохновлять ребёнка двигаться вперёд.
Как вызвать интерес к изучению программирования? Покажите результаты работы айтишников: впечатляющие картинки и анимации, фрагменты из видеоигр, симпатичные сайты, программы с графическим интерфейсом.
Искра зажглась — а дальше? Узнайте, что ребёнку понравилось больше всего, какая идея вдохновила. Помните, что он личность с правом на индивидуальные предпочтения. Ни в коем случае не навязывайте свои желания и не заставляйте что-либо делать. Вполне нормально, если он начнёт с графики. Это не означает, что выбор сделан на всю жизнь. Более того, дети сложнее фокусируют внимание на чём-то одном. Если ребёнок будет прыгать от веб-разработки к геймдеву, нет причин для переживаний. Для эффективности обучения важно получать удовольствие.
Практика прежде всего
Направление выбрали, а значит время предпринимать первые шаги. Чтобы интерес не угас, не нагружайте ребёнка теорией. Помимо того, что это нагоняет скуку даже на взрослого, программирование – навык практический. Читая книги и не садясь за компьютер, кодить не научишься. Дайте ребёнку практику, которая приносит реальные результаты. Плоды его занятий должны быть яркими и запоминающимися, а пути к достижению каждой цели – не слишком длинными.
С какого возраста начинать заниматься с ребёнком программированием? Возможно, вы слышали мнение: не раньше 10 лет. На самом деле, приобщать к миру IT можно и с 3–5 лет. Удивлены? Естественно, он не сядет за ноутбук и не напишет программу. На этом этапе помогут пазлы, головоломки и конструкторы. Сначала пробуйте лёгкие, вроде Lego Duplo, а затем переходите на программируемые: Lego Boost или Lego Mindstorms. Кому не захочется создать собственного робота?
Когда ребёнок пойдёт в школу (в 6-7 лет), запишите его в кружок робототехники или любой IT-направленный. Там дети получают больше знаний о сфере, а также соперничают друг с другом, получая дополнительный стимул.
Инструменты
До начала программирования важно сформировать у ребёнка правильный тип мышления, научить алгоритмическому подходу. С 10–14 лет в этом помогут специальные инструменты:
Детям также нравятся красочные IT-журналы и книги. Это не должна быть сплошная теория, здесь важен развлекательный подход. Так, полюбить айти помогают компьютерные игры. Но помните о возможных побочных эффектах: в отдельных случаях ребёнок приобретает зависимость. С другой стороны, строгое ограничение подростков может сыграть злую шутку, а наигравшись, они тянутся к разработке охотнее.
В 13–17 лет дети становятся амбициознее, поэтому программирование для Arduino и Raspberry PI приобретает особую актуальность. Если вашего ребёнка привлекает разработка игр, то попробуйте Unity – среду создания 3D-содержимого, которая поддерживает более 25 платформ.
Актуальные языки для детей
Выводы
Не беспокойтесь о выборе языка для изучения. Самое важное – заинтересовать ребёнка, показать позитивные стороны программирования и вдохновить плодами работы айтишников.
Уважайте предпочтения ребёнка и позвольте ему начать с моделирования или графики, если он так захочет. Позаботьтесь о поддержании интереса и внимания. Подберите способ изучения, приносящий удовольствие.
Ребёнку важно видеть результаты своих занятий. В этом помогут специальные платформы визуальной разработки: Scratch, Tynker, CodeCombat, CodaKid. Пробуйте игры (например, Minecraft) и конструкторы с опцией программирования: Lego Boost, Lego Mindstorms.
Детям постарше нравится создавать программы для Raspberry PI и Arduino или погружаться в реальные языки: Python, Java, C++, С#. Воплотить мечту создавать игры в жизнь подросток может с платформой Unity.
Будет интерес – появится и желание разбираться с программированием основательно и серьёзно.