Информатика для начинающих

Информатика и технологии - это будущее. В codeintuition.io мы считаем, что каждый должен иметь качественный доступ к ресурсам, необходимым для изучения информатики. Сегодня в Интернете доступно множество ресурсов, с помощью которых можно узнать почти все, что вам нужно, однако многие люди изо всех сил пытаются начать. Слишком много вариантов для выбора в сочетании с неспособностью понять общую картину действительно лежит в основе этой проблемы. Многие люди только начинают и пытаются выучить такие модные словечки, как искусственный интеллект, веб-разработка, мобильная разработка, не имея при этом фундаментальных знаний о машинах, системах и конструкциях, которые делают эти вещи возможными. Этот вид воздействия действительно важен для людей, которые только начинают, поскольку они часто сбиты с толку чрезвычайно большим количеством дисциплин в области компьютерных наук.

Как следствие, многие из нас преуспевают только в одном деле и изо всех сил стараются не отставать от быстрых изменений, которые постоянно происходят в технологической отрасли. Это потому, что у нас никогда не было понимания фундаментальных тем, гаек и болтов, из которых состоит почти все в этой области. Этот пост представляет собой пошаговый подход к изучению тем с нуля и направлен на то, чтобы указать направление для тех, кто только начинает работать в области компьютерных наук, не имея каких-либо базовых знаний.

1. Изучайте С++

Каким бы устаревшим ни казался людям C++, это лучший выбор для тех, кто только начинает и хочет действительно учиться. Если кто-то обладает глубокими фундаментальными знаниями C++, он может очень легко выучить большинство других языков программирования. Изучение C++ можно разделить на два основных этапа, как указано ниже.

Подмножество C

Подмножество C языка C++ — это часть языка C++, которая во многом похожа на C. Приступая к изучению, лучше всего изучить только подмножество C и не беспокоиться о высокоуровневых конструкциях, таких как классы и объекты.

Некоторые из важных тем в подмножестве C C++:

  • Типы данных
  • Преобразование типа
  • указатели
  • Побитовые операторы
  • Функции
  • Массивы
  • Структуры
  • Динамическое выделение памяти

Четкое понимание этих тем действительно важно для перехода к концепциям более высокого уровня, таким как ООП в C++. Это действительно то, что составляет основы, поэтому обязательно хорошо разбирайтесь в этих темах.

Объектно-ориентированного программирования

Это следующий большой шаг, который вам нужно сделать. Если вы хорошо владеете подмножеством C языка, этот шаг не должен показаться очень сложным, так как большинство тем просто строятся на основе концепций, изученных ранее. Объектно-ориентированное программирование — это совершенно другая парадигма, которая делает создание больших приложений более рациональным и простым с помощью таких концепций, как абстракция и инкапсуляция.

Некоторые из важных тем в подмножестве C языка C++:

  • Классы и объекты
  • Полиморфизм времени компиляции
  • Изменение имени
  • Типы и использование конструкторов и деструкторов
  • Поверхностное копирование, глубокое копирование и побитовое копирование
  • Наследование
  • Полиморфизм времени выполнения и виртуальные функции
  • Общее программирование (Шаблоны)
  • Стандартная библиотека шаблонов (STL)

2. Изучите структуры данных

Структуры данных являются основой всего программного обеспечения, которое вы видите сегодня. Они являются одной из самых фундаментальных тем разработки программного обеспечения. Если кто-то хорошо разбирается в структурах данных и ему удобно с ними играть, велика вероятность того, что он легко разберется в проектах и ​​конструкциях высокого уровня. Если языки программирования — это алфавиты, то структуры данных — это слова. Просто учить алфавиты и не уметь произносить слова по буквам на самом деле бесполезно. Абсолютно необходимо иметь очень четкое представление о наиболее часто используемых структурах данных и чувствовать себя комфортно с ними. Неудивительно, что собеседования в крупных технологических компаниях очень сильно сосредоточены на структурах данных.

Вот некоторые из структур данных, которые действительно важны:

  • Стеки
  • Очереди
  • Связанные списки
  • Хэш-таблицы
  • Деревья
  • Кучи
  • Графики

3. Изучите алгоритмы

Если языки программирования — это алфавиты, а структуры данных — это слова, то алгоритмы — это грамматика. Простое изучение алфавитов и слов мало что даст, если мы не сможем сложить слова вместе, чтобы сформировать осмысленные предложения. Алгоритмы — это способы эффективного использования структур данных для решения проблем. Почти все программное обеспечение в мире, от простого калькулятора до вашей операционной системы, зависит от различных алгоритмов для эффективной работы. Изучение алгоритмов, их сложности во время выполнения, преимуществ и недостатков очень важно. Не менее важна возможность реализовать их на выбранном языке. Неудивительно, что интервью в крупных технологических компаниях так сильно сосредоточены на алгоритмах.

Вот некоторые из действительно важных классов алгоритмов:

  • Сортировка
  • Идет поиск
  • Разделяй и властвуй
  • Динамическое программирование
  • Алгоритмы графов
  • Соответствие

4. Установите Линукс

Это не может быть достаточно подчеркнуто. К этому моменту, когда вы освоитесь с C++ и структурами данных, вы уже должны были развить самый важный навык в информатике — терпение. Следующее самое важное, что каждый должен сделать после этого, если он действительно хочет учиться, — это установить Linux и сделать его операционной системой по умолчанию. Linux — это то, что дает вам огромное количество знаний о том, как компьютерная система на самом деле творит чудеса, даже если вы этого не осознаете. Это дает пользователю полный контроль над компьютерной системой под маской красивого легкого графического интерфейса.

Некоторые из наиболее удобных для начинающих дистрибутивов Linux:

  • Убунту
  • Линукс Минт
  • Элементарная ОС

5. Изучение основ

Следующим шагом является наличие некоторых фундаментальных знаний по предметам, не связанным напрямую с программированием. Это легкая часть, так как вам нужно прочитать много действительно интересных тем и тем. Именно здесь вы можете узнать, какие аспекты информатики вас действительно интересуют.

Предметы, которые вам необходимо изучить:

  • Архитектура компьютера. В конце концов, компьютеры — это просто кремниевые микросхемы, работающие от высокого и низкого напряжения. Как они затем выполняют сложные программы и хранят данные? Как несколько электрических компонентов объединяются и работают в идеальной гармонии, чтобы дать вам огромную вычислительную мощность в ваших руках? Изучение компьютерной архитектуры даст вам хорошее представление о самом низком уровне стека компьютерных наук.
  • Операционные системы. Linux, Windows, macOS и т. д. — это гигантские программы, которые позволяют нам работать с кремниевыми чипами. Хорошее понимание операционной системы действительно поможет вам понять, как программное обеспечение работает с оборудованием и как программы, которые вы пишете с использованием разных языков программирования, выполняются на электрической микросхеме.
  • Компьютерные сети. Все, что мы видим в современном мире, возможно только благодаря сети. От веб-приложений до облачных сервисов все в Интернете основано на компьютерных сетях. Изучение компьютерных сетей поможет вам понять верхний уровень компьютерного стека и то, как работают современные приложения.
  • Системы баз данных. База данных формирует память всех полнофункциональных приложений, таких как веб-сайты, приложения, игры и т. д. Это то, что делает возможным хранение и извлечение данных в больших масштабах, поэтому очень важно узнать о базах данных и их работе.

6. Изучайте языки высокого уровня

К тому времени, когда вы выполнили все пункты выше, вы должны были понять, что C++ — не лучший язык для разработки многих типов современных приложений, которые вы видите сегодня. Нет никаких сомнений в том, что почти любой проект можно построить на любом языке программирования, но то, что может занять 10 часов на одном языке, может быть выполнено всего за 1 час на другом языке.

C++ действительно хорош, когда дело доходит до решения низкоуровневых задач или реализации быстрых и эффективных алгоритмов, но такие языки, как Python, Java и т. д., предпочтительнее при создании крупных проектов, поскольку эти языки имеют большое количество полезных библиотек, которые значительно сокращают время разработки и усилий, не слишком влияя на производительность. C++ по-прежнему очень широко используется в тех местах, где действительно важен каждый бит производительности. Сейчас самое время выучить несколько языков высокого уровня.

Некоторые из самых популярных языков высокого уровня:

  • Python. Python — это язык, который во многом произвел революцию в компьютерном программировании. У него очень простой для понимания синтаксис и огромное количество библиотек, которые позволяют очень легко делать практически все, от создания веб-серверов до приложений машинного обучения.
  • Java. Java очень широко используется там, где задействована сеть. Его независимость от платформы и объектно-ориентированный дизайн в сочетании с большим количеством фреймворков делают его действительно популярным.

7. Изучите git и github

Изучение git — следующая по важности вещь. Git — это система контроля версий, которая помогает вам правильно поддерживать кодовую базу. Изучение git — действительно важная предпосылка перед началом сборки любого проекта. Это действительно просто, и вам не нужно изучать все детали. Всего нескольких команд более чем достаточно, чтобы выполнить всю вашу работу, и именно они вам понадобятся в 90% случаев.

Наряду с git вы также должны научиться использовать Github. Github предоставляет вам место на удаленном сервере, куда вы можете отправлять (загружать) свои репозитории git, чтобы все могли их увидеть и использовать. Вы также можете работать над проектами с открытым исходным кодом, сотрудничать с замечательными людьми и узнавать много нового, просматривая актуальные кодовые базы на github.

8. Строительные проекты

После того, как вы сделали все перечисленное выше, пришло время создать несколько проектов. Как только вы начнете создавать проекты, вы поймете, что все, чему вы научились до сих пор, было действительно важно. Основная цель создания проекта — объединить все наши знания и построить что-то, соединив точки. Проектом может быть что угодно: новая идея, которая, по вашему мнению, может быть полезна миру, или копия существующего проекта. Это действительно то место, где вы можете проверить свое понимание всего, что вы уже узнали.

Вы можете работать над проектами двумя основными способами:

  • Самостоятельные проекты. При создании собственных проектов у вас есть полный контроль над архитектурой, стилем кодирования и используемыми языками и библиотеками. Это дает большой толчок к обучению и уверенности в себе в целом. Вы можете много экспериментировать, что поможет вам узнать обо всех различных способах решения проблемы. Вы учитесь находить правильный путь после многочисленных неудач, что дает вам большой опыт того, чего не следует делать (что действительно важно). Самостоятельные проекты — лучший способ узнать что-то, чего вы не знаете, но хотите узнать. Вы можете учиться и строить параллельно.
  • Участие в проектах с открытым исходным кодом. Участие в существующих проектах с открытым исходным кодом дает вам представление о том, как пишется код уровня реального производства. Это дает вам понимание того, как все работает в реальной жизни, почему важен определенный выбор и почему важны стиль кодирования и хороший дизайн. Вы также знакомитесь с новыми людьми, работающими над одним и тем же проектом, и многому у них учитесь. Ваш вклад на самом деле влияет на пользователей, которые используют эти продукты.

9. Окунитесь в разные дисциплины

Теперь вам следует взглянуть на все удивительные области компьютерных наук. Если вы правильно выполнили все шаги, у вас должны быть навыки реализации любой идеи на выбранном вами языке программирования без особых усилий. Настало время изучить все различные области разработки программного обеспечения.

Можешь посмотреть -

  • Веб-разработка
  • Наука о данных
  • Искусственный интеллект
  • Сетевое программирование
  • Встроенное программирование
  • Разработка мобильных приложений

10. Дорога впереди

После того, как вы выполните все вышеперечисленные шаги, вы станете самодостаточным. Теперь вы можете просто исследовать тенденции в индустрии программного обеспечения и то, что вам интересно. Это решение открытых проблем посредством исследований или создание реальных приложений, которыми пользуются люди? Теперь вы космический корабль, и вам предстоит исследовать бесконечную вселенную.

Посетите https://www.codeintuition.io/ для получения четко структурированного пошагового пути обучения для изучения структур данных и алгоритмов.