Алгоритми та мови програмування — навіщо?

Комп’ютери у сучасному світі стали невід’ємними супутниками людини. Підключені до світової мережі Інтернет вони стають провідниками у безмежне море інформації. Окрім цього невеликого прикладного застосування, комп’ютери дозволяють вирішувати багато проблем реального світу. Комп’ютери дозволяють секвенувати геном людини та шукати в ньому шаблони ДНК. Комп’ютери в сучасних автомобілях відстежують стан і рух як самого автомобіля так і кожного іншого транспортного засобу. Комп’ютери допомагають деяким автомобілям відомої марки керувати самостійно. Комп’ютери допомагають знаходити маршрути на картах, рекомендувати які фільми подивитись. Цифрові музичні програвачі, мобільні пристрої, розумні будинки та електроні іграшки фактично містять комп’ютери в своїх маленьких корпусах. Навіть роботи-пилососи містить комп’ютер зі складними командами щодо того, як ухилятися від меблів під час миття підлоги. Але що робить комп’ютер комп’ютером? І як такі комп’ютери-маленькі та великі- вирішують такі (та багато інших) задачі? Цьому присвячена така галузь науки та техніки, як Комп’ютерні науки. Таку ж назву має і спеціальність навчання в Державному університеті телекомунікацій, на яку ви можете поступити.

І одним з перших предметів на 1-му курсі, який вивчають студенти, є програмування. Багатьох, до речі, це може ввести в оману, бо створюється враження що нібито спеціальність Комп’ютерні науки-це програмування. Частково це так, бо програмуванню приділяється багато часу. Але в самій спеціальності Комп’ютерні Науки є набагато більше! Але питання — чому саме програмування ми маємо вивчати першим, все ж залишається. Отже, чому?

Відомий вчений із Стендфордського університету Доналд Кнут зазначав, відповідаючи на це питання, що спільним для багатьох вчених є те, що вони більше чи менше, але мають справу з алгоритмами. Що таке алгоритм? Це дуже важливе поняття в комп’ютерній термінології. Алгоритм- це по-кроковий опис того, як виконати (або розв’язати) певне завдання. Саме цей термін, і все що з ним пов’язане, Кнут ставить в центр Комп'ютерних Наук. Причому він стверджує, що важливим є не стільки сам алгоритм, скільки розумовий процес людини, яка його створює. Тобто, важливим є саме алгоритмічний стиль мислення, яким має опанувати майбутній фахівець з комп’ютерних наук. І тут ми повертаємось до програмування, чому ми його вивчаємо. Ми вивчаємо програмування саме тому, що це найкращій спосіб пояснити підхід до вирішення задач, який застосовують спеціалісти з комп’ютерних наук, або фахівці ІТ-індустрії.

Алгоритм, як спосіб запису кроків вирішення задачі, має свою мову. Як правило, ця мова близька до природної людської мови. Наприклад, наступний алгоритм: крок 1 — завантажити данні з файлу, крок 2 — здійснити складання всіх чисел, крок 3 — надрукувати результат суми на екрані, і т.п. Звісно, комп’ютер такої мови опису дій не розуміє. Для цього застосовується спеціальна КОМП'ЮТЕРНА мова, така як наприклад Java, або Python чи JavaScript. Алгоритмічна мова та мова програмування — це майже одне і те саме, просто одна ближче до людини та математики, інша-до комп’ютера.

Застосовуючи мову програмування під час вирішення задач, студент вчиться алгоритмічному способу мислення, який вкрай важливий для того, щоб стати успішним професіоналом сучасної ІТ-індустрії. Під час навчання на спеціальності Комп’ютерні науки студенти вже з першого курсу вивчають мову Java, з другого та третьего — Python та Javascript. І вчаться застосовувати їх на практиці, для створення програм, які вирішують цікаві та корисні для людини задачі, від “калькуляторів” до комп'ютерних ігор, симуляторів різних природних процесів, і до програм із штучним інтелектом. І саме головне — студенти вчаться правильно мислити для створення програм, щоб програмами працювали надійно та без помилок, для того щоб ці програми були ефективними під час їх роботи. І приносили користь, як користувачам цих програм, так і самим розробникам.

Новину підготував проф. Кафедри Комп’ютерних наук О. Ільїн.