Programowanie jest jak ekspres do kawy

Zastanawiałeś się kiedyś jak najlepiej opisać, czym jest istota programowania dla osób, które nie programują? Co byś odpowiedział, gdyby ktoś cię zapytał „Co to jest programowanie?” albo „Co tak naprawdę robią programiści?”.?

W tym wpisie przedstawie, ciekawy sposób w jaki można opisać programowanie osobom, które nie programują.

Jak się uczymy?

Ważna rzecz, której się nauczyłem o uczeniu jest to, że łatwiej przyswajamy sobie nową wiedzę, gdy możemy się odwołać do czegoś co już znamy. Inną ważną rzeczą jest wyobraźnia i to że łatwiej zapamiętujemy obrazy (nawet w formie tekstu), o czym możecie przeczytać na blogu Poradnik Pisania, który bardzo polecam.

Dlatego zaraz przedstawię moją analogię dla programowania oraz różnych czynności wykonywanych przez programistów.

Jak przedstawić esencje programowania dla laika i nie programisty?

Funkcje w matematyce i programowaniu można porównać do ekspresu do kawy. Do takiego z górnej półki z młynkiem na ziarna kawy, z pojemnikiem na mleko. Włączasz go i robi Ci pyszną, aromatyczną kawę latte albo inną jaką lubisz. Jeśli nie pijesz kawy to nie szkodzi to tylko przykład.

Ważne jest to, że możesz powiedzieć „Express do kawy” i od razu wiesz, że musisz mu dostarczyć kawy, mleka, prądu i wody. Następnie włączasz przycisk, czekasz chwilę i masz gotową kawę, którą możesz wypić. Nie musisz się zastanawiać co dokładnie ekspres robi w środku. Możesz o tym zapomnieć, tak samo możesz zapomnieć o tym jak robi się kawę samemu mając tylko kubek i gorącą wodę.

Co to są funkcje w programowaniu?

Tak samo wygląda sprawa z funkcjami. W matematyce zazwyczaj (jeśli to nie jest matematyka wyższa) masz funkcje o nazwie f(x) lub g(x), ale w kodzie programu, możesz mieć dowolną nazwę, np. ekspres, a zamiast nic nie mówiącego x możesz mieć kilka argumentów (tak samo jest w matematyce nauczanej na studiach wyższych), tutaj będziemy mieli argumenty kawa, woda, mleko i prąd. I aby dostać kawę wywołujesz funkcje.

Przykład kodu takiej funkcji, w języku programowania, wygląda tak:

function express(water, milk, caffee, electricity) {
    // ...
    return "caffee lattte";
}

Jak widzisz nazwy są po angielsku, a kod jest pokolorowany, aby łatwiej było go czytać. Ważne jest, aby ucząc się programowania, jak najszybciej przejść z pisania po Polsku, na pisanie Angielsku (albo od razu pisać po Angielsku). Dzięki temu możemy pokazać kod szerszemu gronie ludzi, przygotuje nas to także do pracy w międzynarodowym zespole, ale według mnie, pisanie po Polsku wygląda po prostu nieprofesjonalnie.

Powyższy zapis funkcji jest bardzo konkretny i musi wyglądać w odpowiedni sposób, np. na zajęciach z matematyki nie napiszesz f(x będzie to błąd, musi być drugi zamykający nawias. W różnych językach programowania funkcje zapisuje się w różny sposób. Powyżej przedstawiłem przykład jednej z funkcji w języku JavaScript.

W miejscu // ... jest coś co express robi, ale nas to nie obchodzi, ponieważ mamy nazwę express i nam to wystarcza. Możemy używać jej wszędzie:

var kawa = express('gorąca', 'zimne', 'ziarna', '220V');

Takie nadawanie nazw i pomijanie szczegółów nazywa się abstrakcją.

Analogia się tu jednak nie kończy. Tak samo jest, gdy pójdziesz do kawiarni i barista zrobi pyszną kawę z listkiem z pianki. Nawet nie musisz myśleć, o tym jak przyrządzić kawę, nie musisz myśleć o mleku, prądzie i kawie. Robi to za ciebie barista.

Autor Takeaway; Źródło Wikipedia; Licencja CC-BY-SA

Tak samo będzie w kodzie programu, masz funkcję makeCoffee i ją wywołujesz, nie musisz się przejmować co jest w środku i co musisz dostarczyć. Ważne, że wiesz jak się nazywa i co robi.

makeCoffee('late');

A wewnątrz tej funkcji będzie wywołanie funkcji express np.:

function makeCoffee(caffee) {
   // ...
   return express(...);
}

Co to jest debugowanie?

Jeśli express zrobi coś nie tak jak powinien, będziemy musieli ten expres naprawić np. oddając do serwisu. Tak samo jest z funkcją, należy znaleźć w niej błąd i go poprawić. Proces ten nazywa się debugowaniem, od słowa angielskiego bug czyli błąd (a dokładnie robal, nazwa prawdopodobnie wzięła się od historii Grace Hopper.

W programowaniu najczęściej nie oddajemy programu komuś innemu, aby go naprawił. Sami musimy znaleźć usterkę. Najczęściej wygląda to tak, że stawiasz hipotezę, że błąd jest spowodowany tym albo tym i sprawdzasz tą hipotezę. Jeśli to nie jest faktyczny błąd, musisz wymyślić inną hipotezę. Stawianie takich hipotez jest łatwiejsze, gdy już znasz mniej więcej kod programu. Tak samo wygląda sprawa, gdy serwisant naprawia express, gdy zna się na tego typu expressie lub generalnie na expressach, domyśla się gdzie może być błąd. Może się też zdarzyć, że będzie sprawdzać kilka rzeczy, zanim znajdzie faktyczny powód usterki.

Co to jest Algorytm? Czyli Algorytm robienia kanapki.

Wyobraź sobie że robisz sobie kanapkę na śniadanie. Jest to czynność, nad którą nie musisz się specjalnie zastanawiać. Ale co jeśli być musiał opisać sposób w jaki robot musiałby zrobić taką kanapkę. Zakładając że robot nie jest inteligenty i wykonuje instrukcje, czyli program komputerowy, musiałbyś wziąć wiele spraw pod uwagę. Np. gdzie znajduje się robot aktualnie, w jaki ma trafić do kuchni, w jaki sposób trzymać i używać noża oraz jak otwierać lodówkę. Ale nawet zakładając że jest to robot który wie jak to robić, musiałbyś mu potem powiedzieć jakie są konkretne kroki do zrobienia kanapki.

Przykład takiej listy (czyli faktyczny algorytm kanapki) może wyglądać tak:

• Otwórz lodówkę.
• Wyjmij żółty ser oraz masło.
• Zamknij lodówkę.
• Wyjmij deskę do krojenia.
• Wyjmij chleb.
• Weź nóż.
• Połóż chleb na desce.
• Ukrój kromkę chleba.
• Odpakuj masło, jeśli zapakowane.
• Nożem weź trochę masła.
• Posmaruj nożem z masłem kanapkę.
• Weź plasterek sera (zakładając że ser jest w plasterkach).
• Połóż plaster sera na chlebie z masłem.
• Schowaj resztę chleba, jeśli coś zostało.
• Otwórz lodówkę.
• Schowaj masło i żółty ser, jeśli jeszcze coś zostało. W przeciwnym wypadku wyrzuć opakowania.
• Zamknij lodówkę.

Taka lista kroków nazywa się algorytmem. Algorytm jest to rozwiązanie jakiegoś problemu, w tym przypadku robienie kanapki przez robota. Jeśli funkcja makeCoffee odpowiada temu co robi barista w miejscu // ... musiałby być algorytm, czyli lista kroków, które robi barista, aby zrobić kawę.

Autor Marco Verch; Źródło Flickr; Licencja CC-BY

Co to jest Refaktoryzacja?

Refaktoryzacja to inaczej naprawianie kodu. Czasami potrzeba jest poprawić program, aby łatwiej było go zrozumieć innym programistom, ponieważ jak powiedział Hal Abelson:

Programy muszą być pisane dla ludzi do czytania, i tylko przy okazji dla maszyn do uruchomienia.

Proces poprawiania istniejącego kodu programu nazywa się refakoryzacją.

Ciągła nauka

Istnieje powiedzenie, że człowiek uczy się całe życie. Jeśli chodzi o programistów to wiedzy jest naprawdę dużo i każdy programista musi cały czas aktywnie się uczyć, szczególnie że wszystko szybko się zmienia. Nie można zostawać w miejscu. Oczywiście pewnie nie wszyscy to robią. Ale nauka to podstawa. Nie jest to praca jak np. takiego baristy, który umie robić kawę i nie musi uczyć się niczego nowego.

Podsumowanie

Najważniejszą rzeczą, w programowaniu, jest dzielenie problemu na części i nadawanie im nazw, czyli abstrakcja. Wszystko to po to, aby można było stworzyć skomplikowany program, ale w danej chwili myśleć tylko o kilku małych rzeczach naraz. Ponieważ pamięć tymczasowa jest ograniczona. Może pomieścić, w zależności od badań, od 4 do 9 rzeczy na raz.

Nie bez przyczyny nadawanie nazw jest nazywane najtrudniejszą rzeczą w informatyce. makeCafee równie dobrze może się nazywać getCoffee lub po prostu coffee. Ważne jest aby programista, w swoim programie, wiedział co ona robi.

Ciągła nauka, algorytmy, refakoryzacja oraz debugowanie też są bardzo ważne. Najpierw trzeba poznać dziedzinę, w jakiej pisze się program. Może to być np. aplikacja, która pomaga szpitalom w zarządzaniu, program do obsługi banku albo jakaś gra. W każdym przypadku, gdy trzeba dodać jakąś funkcjonalność do programu, trzeba go zrozumieć, podzielić na części jeśli jest to duży problem oraz napisać odpowiednie kroki do rozwiązania problemu czyli odpowiednie algorytmy. Przy okazji można także podzielić większe algorytmy na kilka funkcji, które mają proste nazwy, aby uprościć kod programu.

Co sądzisz o takiej definicji programowania?