Визуальное программирование — легкий путь в цифровой мир

Практически каждый человек пользуется Интернетом, и многие хотели бы также заявить о себе. В повседневной жизни возникает множество проблем, которые можно решить с помощью запрограммированных приложений (или apps) и соответствующих конечных устройств. Но на пути к программированию часто возникают большие препятствия. Работающая программа включает в себя ряд компонентов в виде языка программирования с огромным количеством «словарного запаса»: переменные, константы, зацикленные процессы, условия, формулы, действия и регулярные выражения.

Работа с такими текстовыми языками программирования требует обширных знаний, способности к абстрагированию и умения сохранять высокую концентрацию в течение длительного времени. Изучение текстового языка программирования можно приравнять к изучению иностранного языка. Чтобы преодолеть эти препятствия, с 1960-х годов создаются визуальные среды разработки. Здесь программисты не используют утомительные текстовые коды, а используют графические элементы.

При визуальном программировании элементы языка программирования предоставляются в виде графических строительных блоков. Именно поэтому данный подход также называется графическим программированием. По внешнему виду и обозначениям этих элементов можно определить, какие задачи в программировании могут быть решены с помощью тех или иных компонентов. Пиктограммы помогают обеспечить опорные точки и избежать очень сложных структур или больших абстракций.

Основополагающий стиль программирования — или парадигма программирования — имеет следующие атрибуты:

• Визуальный: Элементы вставляются в последовательность программы с помощью перетаскивания.
• Событийный: Каждый шаг программы начинается, как только происходит заранее определенное событие.
• Императивный: Программирование состоит из последовательности команд.
• Объектно-ориентированный: На отдельные объекты возлагаются определенные задачи.

В зависимости от языка визуального программирования, программисты используют множество готовых элементов программы. Они могут включать тексты и изображения, быть организованы логически, изменять свой внешний вид или выражение. Управляющие элементы позволяют вставлять действия, которые зависят от условий. Операторы позволяют выполнять соединения и математические расчеты, а переменные или связи могут быть вставлены, удалены или изменены. Элементы программирования разработаны таким образом, чтобы они подходили друг к другу, как кусочки головоломки. Если элементы логически не подходят друг к другу, это обнаруживается редактором и обозначается цветом — например, выделением серым цветом — и иногда даже звуками. Элементы программирования обычно разделены на группы с цветовой кодировкой. Это облегчает выбор нужного элемента.

Описания отдельных элементов и процессов, лежащих в их основе, представляют собой человеческие выражения или действия, такие как «сделать…», «сказать…», «нажать клавишу…» или «подождать, пока…». Элементы программы собираются с помощью перетаскивания. Вы можете определить, можно ли соединить графические элементы, по углублениям и выступам, которые должны подходить друг к другу, как кусочки головоломки. Это делает процесс сборки простым и интуитивно понятным, без необходимости знания текстового языка программирования.

Самое большое отличие заключается в том, что визуальным программистам не нужно работать с огромным количеством синтаксиса команд. Также нет необходимости в сложном процессе изучения «словарного запаса» языка программирования. В случае «обычной» обработки требуется сильная способность к абстрагированию, чтобы достичь желаемого результата на основе инструкций языка программирования. Хотя многие редакторы программирования предлагают функцию «автозавершение», которая автоматически завершает инструкции и процессы, программистам все равно нужно быть внимательными к опечаткам при вводе кода; всего одно забытое подчеркивание, и вся процедура приведет к сообщению об ошибке. Это часто означает, что программистам приходится часами пересматривать свой код на предмет ошибок.

Как и при изучении иностранного языка, при программировании необходимо сначала выучить наиболее важный «словарный запас», чтобы «справляться». Каждая новая задача программирования требует изучения новых терминов. Сфера применения современных текстовых языков программирования значительно расширилась за прошедшие годы, чтобы идти в ногу с потребностями современного Интернета. Разделы программирования могут быть размещены в отдельных файлах и интегрированы в процесс программирования. Хотя это упрощает программирование на основе текста, оно требует всестороннего обзора, хорошо проаннотированного кода и тщательной документации.

Визуальное программирование разрушает технические барьеры и делает программирование более доступным. Так, например, дети могут извлечь пользу из игрового подхода к программированию. Программисты могут сосредоточиться на логических процессах в своей программе, не отвлекаясь на посторонние вещи. Быстро достигаются пригодные для использования результаты, что обеспечивает мотивацию для новых и более масштабных проектов.

Преимущества визуального программирования

Требуется лишь небольшое количество знаний. По сути, идея может быть сразу же «записана» в виде программы. Иллюстративные символы обеспечивают легкость понимания. Поскольку синтаксис отсутствует, опечатки исключены. Это помогает программистам понять основную концепцию языка программирования.

Визуальные языки программирования позволяют использовать процесс, известный как исследовательское программирование. Просто начните и создавайте программу шаг за шагом, пока точное решение не было полностью продумано. Существующие этапы программирования можно снова и снова проверять на функциональность. Программисты в основном работают с решениями на основе браузера, которые работают независимо от операционной системы компьютера. Результаты обычно можно экспортировать в другие, текстовые языки программирования.

Недостатки визуального программирования

Часть графического программирования привязана к специальным приложениям или определенным системам, аппаратным средствам или конечным устройствам. Как правило, невозможно создавать отдельные элементы или добавлять комментарии для просмотра членами проектной группы. Это затрудняет ведение общего обзора даже при работе со слегка усложненными программами. Более того, визуально запрограммированные проекты можно масштабировать лишь в ограниченных пределах. Поэтому их адаптация к крупным или быстро растущим проектам затруднена. В случае больших проектов преимущество исследовательского программирования может быстро превратиться в недостаток в виде неструктурированного кода. Такие программы неудобно поддерживать и расширять.

Существует широкий спектр языков визуального программирования. Вот лишь некоторые из них:

Самым известным и, безусловно, самым распространенным языком визуального программирования является Scratch. Он был впервые выпущен в 2007 году и предназначен для того, чтобы облегчить детям изучение программирования. Выпущенное ответвление ScratchJr — бесплатное приложение, предназначенное для детей в возрасте от 5 до 7 лет. На основе Scratch были разработаны некоторые другие языки графического программирования, например BYOB 4.0/Snap!

Blockly — это разновидность библиотеки. Она предлагает визуальный редактор программирования, который добавляется в приложения для Android, iOS и веб-приложения. Blockly также использует взаимосвязанные графические блоки. Запрограммированные алгоритмы могут быть экспортированы, например, в виде кода JavaScript или Python.

NEPO основана на Scratch и использует свободно распространяемую библиотеку Blockly. Он был расширен собственными функциональными возможностями. Преимуществом NEPO являются открытые интерфейсы, которые могут также управлять другим оборудованием или роботизированными системами.

Grape — это графическая среда разработки. Она позволяет даже новичкам в программировании кодировать микроконтроллеры простыми шагами.

App Inventor изначально поставляется компанией Google. Графический интерфейс позволяет программировать приложения для телефонов Android с помощью графических блоков.

Этот графический язык программирования особенно подходит для программирования микроконтроллера Arduino без текстовых вводов.

Этот визуальный язык программирования основан на потоках данных и также является средой разработки. Pure Data используется для создания интерактивного мультимедийного программного обеспечения — например, для синтезаторов.

Линейка продуктов от производителя игрушек Lego, в основе которой лежат программируемые блоки Lego: Используя электродвигатели, датчики и технологические элементы Lego, можно строить и программировать роботов и другие интерактивные системы.