Логическая организация структуры и ресурсов компьютера, которые может использовать программист
Обновлено: 21.11.2024
Из этого введения в работу с сетями вы узнаете, как работают компьютерные сети, какая архитектура используется для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.
Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных между собой кабелями (проводными) или WiFi (беспроводными) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).
Географическое расположение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.
Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способу управления трафиком и ее назначению.
Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.
Типы компьютерных сетей
По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:
Локальная сеть (локальная сеть). Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.
WLAN (беспроводная локальная сеть). WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.
WAN (глобальная сеть). Как видно из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на большой территории, например, из региона в регион или даже из одного континента в другой. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.
MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.
PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили сеть PAN, которая позволяет обмениваться и синхронизировать контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.
SAN (сеть хранения данных). SAN – это специализированная сеть, предоставляющая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)
CAN (сеть кампуса). CAN также известен как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.
VPN (виртуальная частная сеть). VPN – это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. раздел "Узлы" ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.
Важные термины и понятия
Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:
IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует для связи Интернет-протокол. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства-получателя.
Узлы. Узел — это точка подключения внутри сети, которая может получать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.
Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.
Коммутаторы. Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных к конечному пункту назначения. В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:
Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.
Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты перемещаются по сети к конечному пункту назначения.
Переключение сообщений отправляет сообщение полностью с исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.
Порты: порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.
Типы сетевых кабелей. Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.
Примеры компьютерных сетей
Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью обмена данными и ресурсами образует компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.
В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, вероятно, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.
Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городским службам экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим на красный свет.
The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую взаимодействовать с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи. Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.
Компьютерные сети и Интернет
Провайдеры интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно указывает, куда направить информацию.
Как они работают?
Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети взаимодействовать и обмениваться информацией и ресурсами.
Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку цифр, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.
Маршрутизаторы – это виртуальные или физические устройства, облегчающие обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения. Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся по сети, достигают конечного пункта назначения.
Архитектура
Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети. В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают аппаратное и программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), топологию сети и протоколы связи.
Основные типы сетевой архитектуры
В сети клиент/сервер центральный сервер или группа серверов управляет ресурсами и предоставляет услуги клиентским устройствам в сети. Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер.В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент/сервер не делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или ярусами.
Топология сети
Топология сети — это то, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть как кабельным, так и беспроводным.
Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:
При топологии шинной сети каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.
В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.
В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.
сетчатая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных. Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.
Безопасность
Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.
Существует много точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Средства защиты могут включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.
Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности. Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.
Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа. Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.
Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.
Ячеистые сети
Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.
Тип ячеистых сетей
Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:
- В полной ячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется со всеми остальными сетевыми узлами, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
- беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.
Балансировщики нагрузки и сети
Балансировщики нагрузки эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им. Цели балансировки нагрузки – избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, сократить время отклика и максимально увеличить пропускную способность.
Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.
Сети доставки контента
Сеть доставки контента (CDN) – это сеть с распределенными серверами, которая доставляет пользователям временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта. Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.
Прямые трансляции мультимедиа, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.
Компьютерные сетевые решения и IBM
Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличить трафик, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.
Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все это упомянуто выше — это примеры технологий, которые могут помочь компаниям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:
-
— это устройства, которые дают вам улучшенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого. обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud. — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако. Получите защиту от DDoS, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.
Сетевые сервисы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для повышения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.
Развить сетевые навыки и получить профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional.
Алгоритм – это специальная процедура для решения четко определенной вычислительной задачи. Разработка и анализ алгоритмов лежат в основе всех аспектов информатики: искусственного интеллекта, баз данных, графики, сетей, операционных систем, безопасности и так далее. Разработка алгоритмов — это больше, чем просто программирование. Это требует понимания альтернатив, доступных для решения вычислительной задачи, включая аппаратное обеспечение, сеть, язык программирования и ограничения производительности, которые сопровождают любое конкретное решение. Это также требует понимания того, что значит для алгоритма быть «правильным» в том смысле, что он полностью и эффективно решает поставленную задачу.
Сопутствующее понятие – это разработка конкретной структуры данных, которая позволяет алгоритму работать эффективно. Важность структур данных связана с тем фактом, что основная память компьютера (где хранятся данные) является линейной и состоит из последовательности ячеек памяти, последовательно пронумерованных 0, 1, 2,…. Таким образом, простейшая структура данных представляет собой линейный массив, в котором соседние элементы нумеруются последовательными целочисленными «индексами», а доступ к значению элемента осуществляется по его уникальному индексу. Массив можно использовать, например, для хранения списка имен, а эффективные методы необходимы для эффективного поиска и извлечения определенного имени из массива. Например, сортировка списка в алфавитном порядке позволяет использовать так называемый метод бинарного поиска, при котором оставшаяся часть списка для поиска на каждом шаге разрезается пополам. Этот метод поиска похож на поиск определенного имени в телефонной книге. Зная, что книга находится в алфавитном порядке, можно быстро перейти на страницу, близкую к странице, содержащей нужное имя. Для эффективной сортировки и поиска списков данных было разработано множество алгоритмов.
Хотя элементы данных хранятся в памяти последовательно, они могут быть связаны друг с другом указателями (по сути, адресами памяти, хранящимися вместе с элементом, чтобы указать, где находится следующий элемент или элементы в структуре), так что данные могут быть организованы в способами, аналогичными тем, которыми они будут доступны. Простейшая такая структура называется связанным списком, в котором к несмежным элементам можно получить доступ в заранее заданном порядке, следуя указателям от одного элемента в списке к другому.Список может быть циклическим, когда последний элемент указывает на первый, или каждый элемент может иметь указатели в обоих направлениях, образуя двусвязный список. Были разработаны алгоритмы для эффективного управления такими списками путем поиска, вставки и удаления элементов.
Указатели также позволяют реализовывать более сложные структуры данных. Граф, например, представляет собой набор узлов (элементов) и связей (известных как ребра), соединяющих пары элементов. Такой граф может представлять набор городов и соединяющих их автомагистралей, расположение элементов схемы и соединительных проводов на микросхеме памяти или конфигурацию людей, взаимодействующих через социальную сеть. Типичные алгоритмы графа включают стратегии обхода графа, например, как следовать ссылкам от узла к узлу (возможно, искать узел с определенным свойством) таким образом, чтобы каждый узел посещался только один раз. Связанной с этим проблемой является определение кратчайшего пути между двумя заданными узлами на произвольном графе. (См. теорию графов.) Проблема, представляющая практический интерес в сетевых алгоритмах, например, состоит в том, чтобы определить, сколько «сломанных» каналов связи можно допустить, прежде чем связь начнет прерываться. Аналогичным образом, при проектировании микросхем сверхбольшой интеграции (СБИС) важно знать, является ли граф, представляющий схему, плоским, то есть может ли он быть нарисован в двух измерениях без пересечения звеньев (соприкосновения проводов).
(Вычислительная) сложность алгоритма – это мера количества вычислительных ресурсов (времени и пространства), потребляемых конкретным алгоритмом при его выполнении. Ученые-компьютерщики используют математические меры сложности, которые позволяют им предсказать до написания кода, насколько быстро будет работать алгоритм и сколько памяти ему потребуется. Такие прогнозы являются важным руководством для программистов, реализующих и выбирающих алгоритмы для реальных приложений.
Вычислительная сложность — это континуум, поскольку некоторые алгоритмы требуют линейного времени (то есть необходимое время увеличивается непосредственно с количеством элементов или узлов в списке, графе или обрабатываемой сети), тогда как другие требуют квадратичного или даже экспоненциальное время выполнения (то есть требуемое время увеличивается пропорционально количеству элементов в квадрате или экспоненциально от этого числа). В дальнем конце этого континуума лежит мутное море неразрешимых проблем, решения которых не могут быть эффективно реализованы. Для этих задач ученые-компьютерщики стремятся найти эвристические алгоритмы, которые могут почти решить проблему и выполняться за разумное время.
Еще дальше находятся те алгоритмические проблемы, которые могут быть сформулированы, но неразрешимы; то есть можно доказать, что никакая программа не может быть написана для решения проблемы. Классическим примером неразрешимой алгоритмической проблемы является проблема остановки, которая утверждает, что нельзя написать программу, которая может предсказать, остановится ли какая-либо другая программа после конечного числа шагов. Неразрешимость проблемы остановки имеет прямое практическое значение для разработки программного обеспечения. Например, было бы легкомысленно пытаться разработать программный инструмент, который предсказывает, есть ли в другой разрабатываемой программе бесконечный цикл (хотя наличие такого инструмента было бы чрезвычайно полезным).
Языки компьютерного программирования позволяют нам давать инструкции компьютеру на языке, который компьютер понимает. Так же, как существует множество языков, основанных на человеке, существует множество языков компьютерного программирования, которые программисты могут использовать для связи с компьютером. Часть языка, которую может понять компьютер, называется «двоичной». Перевод языка программирования в двоичный код известен как «компиляция». Каждый язык, от языка C до Python, имеет свои особенности, хотя во многих случаях между языками программирования есть общие черты.
Эти языки позволяют компьютерам быстро и эффективно обрабатывать большие и сложные объемы информации. Например, если человеку дается список рандомизированных чисел от одной до десяти тысяч и его просят расположить их в порядке возрастания, есть вероятность, что это займет значительное время и будет содержать некоторые ошибки.
Сегодня в отрасли используются десятки языков программирования. Ниже мы собрали обзоры 12 наиболее важных, актуальных и востребованных языков.
Лучшие онлайн-программы
Изучите интересующие вас программы с высокими стандартами качества и гибкостью, необходимыми для перехода на новый уровень карьеры.
Питон
Python – это продвинутый интерпретируемый, объектно-ориентированный язык программирования, основанный на гибкой и надежной семантике.
Кто его использует?
Основные организации: Google, Pinterest, Instagram, YouTube, DropBox, NASA, ESRI. Специализации и отрасли: разработка веб-сайтов и Интернета (фреймворки, микрофреймворки и передовые системы управления контентом); научные и числовые вычисления; настольные графические пользовательские интерфейсы (GUI)
Что делает обучение важным?
Python позволяет быстро интегрировать системы в качестве языка сценариев или связующего языка. Он также подходит для быстрой разработки приложений (RAD).
- В игре Civilization 4 вся внутренняя логика, включая ИИ, реализована на Python.
- NASA использует Python в своей интегрированной системе планирования в качестве стандартного языка сценариев.
- Возможности:
- Простой в освоении и легко читаемый.
- Связанные веб-платформы для разработки веб-приложений
- Бесплатный интерпретатор и стандартная библиотека доступны в виде исходного кода или двоичного кода на основных платформах
С чего все началось?
Python был разработан в конце 1980-х годов в CWI в Нидерландах и впервые выпущен для широкой публики в 1991 году.
Форумы
Java – это объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня общего назначения с несколькими функциями, которые делают его идеальным для веб-разработки.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
-
, Java-разработчики
- Используется работодателями в сферах связи, образования, финансов, здравоохранения, гостиничного бизнеса, розничной торговли и коммунальных услуг.
Что делает обучение важным?
Java используется для разработки приложений корпоративного уровня для видеоигр и мобильных приложений, а также для создания веб-приложений с JSP (Java Server Pages). При использовании в Интернете Java позволяет загружать апплеты и использовать их через браузер, который затем может выполнять функцию, обычно недоступную.
- Программы, которые используют или написаны на Java, включают Adobe Creative Suite, Eclipse, Lotus Notes, Minecraft и OpenOffice.
- Java является основной основой для разработки приложений для Android.
- Возможности:
- Переносимость приложений
- Надежный интерпретируемый язык
- Обширная сетевая библиотека
С чего все началось?
Первоначально известная как Oak, Java была разработана в 1990 году компанией Sun Microsystems для расширения возможностей языка C++. Java был разработан по принципу WORA (Write Once Run Anywhere). Этот язык был представлен общественности в 1995 году и в настоящее время принадлежит Oracle.
Ruby/Ruby on Rails
Ruby — это объектно-ориентированный язык сценариев с открытым исходным кодом, который можно использовать независимо или как часть веб-фреймворка Ruby on Rails.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики Ruby on Rails, инженеры-программисты, инженеры по обработке данных
- Используется работодателями в сфере технологий, инженерии, профессиональных услуг, дизайна, науки и контроля качества.
Что делает обучение важным?
Ruby используется для моделирования, 3D-моделирования, а также для управления и отслеживания информации.
- Basecamp, Amazon, Twitter и Groupon были созданы с использованием Ruby on Rails.
- НАСА использует Ruby для моделирования.
- Возможности:
- Бесплатно использовать, копировать, изменять и распространять
- Интуитивно понятный и гибкий язык
- Полностью объектно-ориентированный (возможность использовать цепочку методов)
С чего все началось?
Разработанный в 1995 году, создатель Ruby описал его как "простой на вид, но очень сложный внутри, как наше человеческое тело".
Форумы
HTML (язык гипертекстовой разметки)
HTML — это стандартный язык разметки, используемый для создания веб-страниц. он обеспечивает правильное форматирование текста и изображений (с использованием тегов), чтобы интернет-браузеры могли отображать их так, как они должны выглядеть.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Веб-разработчики, технические редакторы, дизайнеры электронной почты, инженеры-программисты.
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, проектирования, дизайна, профессиональных услуг, менеджмента, маркетинга, обслуживания клиентов и продаж.
Что делает обучение важным?
HTML используется для создания электронных документов (страниц), отображаемых в Интернете. Посетите любую страницу, и вы увидите пример HTML в действии.
- Разнообразие и сложность структуры и внешнего вида современных сайтов стали возможными благодаря HTML.
- Возможности:
- Простота в использовании и изучении основ HTML.
- Бесплатно и доступно
- Доступно несколько версий
С чего все началось?
HTML был создан физиком Тимом Бернерсом-Ли в 1990 году, чтобы ученые могли обмениваться документами в Интернете. До этого все сообщения отправлялись с использованием обычного текста. HTML сделал возможным «обогащенный» текст (т. е. форматирование текста и визуальные изображения).
Форумы
JavaScript
JavaScript — это клиентский язык программирования, который запускается внутри клиентского браузера и обрабатывает команды на компьютере, а не на сервере. Обычно он помещается в файл HTML или ASP. Несмотря на свое название, JavaScript не связан с Java.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики JavaScript, веб-разработчики, инженеры-программисты
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, проектирования, дизайна, маркетинга, финансов и здравоохранения.
Что делает обучение важным?
JavaScript в основном используется в веб-разработке для управления различными элементами страницы и придания им большей динамики, включая возможность прокрутки, печать времени и даты, создание календаря и другие задачи, которые невозможно выполнить с помощью простого HTML. Его также можно использовать для создания игр и API.
- Агентство Cyber-Duck в Великобритании использует общедоступные API, созданные с помощью JavaScript, для сбора данных о преступности и предоставления пользователям возможности просматривать информацию о местности.
- Карта твитов, созданная Питом Смартом и Робом Хоуксом с помощью JavaScript, представляет собой карту мира, размеры которой пропорциональны количеству твитов.
- Возможности:
- Основные функции просты в освоении.
- Несколько фреймворков
- Пользователи могут ссылаться на JQuery, комплексную библиотеку Javascript.
С чего все началось?
JavaScript был разработан Netscape и первоначально назывался LiveScript, а в 1995 году стал JavaScript.
Форумы
Язык С
C Language – это структурно-ориентированный язык программирования среднего уровня, который в основном используется для разработки низкоуровневых приложений.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики программного обеспечения, компьютерные инженеры, бизнес-аналитики и системные аналитики, администраторы ИТ и веб-контента, инженеры встроенного программного обеспечения.
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, инженерии, менеджмента, здравоохранения и профессиональных услуг.
Что делает обучение важным?
Язык C используется для разработки системных приложений, интегрированных в такие операционные системы, как Windows, UNIX и Linux, а также во встроенное программное обеспечение. Приложения включают графические пакеты, текстовые процессоры, электронные таблицы, разработку операционных систем, системы баз данных, компиляторы и ассемблеры, сетевые драйверы и интерпретаторы.
- Системы TAO Facebook программируются в основном на языке C.
- Большинство драйверов устройств по-прежнему разрабатываются с использованием языка C.
- Возможности:
- Простой в освоении; нужно освоить только 32 ключевых слова.
- Легко писать системные программы, такие как компиляторы и интерпретаторы
- Основной язык для начинающих
С чего все началось?
Форумы
C++ — это объектно-ориентированный язык программирования общего назначения среднего уровня, являющийся расширением языка C, позволяющим программировать C++ в «стиле C». В некоторых ситуациях кодирование можно выполнять в любом формате, что делает C++ примером гибридного языка.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Инженеры-программисты C++, разработчики программного обеспечения C++, инженеры встроенных систем, программисты-аналитики
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, проектирования, профессиональных услуг, дизайна, контроля качества и управления.
Что делает обучение важным?
Язык C++ используется для создания компьютерных программ и упакованного программного обеспечения, такого как игры, офисные приложения, графические и видеоредакторы и операционные системы.
- Операционная система Blackberry разработана с использованием C++.
- Новейший пакет Microsoft Office был разработан с использованием C++.
- Возможности:
- Часто это первый язык программирования, которому обучают в колледже.
- Механизм быстрой обработки и компиляции
- Надежная стандартная библиотека (STL)
С чего все началось?
Выпущенный в 1983 году и часто считающийся объектно-ориентированной версией языка C, C++ был создан для компиляции компактного и эффективного кода, а также для предоставления высокоуровневых абстракций для более эффективного управления крупными проектами разработки.
Форумы
Кто его использует?
Что делает обучение важным?
- Используется для разработки широкого спектра программных приложений, сопровождающих интегрированную среду разработки Visual Studio.
- Единственный язык, используемый Windows Presentation Foundation (WPF).
- Возможности:
- Схож с Java по возможностям
- Идеально подходит для начинающих.
- Подход для работы с приложениями Microsoft
С чего все началось?
Форумы
Цель-C
Objective-C — это простой объектно-ориентированный язык общего назначения. Он использует систему передачи сообщений, заимствованную из языка Smalltalk; когда объекту в Objective-C отправляется сообщение, он может проигнорировать или переслать другому объекту, а не возвращать значение.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Администраторы ИТ и веб-контента, разработчики мобильных устройств iOS и Android, инженеры-программисты
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, инженерии, менеджмента, здравоохранения и дизайна.
Что делает обучение важным?
Objective-C в основном используется разработчиками для создания приложений для iOS и OS X.
- От всего, от Twitter и Facebook до Wells Fargo и Mint, Objective-C является наиболее часто используемым языком для написания программ для продуктов Apple.
- Функции
- Более гибкие возможности динамического ввода
- Часто используется вместе с такими платформами, как Cocoa или Cocoa Touch.
- Отличный первый язык для начинающих программистов
С чего все началось?
Objective-C был разработан в Apple в 1983 году для устранения недостатков (в частности, отсутствия объектной ориентации) языка C. Он был лицензирован NeXT в 1988 году.
Форумы
PHP (препроцессор гипертекста)
PHP – это язык сценариев с открытым исходным кодом, предназначенный для создания динамических веб-страниц, эффективно работающих с базами данных. Он также используется как язык программирования общего назначения.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики PHP, инженеры-программисты PHP
- Используется в разных отраслях, включая информационные технологии, проектирование, дизайн, профессиональные услуги, здравоохранение, менеджмент и финансы.
Что делает обучение важным?
PHP в основном используется вместе с динамическими веб-сайтами с большим объемом данных для сбора данных форм. Он также используется в разработке приложений для создания динамического содержимого страницы.
- PHP является частью платформы LAMP, используемой Facebook и Yahoo.
- Такие платформы, как Joomla, WordPress и Drupal, используют язык PHP.
- Возможности:
- Прост в освоении (так же просто, как встроить код в HTML)
- Бесплатно и с открытым исходным кодом
- Можно использовать во всех основных операционных системах и веб-серверах.
С чего все началось?
PHP был выпущен в 1995 году как серверный язык сценариев, который обрабатывается на сервере и превращается в веб-сайт в простом HTML.
Форумы
SQL (язык структурированных запросов)
SQL – это язык запросов к базе данных (а не язык разработки), который позволяет добавлять контент в базу данных, получать к нему доступ и управлять им. Это язык, который позволяет программистам выполнять общепринятую аббревиатуру CRUD (создать, прочитать, обновить, удалить) в базе данных.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики SQL-серверов, тестировщики баз данных, разработчики программного обеспечения, администраторы баз данных
- Используется в таких отраслях, как информационные технологии, проектирование, проектирование, управление, профессиональные серверы, бизнес и финансы.
Что делает обучение важным?
SQL взаимодействует с серверной базой данных веб-приложения. Это «стандартный де-факто» язык баз данных, всегда используемый в сочетании с другим языком программирования. Программы SQL реализованы как способ для предприятий и организаций получать доступ к информации, хранящейся в их базах данных, и управлять ею.
- Системы управления реляционными базами данных, использующие SQL, включают MySQL (от Oracle), Sybase, Microsoft SQL Server и другие.
- Возможности:
- Простой синтаксис
- Бесплатный и легкодоступный
С чего все началось?
SQL был разработан в Исследовательском центре IBM в 1974 году и первоначально назывался SEQUEL. Первая коммерческая версия была представлена в 1979 году компанией ORACLE.
Форумы
Быстро
Swift – это новейший мультипарадигмальный язык программирования Apple с открытым исходным кодом для приложений iOS и OS X. Swift объединяет именованные параметры и объектно-ориентированную модель Objective-C, а также расширенный компилятор, отладчик и инфраструктуру платформы.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики платформы Swift, разработчики мобильных приложений для iOS, разработчики программного обеспечения, старшие программисты, инженеры данных
- Информационные технологии, проектирование, проектирование, управление и профессиональные услуги
Что делает обучение важным?
Swift в основном используется разработчиками для создания приложений для iOS и OS X.
- Dow Jones переписывает разделы своего мобильного приложения Wall Street Journal с помощью Swift.
- Компания Getty Images создала ориентированное на потребителя приложение Stream с использованием Swift.
- Возможности:
- Поддерживает «игровые площадки», функцию, которая позволяет программистам экспериментировать и сразу видеть результаты.
- Легкий для понимания синтаксис
- Идеально подходит для написания готового кода.
С чего все началось?
Swift, основанный на языке программирования Objective-C, был представлен на Всемирной конференции разработчиков Apple (WWDC) в 2014 году. Новейшая версия, Swift 2, была выпущена как язык с открытым исходным кодом в 2015 году.
Форумы
Рекомендуемое чтение
Просмотреть отобранные программы на получение степени
Расскажите, в чем вы хотели бы специализироваться, и узнайте, какие учебные заведения предлагают программу обучения, которая поможет вам изменить мир.
Разработка программного обеспечения — это набор действий в области информатики, посвященных процессу создания, проектирования, развертывания и поддержки программного обеспечения.
Программное обеспечение — это набор инструкций или программ, которые сообщают компьютеру, что делать. Он не зависит от аппаратного обеспечения и делает компьютеры программируемыми. Существует три основных типа:
Системное программное обеспечение для обеспечения основных функций, таких как операционные системы, управление дисками, утилиты, управление оборудованием и другие необходимые операции.
Программное обеспечение для программирования, предоставляющее программистам такие инструменты, как текстовые редакторы, компиляторы, компоновщики, отладчики и другие инструменты для создания кода.
Возможный четвертый тип — это встроенное программное обеспечение. Программное обеспечение встроенных систем используется для управления машинами и устройствами, обычно не считающимися компьютерами, — телекоммуникационными сетями, автомобилями, промышленными роботами и многим другим. Эти устройства и их программное обеспечение могут быть подключены как часть Интернета вещей (IoT). 2
Разработкой программного обеспечения в основном занимаются программисты, инженеры-программисты и разработчики программного обеспечения. Эти роли взаимодействуют и пересекаются, а динамика между ними сильно различается в разных отделах разработки и сообществах.
Программисты или кодеры пишут исходный код для программирования компьютеров для определенных задач, таких как слияние баз данных, обработка онлайн-заказов, маршрутизация сообщений, выполнение поиска или отображение текста и графики. Программисты обычно интерпретируют инструкции разработчиков программного обеспечения и инженеров и используют для их выполнения такие языки программирования, как C++ или Java.
Инженеры-программисты применяют инженерные принципы для создания программного обеспечения и систем для решения проблем. Они используют язык моделирования и другие инструменты для разработки решений, которые часто можно применять к проблемам в общем виде, а не просто решать для конкретного экземпляра или клиента. Программные инженерные решения придерживаются научного метода и должны работать в реальном мире, как с мостами или лифтами. Их ответственность возросла по мере того, как продукты становились все более интеллектуальными благодаря добавлению микропроцессоров, датчиков и программного обеспечения. Мало того, что все больше продуктов используют программное обеспечение для дифференциации рынка, разработка программного обеспечения должна координироваться с разработкой механических и электрических компонентов продукта.
У разработчиков программного обеспечения менее формальная роль, чем у инженеров, и они могут быть тесно связаны с конкретными областями проекта, включая написание кода. В то же время они управляют общим жизненным циклом разработки программного обеспечения, включая работу функциональных групп по преобразованию требований в функции, управление группами разработчиков и процессами, а также тестирование и обслуживание программного обеспечения. 3
Важным отличием разработки программного обеспечения на заказ от разработки коммерческого программного обеспечения является разработка программного обеспечения на заказ. Разработка программного обеспечения на заказ — это процесс проектирования, создания, развертывания и обслуживания программного обеспечения для определенного набора пользователей, функций или организаций. Напротив, готовое коммерческое программное обеспечение (COTS) разработано с учетом широкого набора требований, что позволяет его упаковывать, продавать и распространять на коммерческой основе.
Массив, Связанный список, Стек, Очереди, Поиск, Сортировка, Дерево, График…
У вас есть вопросы, зачем мне изучать все вышеперечисленное сложное, если оно абсолютно бесполезно в реальной жизни?? Почему компании задают вопросы, связанные со структурами данных и алгоритмами, если это бесполезно в повседневной работе??Многие начинающие и опытные программисты избегают изучения структур данных и алгоритмов, потому что это сложно, и они думают, что все вышеперечисленное бесполезно в реальной жизни. Поэтому, прежде чем мы обсудим эту тему, мы поставим перед вами простую задачу, и вам нужно найти для нее решение.
- Если вы попытаетесь выполнить поиск случайным образом или последовательно, это займет слишком много времени. Через некоторое время вы можете разочароваться.
- Вы можете попробовать другое решение, приведенное ниже…
- Перейти на страницу №. 10000
- Если в списке нет. не там, а все остальные рулона нет. на этой странице меньше, чем у вас
- Перейти на страницу №.15000
- Тем не менее, если ваш бросок №. нет там. но в этот раз все остальные рулона нет. больше вашего.
- Перейти на страницу №. 12500
Продолжайте тот же процесс, и в течение 30-40 секунд вы найдете свой регистрационный номер. Поздравляем... вы только что непреднамеренно использовали алгоритм бинарного поиска..
Это был всего лишь простой пример, и вы, возможно, немного поняли, почему изучение структуры данных и алгоритмов так важно в реальной жизни. В повседневной жизни вы можете найти множество примеров. Поэтому, если вы думаете, что этот навык важен только для прохождения собеседований в компании, специализирующиеся на продуктах, вы глубоко ошибаетесь.
- Если вы хотите пройти собеседование и попасть в компанию, специализирующуюся на продуктах
- Если вы любите решать сложные задачи из реальной жизни.
Рассказать об интервью ведущих компаний, специализирующихся на продуктах
Знаете ли вы, что под капотом все ваши команды SQL и Linux представляют собой алгоритмы и структуры данных? Возможно, вы этого не понимаете, но именно так работает программное обеспечение.
Структуры данных и алгоритмы играют важную роль при внедрении программного обеспечения, а также в процессе найма. У многих студентов и профессионалов возникает вопрос: почему интервью в этих компаниях сосредоточены на DSA, а не на конкретных вопросах языка/фреймворков/инструментов? Объясним, почему это происходит…
Когда вы просите кого-то принять решение о чем-то, хороший человек сможет сказать вам: «Я выбираю сделать X, потому что это лучше, чем A, B в этих отношениях. Я мог бы выбрать C, но я чувствовал, что это лучший выбор из-за этого». В нашей повседневной жизни мы всегда идем с тем человеком, который может выполнить задачу за короткий промежуток времени с эффективностью и с использованием меньшего количества ресурсов. То же самое происходит и с этими компаниями. Проблема, с которой сталкиваются эти компании, намного сложнее и масштабнее. Разработчики программного обеспечения также должны принимать правильные решения, когда речь идет о решении проблем этих компаний.
Знание таких структур данных, как хэш-таблицы, деревья, графики и различные алгоритмы, имеет большое значение для эффективного решения этих проблем, и интервьюеры больше заинтересованы в том, чтобы увидеть, как кандидаты используют эти инструменты для решения проблемы. Точно так же, как автомеханику нужен правильный инструмент, чтобы починить машину и заставить ее работать правильно, программисту нужен правильный инструмент (алгоритм и структура данных), чтобы программа работала правильно. Итак, интервьюер хочет найти кандидата, который может применить правильный набор инструментов для решения данной проблемы. . Если вы знаете характеристики одной структуры данных по сравнению с другой, вы сможете принять правильное решение при выборе правильной структуры данных для решения проблемы.
Инженеры, работающие в таких компаниях, как Google, Microsoft, Facebook, Amazon, отличаются от других, и им платят больше, чем в других компаниях… но почему? В этих компаниях кодирование — это просто реализация и примерно занимает 20-30% времени, отведенного на проект. Большая часть времени уходит на разработку лучших и оптимальных алгоритмов для экономии ресурсов компании (серверов, вычислительной мощности и т. д.). Это основная причина, по которой собеседования в этих компаниях сосредоточены на алгоритмах, поскольку они хотят, чтобы люди, которые могут мыслить нестандартно, разрабатывали алгоритмы, которые могут сэкономить компании тысячи долларов. Youtube, Facebook, Twitter, Instagram, GoogleMaps — все эти сайты имеют наибольшее количество пользователей в мире. Чтобы обслуживать больше пользователей на этих сайтах, требуется дополнительная оптимизация, и именно поэтому компании, ориентированные на продукты, нанимают только тех кандидатов, которые могут оптимизировать свое программное обеспечение в соответствии с потребностями пользователей.
Пример. Предположим, вы работаете в компании Facebook. Вы придумываете оптимальное решение задачи (например, сортировка списка пользователей из Индии) с временной сложностью O(nLogn) вместо O(n^2) и предполагаете, что n для задачи здесь для компании в реальной жизни сценарий — 100 миллионов (очень справедливое предположение, учитывая, что количество пользователей, зарегистрированных на Facebook, превышает 1 миллиард). nLogn будет 800 миллионов, а n^2 будет 10^7 миллиардов. Что касается затрат, вы можете видеть, что эффективность повысилась более чем в 10 ^ 7 раз, что может дать огромную экономию с точки зрения стоимости сервера и времени.
Возможно, вы поняли, что компании хотят нанять умного разработчика, который сможет принять правильное решение и сэкономить ресурсы, время и деньги компании. Поэтому, прежде чем дать решение использовать хеш-таблицу вместо списка для решения конкретной проблемы, тщательно подумайте о большом масштабе и всех сценариях. Это может принести компании доход или компания может потерять огромную сумму денег.Решить некоторые сложные проблемы из реальной жизни
Вы когда-нибудь ругались со стороны родителей, когда вы не могли найти свою книгу или одежду в своей захламленной комнате?Определенно да… ваши родители правы, когда советуют держать все на своих местах, чтобы в следующий раз вы могли легко получить свои вещи. Здесь вам нужно упорядочить и хранить все (данные) в такой структуре, чтобы всякий раз, когда вам нужно что-то искать, вы получали это легко и как можно быстрее. Этот пример дает четкое представление о том, насколько важно упорядочивать или структурировать данные в реальной жизни.
Теперь возьмем в качестве примера библиотеку. Если вам нужно найти книгу по теории множеств в библиотеке, вы сначала пойдете в математический раздел, а затем в раздел теории множеств. Если эти книги не организованы таким образом, а просто распределены случайным образом, найти конкретную книгу будет сложно. Таким образом, структуры данных относятся к тому, как мы организуем информацию на нашем компьютере. Ученые-компьютерщики обрабатывают и ищут лучший способ организовать имеющиеся у нас данные, чтобы их можно было лучше обрабатывать на основе предоставленных входных данных.
- Facebook (Да… мы говорим о вашем любимом приложении). Вы только представьте, что ваши друзья на Facebook, друзья друзей, общие друзья — все они могут быть легко представлены в Graph? Расслабьтесь… присядьте на пару минут и подумайте еще раз… вы можете применить график для представления связей друзей на Facebook.
- Если вам нужно сохранить колоду карт и правильно ее расставить, как бы вы это сделали? Вы будете бросать ее случайным образом или раскладывать карты одну поверх другой и из соответствующей колоды. Здесь вы можете использовать Стек, чтобы правильно расположить карты друг над другом.
- Каким будет ваш подход к поиску слова в словаре? Вы просматриваете страницу за страницей или открываете какую-то страницу, и если слово не найдено, вы открываете страницу до/позже открытой в зависимости от порядка слов на текущей странице (бинарный поиск).
Первые два являются хорошим примером выбора правильной структуры данных для решения реальной проблемы, а третий — хорошим примером выбора правильного алгоритма для решения конкретной проблемы за меньшее время.
Все приведенные выше примеры дают четкое представление о том, насколько важна организация данных в нашей повседневной жизни. Организация данных в определенной структуре действительно помогает сэкономить много времени, и ими становится легче манипулировать или использовать их. То же самое касается алгоритма… все мы хотим сэкономить время, энергию и ресурсы. Мы все хотим выбрать лучший подход к решению проблем в нашей повседневной жизни. В мире существует множество проблем, на решение которых с помощью нативного решения могут уйти часы или дни, а могут уйти и годы! можешь представить! посмотрите это: Важность структуры данных и алгоритмов
Мы окружены множеством реальных сложных проблем, для которых ни у кого нет решения. Внимательно изучите проблемы, и вы сможете помочь этому миру, предоставив решение, которое никто не дал раньше.Структура данных и алгоритмы помогают понять природу проблемы на более глубоком уровне и тем самым лучше понять мир.
Если вы хотите узнать больше о структурах данных и алгоритмах, посмотрите это видео с участием г-на Сандипа Джейна (генеральный директор и основатель GeeksforGeeks).
Читайте также: