Computer Science | что читать/смотреть

Приветствую, давно хотел написать пост об изучения Computer Science, рассмотреть пару тем, рассказать об интересных уч.материалах. К тому же здесь превалируют русскоязычные уч. материалы, что достаточно редкая история(но об английском будет пару слов, без него, к сожалению, никуда).

Этот пост состоит из серии постов с моего телеграм канала -

https://t.me/tobeprog

1.1. CS50

Оригинал Перевод

Легендарный Гарвардский ввод в cs. Лектор обладает каким то запредельным скиллом интересно подавать сложный материал, и сам материал выше всяких похвал. На данный момент, именно этот ввод мне видится лучшим вариантом для старта.

1.2. "Код", Петцольд

Эта книга - ввод в архитектуру, разбирается всё, буквально от подачи тока по проводкам и заканчивая высокоуровневыми языками программирования.

Но куда интересней другая особенность книги - здесь с легкостью ловится эффект, когда ты понял одну часть, но уже забыл прошлую, и надо все заново, и все удерживать в голове и т.д. При этом сама книга написана простым языком, не подразумевает никаких предварительных знаний по теме и досконально разбирает каждый момент. Вы как бы учитесь работать со сложной системой, находясь при этом в комфортных условиях(это буквально необходимый навык для дальнейшего изучения cs, наверно, он даже важнее самой темы книги).

Ко всему прочему CS50 и "Код" Петцольда - идеальное сочетание. CS50 мало про архитектуру, а Код отлично ложится на ввод в computer science. Поэтому рекомендую ознакомится с книгой как можно раньше.

1.3. Missing Semester

Оригинал - https://missing.csail.mit.edu/

[Перевод, на данный момент переведено 2 из 11 частей]Пропущенный семестр курса по компьютерным наукам - https://missing-semester-rus.github.io/

Есть куча инструментов, которые предположительно должен знать студент после изучения Computer Science, обычно это оставляют для самостоятельного изучения, тут же наоборот решили сакцентировать на них внимание(и сэкономить кучу времени студентам).

2.1. Про английский

Раз уж, в Missing Semester соприкосновения с иностранным языком не избежать, обсудим эту тему сейчас. Так уж получилось, английский - это необходимость для изучения cs. Хорошая новость в том, что для уч.материалов на английском не нужен уровень Disco Elysium.

Я не лингвист, поэтому рассуждений на тему почему так, выдать не могу. Но точно могу сказать, что для многих становится настоящим открытием то, насколько простой английский используют в тех же лекциях по тех.специальностям. Если получается смотреть какие-нибудь ситкомчики(условных “Друзей”) в оригинале, то и лекции условного MIT по алгоритмам тоже потяните(к тому же, у лекций могут быть конспекты, субтитры, да даже контекст повествования).

Знание языка, даже на каком-нибудь Intermediate, уже огромное преимущество, и если есть возможность каким-то образом подтянуть язык, то это однозначно стоит сделать.

2.2. Выбор языка

Все сводится к 2 вариантам: более классический - си, более простой - питон. Вообще можно выбрать и любой другой, но так уж сложилось, что большинство уч.материалов крутятся вокруг этих двух.

Начнем с питона, основное преимущество - можно быстро писать сложные программы или их рабочие прототипы. В cs очень важно не просто изучать теорию, но и мочь что-то сделать, что называется “покрутить” это, поэкспериментировать, понять принцип работы на практике.

Пост про уч.материалы для изучения основ питона

Не буду расписывать каждый, уже кучу всего про них написал, как и про подбор правильных уч.материалов, все есть в посте.

Поэтому, сразу к Си. Сразу скажу, в моем понимании, изучении Си без ассемблера - крайне странная идея, и из того же gdb изучающий вообще вылезать не должен. Но это достаточно хардкорный подход, в котором для начинающего уж слишком много процесса исследования(что может сильно запутать).

Нет особого смысла расписывать книги по Си, в любой подборке будет фигурировать тот же Прата, мимо основных пройти невозможно, вместо этого расскажу о куда более интересном и малоизвестном материале.

https://stepik.org/course/73618 - один из лучших курсов по Си, найденный мной весьма странным образом. Дело в том, что автор курса написал книгу, с тем самым правильным в моем понимании подходом(сишечка через ассемблер), самой книги нет на русском, но гугл неожиданно привел меня на степик, где курс можно сказать спрятался(не привязан к какой-либо организации, на обложке милейший котик, и всего 2к учащихся, поэтому на самом сайте его приметить затруднительно).

К сожалению, сам курс без ассемблера, но он все же очень хорош. Cложный, глубокий, про современный подход к разработке(это прям редкость). Тут главное не торопиться, и постепенно, вникая во все(это оч. важно), двигаться по курсу.

2.3. А оно точно вам нужно?

Этот вопрос стоит задавать перед изучением любого топика/темы cs. И уж точно, перед комплексным изучением всего предмета. Да, вроде как лишних знаний не бывает, но вот что бывает, так это зря потраченное время(в случае с cs, очень и очень большое).

Почему я вообще поднял этот вопрос? Если кратко, ища разные материалы на тему cs, очень уж часто я видел крайне спорные утверждения из разряда: “каждый программист должен знать”. И если подобное утверждение выходит далеко за пределы основ, то я советую очень и очень осторожно к нему относиться.

Особенно, если изначально не стоит задачи разобраться в той или иной области, а ее изучения связано с получением, например, будущей профессии. Сделайте ресерч, посмотрите действительно ли это необходимое требование(предположу, что в большинстве случаев - нет).

2.4. Изучение от практики

Одна из самых примечательных особенностей изучения cs сейчас, это - возможность изучать некоторые темы от практики. Начинать с небольших “игрушечных” проектов и потихоньку увеличивать сложность, все больше и больше приближаясь к настоящим.

Даже без подборок и прочего, туториалы с ними легко гуглятся. Например, запрос “Lisp interpreter python” и первый же результат:

http://norvig.com/lispy.html (How to Write a (Lisp) Interpreter (in Python)) статья Питера Норвига, где буквально за 90 строк он пишет и объясняет очень простой интерпретатор Lisp

https://habr.com/ru/post/115206/ - перевод этой статьи, также будет на первой странице выдачи

Это отличный вариант для старта. А что потом? Ну например, есть продолжении этой статьи с улучшенной версией интерпретатора:

https://norvig.com/lispy2.html (An ((Even Better) Lisp) Interpreter (in Python)) все также первая страница выдачи, там же будут и другие варианты.

Такой подход, ни в коем случае не отрицает чтения фундаментальной литературы, а наоборот дополняет его, и даже мотивирует все глубже и глубже изучать тему.

2.5. Количество тем

Чтобы этот пост не стал слишком уж большим, я взял самые популярные темы, они входят, если так можно выразиться, в классические топики cs. Получилось 5(Алгоритмы, Математика, Архитектура, Операционные системы, Языки программирования и компиляторы). Не знаю насколько вообще тема поста интересна, если хорошо зайдет, то сделаю еще 5, навскидку: сети, бд, графика и т.д

3.1. Алгоритмы. Руководство по разработке, Стивен Скиена - считаю лучшим вариантом, замечательная книга. Кроме того, что она великолепно написана, в ней есть куча ссылок на другую отличную литературу, можно очень глубоко погрузиться в тему.

3.2. Грокаем алгоритмы, Адитья Бхаргава - хороший вариант для совсем начинающих.

3.3. Структуры данных и алгоритмы Java, Роберт Лафоре - классика, не смущайтесь ЯПа в названии, вообще хорошая литература по алгоритмам к ЯПам не привязана, они лишь лучше иллюстрируют рассказанное, в случае Лафоре, рассказанное настолько понятно, что Java точно не станет проблемой.

Но если нужно именно на определенном ЯПе, то разумеется есть репозиторий с кучей алгоритмов и реализаций на разных ЯПах - https://github.com/TheAlgorithms/Python/blob/master/DIRECTORY.md

3.4. Алгоритмы. Вводный курс, Томас Кормен - почему то все время забывают про эту книгу, и сразу отсылают к большой работе того же автора ‘Алгоритмы. Построение и анализ’, эта книга, куда легче и возможно, станет ступенькой к основному труду автора.

3.5. https://stepik.org/course/217 - Алгоритмы: теория и практика. Методы

https://stepik.org/course/1547 - Алгоритмы: теория и практика. Структуры данных

Два отличных курса от CSC, оба мультиязычные

3.6. Есть один курс на английском, который я не могу не упомянуть:

Introduction to Algorithms(MIT), он большой(это мягко сказано), но зато очень детальный, и объясняют все достаточно понятно, ко всему прочему этот курс только часть из серии Массачусетских курсов по алгоритмам, сразу за ним идет не менее приятный - Design and Analysis of Algorithms.

3.7. Также отличным местом для практики будет CodeWars

Куча задач, огромный выбор ЯПов, после выбора задачи попадаем в среду где пишем решение и запускаем тесты, после прохождения тестов можем отрефакторить и засабмитить код(в целом, стандартный набор для подобных платформ).

Но дальше происходит достаточно интересная штука, нам сразу показывают как эту же задачу решили другие пользователи, присутствует рейтинговая система, благодаря которой хорошие решения будут в топе. Можно посмотреть на более правильные решения, более элегантные, что очень актуально в “сильно-свободных” языках типа того же питона, особенно для новичков.

Ко всему прочему сервис в отличии от большинства конкурентов - бесплатный, конечно есть возможность платно проапгрейдить аккаунт, но на основном функционале этот апгрейд никак не сказывается, поэтому он вовсе не обязателен.

Еще к этому можно добавить кучу отличных статей, кучу объяснений сложных моментов простым языком, всякие ресурсы с задачками и т.д. и т.п. В плане поиска уч.материалов - изучение алгоритмов не доставит проблем.

Лучше изучать математику под конкретную цель. Т.е. в тот момент, когда приходит понимание, что для дальнейшего изучения другой темы необходимо ее(математику) подтянуть.

Но, как бы это помягче сказать, может сложиться ситуация, когда и подтягивать то нечего, настолько с математикой дружба не склеилась. В таком случае, наверно стоит почитать что-то популярное, пускай не относящееся к дискретной математике(cs крутится вокруг неё), просто чтобы понять, что это не такая страшная штука.

4.1. Парочка таких книг:

Красота в квадрате, Алекс Беллос

Удовольствие от х, Стивен Строгац

Теория игр, Авинаш Диксит, Барри Нейлбафф

Что такое математика? Рихард Курант, Герберт Роббинс

После/параллельно, стоит посмотреть что-то из разряда “математика для взрослых/минимум для абитуриента тех.вуза”. Главное, чтобы подобные ликбезы не стали в тягость.

Как и говорилось выше, в cs все крутится вокруг дискретной математики

4.2. Дискретная математика для программистов, Род Хаггарти - наверно, сейчас это лучший вариант введения в предмет.

4.3. На степике довольно много курсов по дискретной математике, возможно кому то такой формат будет удобней.

https://stepik.org/course/91 - Ликбез по дискретной математике

https://stepik.org/course/83 - Дискретные структуры

https://stepik.org/course/125 - Основы перечислительной комбинаторики

https://stepik.org/course/126 - Основы теории графов

https://stepik.org/course/5608 - Теория графов

4.4. Перед курсом про алгоритмы(из прошлого раздела) в MIT читают курс, который так и называется Mathematics for Computer Science.

5.1. "Код", Петцольд - книга из введения, если по каким то причинам еще не прочитана, то самое время это сделать.

5.2. Архитектура компьютера, Таненбаум - буквально фундамент, очень важная книга. Она куда сложнее Петцольда, но это, можно сказать, другой уровень. По сути, Петцольд в разрезе изучения архитектуры - подготовка к этой книге.

5.3. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем, Дэвид Паттерсон, Джон Хеннесси - еще одна фундаментальная книга. Вполне может составить конкуренцию Таненбауму.

Честно сказать, не вижу смысла писать о других уч.материалах. Последние 2 книги просто вне всякой конкуренции. И даже близко никакой другой курс/книга не подобрался.

6.1. https://stepik.org/course/1780 - Операционные системы, отличный курс, с него вполне можно начать.

6.2. https://github.com/tuhdo/os01 - Operating Systems: From 0 to 1, книга, отличный ввод в тему, к сожалению, только на английском.

6.3. https://littleosbook.github.io/ - The little book about OS development, великолепная книга, именно по разработке операционок, теорию же авторы рекомендуют брать из того же Таненбаума. Тоже только на английском.

6.4. Собственно, Современные операционные системы, Таненбаум, Бос - книга, разумеется, абсолютный мастрид для желающих разобраться в вопросе, но она очень и очень сложная, поэтому крайне не рекомендую начинать с нее, посмотрите варианты которые выше, попишите всякие мелкие проекты(благо туториалов куча), и только потом стоит приступать.

6.5. Если интересует Linux, точно не стоит проходить мимо Ядро Linux. Описание процесса разработки, Роберт Лав

7.1. Разумеется, есть книга дракона Компиляторы: принципы, технологии и инструменты, Ахо, Лам, Ульман, Сети - здесь та же история, что с операционками Таненбаума, абсолютный мастрид, но к нему следует хорошенько подготовиться.

К тому же, можно очень хорошо разобраться в теме, и например, написать свой первый компилятор, вообще до соприкосновения с драконами. И это мне кажется правильной тактикой изучения.

Начать с того самого “подхода от практики”, потихонечку увеличивать сложность, пока не станет ясно, что необходимо более глубокое понимание теории. Отправная точка у всех разная, благо туториалов разной сложности столько, что без проблем можно найти подходящий.

7.2. https://ruslanspivak.com/lsbasi-part1/ - отличный вариант для старта, Цикл из 19 статей, в котором автор, пишет интерпретатор языка Pascal на Python.

7.3. https://github.com/DoctorWkt/acwj - автор репозитория пишет компилятор, при этом подробнейшим образом объясняя каждый шаг.