Что такое переменная - основа программирования

Переменные являются фундаментальной основой любого языка программирования. Без глубокого понимания концепции переменных невозможно создать полноценные программы. Давайте разберемся, что представляют собой переменные, зачем они нужны и как правильно использовать их на практике.

Что такое переменная в программировании

Переменная в программировании - это поименованная область памяти для хранения данных, к которой можно обращаться по заданному имени.

Основные свойства переменной:

• Имя - идентификатор, по которому осуществляется доступ к переменной
• Тип данных - определяет, какого рода данные может хранить переменная
• Значение - конкретные данные, которые в данный момент находятся в переменной

Зачем нужны переменные

Переменные необходимы для:

1. Хранения данных, с которыми работает программа
2. Передачи этих данных между различными частями программы
3. Выполнения вычислений и манипуляций над данными

Благодаря переменным программа обладает гибкостью и масштабируемостью. Например, если в программе используется переменная для хранения цены товара, то при изменении цены достаточно поменять всего одно значение, не меняя всю логику.

Другими словами, переменная - это своеобразный "контейнер" с выбранным программистом именем, в который можно "положить" данные, а затем считывать их обратно для выполнения вычислений и других операций.

Виды переменных

Различают несколько основных видов переменных:

Подробнее про каждый вид переменных будет рассказано далее.

Пример переменной

Рассмотрим простой пример переменной на языке Python:

 price = 100 # переменная для хранения цены 

Здесь объявлена переменная с именем price, в нее записано значение 100. Это число можно использовать в дальнейших вычислениях, например:

 total = price * 1.2 # вычисляем стоимость с НДС 

Также значение переменной можно изменить в любой момент, не меняя остальную логику программы:

 price = 200 # меняем цену total = price * 1.2 # вычисляем новую стоимость 

Как определяются и объявляются переменные

Прежде чем использовать переменную, ее необходимо объявить. Объявление переменной означает сообщение компилятору или интерпретатору о том, что:

• Будет использоваться переменная с таким-то именем
• Она будет хранить данные такого-то типа
• Выделяется память под эту переменную
  

Синтаксис объявления переменной

В разных языках программирования существуют свои правила синтаксиса для объявления переменных, например:

• Python:

   imya = 10 

• JavaScript:

   let imya = 10; 

• Java:

   int imya = 10; 

Как видите, везде указывается:

1. Тип данных (кроме Python)
2. Имя переменной
3. Знак присваивания
4. Начальное значение (необязательно)

Статическая и динамическая типизация

В зависимости от подхода к определению типов данных, различают:

• Статически типизированные языки (Java, C#), где тип указывается строго при объявлении переменной
• Динамически типизированные (Python, JavaScript), где тип определяется автоматически исходя из хранящихся данных

Значения переменных по умолчанию

Если при объявлении переменной не указать начальное значение, то она инициализируется значением по умолчанию:

• 0 или 0.0 для числовых типов
• пустая строка "" для строковых переменных
• логическое значение false для булевых переменных

Правила объявления переменных

При объявлении переменных следует придерживаться ряда правил:

1. Уникальные, осмысленные имена
2. Понятные обозначения типов данных
3. Объявление переменных в начале блока кода
4. Инициализация начальных значений, если нужно

Это позволит избежать ошибок и упростит супппорт кода в будущем.

Использование и изменение значений переменных

Объявив переменную, мы получаем возможность работать с ее значением в программе:

• Считывать текущее значение
• Изменять значение присваиванием
• Использовать в выражениях и вычислениях

Доступ к значению переменной

Чтобы получить значение переменной, нужно обратиться к ней по имени, например:

 x = 10 print(x) # выведет 10 

Присваивание новых значений

Чтобы изменить значение, используется оператор присваивания, знак "=", после чего указывается новое значение:

 x = 15 print(x) # теперь выведет 15 

Использование переменных в выражениях

Переменные могут участвовать в выражениях и вычислениях:

 price = 100 tax = 20 total = price + price * tax / 100 # вычисление с НДС 

Здесь значения трех переменных использованы для вычисления общей стоимости с НДС.

Встроенные функции для работы с переменными

Для вывода, приведения типов и других операций над переменными служат встроенные функции, такие как print, str, int и другие.

Например, приведение числа к строке в Python выглядит так:

 x = 10 str_x = str(x) # преобразует 10 к строке "10" 

А в JavaScript похожим образом работает функция toString:

 let x = 10; str_x = x.toString(); 

Область видимости и время жизни переменных

Область видимости (видимость) переменной определяет ту часть программы, из которой возможен доступ к переменной.

Глобальные и локальные переменные

По области видимости различают:

• Глобальные - доступны в пределах всей программы
• Локальные - доступны только внутри блока кода, где они определены, например внутри функции

 x = 10 # глобальная def print_x(): y = 20 # локальная print(x) #
можно обратиться к глобальной print(y) # обращение к локальной 

Блоки и области видимости

"постоянные и переменные"

Локальные переменные существуют только внутри своих блоков кода:

 if some_condition: z = 35 # переменная блока if print(z) # Ошибка! нет доступа за пределами блока 

Статические переменные

Статические переменные сохраняют свое значение между вызовами:

 def counter(): static x = 0 x = x + 1 print(x) counter() # 1 counter() # 2 counter() # 3 

Время жизни переменных

Время жизни определяет, как долго переменная доступна в программе после создания.

У локальных переменных оно заканчивается при выходе из блока:

 def print_x(): x = 10 print(x) print_x() # 10 print(x) # Ошибка! 

Переменные в Scratch

Scratch - популярная среда программирования для детей и новичков. В нем также используется концепция переменных.

Чтобы создать переменную в Scratch, нужно в разделе "Переменные" нажать кнопку "Создать переменную", ввести имя и начальное значение:

Чтение и изменение значений

Чтобы прочитать или изменить переменную, служат блоки:

Переменные бывают доступны:

• Всем спрайтам (глобальные)
• Только одному спрайту (локальные)

Это задается при создании переменной.