การเขียนโปรแกรม

คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง คอมพิวเตอร์จะทำงานได้ก็ต่อเมื่อมีการเรียกใช้โปรแกรมหรือที่เรามักเรียกว่า application หรือซอฟต์แวร์ที่มีอยู่บนเครื่อง โปรแกรมเหล่านี้ประกอบด้วยชุดคำสั่งที่สามารถสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานตามลำดับที่ต้องการ การเขียนชุดคำสั่งในโปรแกรมเพื่อสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ จำเป็นต้องเขียนด้วยภาษาที่คอมพิวเตอร์เข้าใจได้ ภาษาที่คอมพิวเตอร์เข้าใจได้ทันที คือ ภาษาเครื่อง ซึ่งประกอบด้วยเลขฐานสอง แต่มักเขียนอยู่ในรูปเลขฐาน 16 

หากเปิดไฟล์ในคอมพิวเตอร์จะพบว่าโปรแกรมส่วนใหญ่ที่เราเรียกใช้งาน จะมีนามสกุล .exe ซึ่งก็คือชุดคำสั่งของภาษาเครื่องนั่นเอง

แนวคิดในการเขียนโปรแกรมสอดคล้องกับการทำงานต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน ในการทำกิจกรรมใด ๆ เรามักจะสามารถระบุการกระทำเป็นขั้นเป็นตอนหรือเป็นลำดับได้อย่างชัดเจน การเขียนโปรแกรมเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานก็มีลักษณะคล้ายคลึงกัน นั่นคือ โปรแกรมเมอร์ต้องระบุขั้นตอนวิธีหรืออัลกอริทึม (algorithm)  เพื่อบอกลำดับการทำงานอย่างเป็นขั้นตอน 

ตัวอย่าง ความสอดคล้องของกิจกรรมกับการเขียนโปรแกรม 

• การเต้นตามนักร้องเกาหลี ผู้เต้นจะต้องจดจำลำดับท่าทางการเต้นแต่ละท่า และเรียงลำดับท่าเต้นก่อนหลังให้ถูกต้อง ซึ่งเปรียบเสมือนการจดจำไวยากรณ์ของภาษาโปรแกรมเพื่อเขียนคำสั่ง และเขียนคำสั่งควบคุมการทำงานให้เป็นไปตามลำดับที่ต้องการ

• การบอกเส้นทางจากบ้านไปยังโรงเรียนให้คุณครูทราบ นักเรียนต้องระบุลำดับการเดินทาง โดยระบุระยะทาง ทิศทางการเดิน การเลี้ยว ระบุถนน หรือสภาพแวดล้อมบนเส้นทางให้ถูกต้องตามลำดับ คุณครูจึงจะสามารถเดินทางไปถึงบ้านนักเรียนได้ เปรียบเสมือนนักเรียนเขียนคำสั่งเพื่อให้คอมพิวเตอร์ (คุณครู) ทำงานตามลำดับ

• การแข่งขันกีฬา ที่กรรมการต้องบังคับให้ผู้เล่นเล่นไปตามลำดับที่กฏและกติกาวางไว้ โดยกฏเปรียบเสมือนไวยากรณ์ของภาษาโปรแกรมที่ห้ามเขียนผิด กติกาเปรียบเสมือนคำสั่ง และกรรมการเปรียบเสมือนซีพียูที่สั่งผู้เล่นให้เล่นตามคำสั่ง

• การทำอาหารตามสูตร ที่ต้องมีการชั่งตวงวัดส่วนประกอบ และระบุขั้นตอนในการปรุงก่อนหลังโดยละเอียด ซึ่งส่วนประกอบเปรียบเสมือนโครงสร้างของโปรแกรม และขั้นตอนการปรุงเปรียบเสมือนคำสั่งในโปรแกรม

การเรียนในระดับปริญญาตรีในสาขาวิชาที่เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมโดยส่วนใหญ่ มักจะบรรจุวิชาคณิตศาสตร์ไว้ในหลักสูตร ทั้งนี้เนื่องจากแนวคิดของภาษาโปรแกรมและการเขียนโปรแกรมมีรากฐานมาจากคณิตศาสตร์ อีกทั้งการเขียนโปรแกรมในงานระดับสูง เช่น การวิเคราะห์ข้อมูล งานด้านปัญญาประดิษฐ์ ส่วนใหญ่ต้องใช้ความรู้พื้นฐานทางคณิตศาสตร์และสถิติ ความคล้ายคลึงกันอีกประการระหว่างการเขียนโปรแกรมกับคณิตศาสตร์ คือ วิธีการแก้ปัญหาจะสามารถระบุเป็นลำดับขั้นตอนที่ชัดเจนได้ 

งานที่คอมพิวเตอร์ถนัด คือ การทำตามลำดับ การคำนวณ และการทำซ้ำๆ ซึ่งสอดคล้องกับการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณต่างๆ  เราสามารถแปลงสมการ อสมการ หรือฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์เป็นคำสั่งในภาษาโปรแกรมได้ไม่ยาก ตัวอย่างเช่น