برنامه نویسی گرافیکی چیست؟ معرفی ابزارها، کاربردها و مزایا

در دنیای امروز، نرم‌افزارها بخش جدایی‌ناپذیری از زندگی ما شده‌اند و توسعه‌دهندگان همواره به دنبال روش‌هایی نوین و در دسترس برای ایجاد این نرم‌افزارها هستند. برنامه‌نویسی گرافیکی (Visual Programming) یکی از همین روش‌هاست که به کاربران اجازه می‌دهد بدون درگیری با پیچیدگی‌های زبان‌های سنتی، نرم‌افزارها را به‌صورت بصری و تعاملی بسازند. با استفاده از بلوک‌های گرافیکی، منطق برنامه به‌سادگی طراحی می‌شود و تجربه‌ای خلاقانه و ملموس ایجاد می‌کند. در ادامه این مقاله از مجله سبزلرن به بررسی ابزارها، کاربردها و مزایای برنامه‌نویسی گرافیکی خواهیم پرداخت.

برنامه نویسی گرافیکی چیست؟

برنامه‌نویسی گرافیکی یا بصری روشی برای توسعه وب و نرم‌افزار است که از گرافیک و تصاویر  به‌جای متن صرف، برای ساخت منطق محاسباتی و ارتباط با برنامه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. این روش نشان‌دهنده لایه دیگری از زبان ماشین (machine language) است که روند ساخت نرم‌افزار را آسان‌تر می‌کند.

وقتی صحبت از ساخت نرم‌افزار می‌شود، ابزارهای برنامه‌نویسی بصری به شما امکان ساخت رابط‌های کاربری front-facing را می‌دهند. امروزه، ابزارهای توسعه نرم‌افزار «بدون کد» برنامه‌نویسی بصری را به سطوح جدیدی می‌برند.

تفاوت برنامه نویسی گرافیکی با برنامه نویسی متنی

منظور از textual programming، زبانی است که از مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها به شکل متنی تشکیل شده است. همه زبان‌های برنامه‌نویسی متنی قوانین نحوی خاص خود را دارند و در زمان اجرای آنها، ایجاد کد صحیح از نظر معنایی و نحوی توسط مکانیسم‌هایی مانند زبان‌های برنامه‌نویسی بصری، تضمین نمی‌شود.

 این واقعیت پیچیدگی برنامه‌نویسی را افزایش می‌دهد و متاسفانه، برخی از خطاها در کد متنی ممکن است در عملکرد نادرست برنامه منعکس شوند (یا حتی ممکن است برنامه کامپایل و اجرا نشود). برخلاف برنامه‌نویسی بصری که در آن اساسا نمی‌توان کد اشتباه ایجاد و حتی اجرا کرد.

مزایا و اهمیت برنامه نویسی گرافیکی

برنامه نویسی گرافیکی روشی سریع‌ و کارآمد برای ایجاد برنامه‌های نرم‌افزاری است. این روش نیاز به نوشتن خط به خط کد را که می‌تواند زمان‌بر باشد، از بین می‌برد. در عوض، توسعه‌دهندگان می‌توانند از اجزای بصری برای کشیدن و رها کردن عناصر در محل استفاده کنند. این امر باعث صرفه‌جویی زیادی در زمان می‌شود و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد برنامه‌های نرم‌افزاری را به سرعت و کارآمد ایجاد نمایند.

همکاری آسان‌تر

برنامه نویسی به این سبک، همکاری در پروژه‌ها را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌کند. با کدنویسی بصری، توسعه‌دهندگان می‌توانند به راحتی کار خود را با دیگران به اشتراک بگذارند و همکاری در پروژه‌ها را آسان‌تر ‌کنند. همچنین همکاری توسط رابط گرافیکی برنامه‌ها هم آسان می‌شود و ارتباط اعضای تیم را آسان‌تر می‌کند. این امر به ویژه برای تیم‌های دورکار (وقتی که ارتباط می‌تواند یک چالش باشد)، مهم است. برنامه نویسی بصری به اعضای تیم از نقاط مختلف جهان اجازه می‌دهد تا به طور یکپارچه با هم کار کنند.

منحنی یادگیری کمتر

برنامه نویسی بصری در مقایسه با کدنویسی سنتی، منحنی یادگیری کمتری دارد. با کدنویسی بصری، توسعه‌دهندگان نیازی به دانش عمیق از زبان‌های برنامه‌نویسی ندارند. در عوض، آنها می‌توانند از رابط بصری برای ایجاد کد استفاده کنند. این امر شروع توسعه نرم‌افزار را برای مبتدیان آسان‌تر می‌کند. علاوه بر این، ابزارهای برنامه نویسی بصری اغلب با طیف وسیعی از قالب‌ها و اجزای از پیش ساخته شده ارائه می‌شوند که شروع کار را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر می‌کنند.

رفع اشکال بهتر

کدنویسی بصری، رفع اشکال را هم آسان‌تر می‌کند. به این معنی که با این روش برنامه نویسی، توسعه‌دهندگان می‌توانند جریان کد را ببینند و شناسایی خطاها را راحت انجام دهند. علاوه بر این، رابط بصری، رفع اشکال‌ برنامه‌های نرم‌افزاری پیچیده را آسان‌تر می‌کند. این امر به ویژه برای پروژه‌های بزرگ‌تر که به کد زیادی نیاز دارند، مهم است. ابزارهای برنامه نویسی گرافیکی اغلب دارای ویژگی‌های برجسته‌سازی خطا هستند که شناسایی و حل سریع مشکلات را آسان‌تر می‌کند.

افزایش انعطاف‌پذیری

برنامه نویسی بصری به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا برنامه‌های نرم‌افزاری ایجاد کنند که انعطاف‌پذیرتر و سازگارتر باشند. ابزارهای برنامه نویسی بصری اغلب با طیف وسیعی از گزینه‌های سفارشی‌سازی ارائه می‌شوند که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد برنامه‌های نرم‌افزاری را با نیازهای خاص خود تنظیم کنند. این سطح از انعطاف‌پذیری با کدنویسی سنتی امکان‌پذیر نیست. علاوه بر این، ابزارهای برنامه نویسی بصری اغلب دارای ویژگی‌های کنترل نسخه داخلی هستند که می‌توانند به توسعه‌دهندگان کمک کنند تا تغییرات در پایگاه کد خود را به طور موثرتری مدیریت نمایند.

ابزارها و محیط‌های برنامه نویسی گرافیکی

برای آشنایی بیشتر با برنامه نویسی گرافیکی خوب است چند نمونه از ابزارهای مهم آن را هم بشناسید، آشنایی با این ابزارها به شما کمک می‌کند تا براساس نیاز و سطح دانش خود گزینه مناسب را انتخاب کنید:

Scratch و Blockly

Blockly کتابخانه وب است که به شما امکان می‌دهد یک ویرایشگر کد مبتنی بر بلوک‌های قابل تنظیم را به برنامه خود اضافه کنید. این یرایشگر از بلوک‌های پازلی شکل برای نمایش مفاهیم کد مانند متغیرها، عبارات منطقی، حلقه‌ها و موارد دیگر استفاده می‌کند. در نتیجه به کاربران اجازه می‌دهد بدون نگرانی در مورد نحو یا ترس از خط فرمان، برنامه‌نویسی کنند.

همچنین پلتفرم  Scratch هم برخلاف زبان‌های برنامه‌نویسی سنتی مانند جاوا و ++C، از یک رابط کاربری گرافیکی استفاده می‌کند. این بدان معناست که ایده‌های خلاقانه از بازی‌ها و انیمیشن‌ها گرفته تا داستان‌های تعاملی را می‌توان به سرعت پیاده‌سازی کرد. برای انجام این کار، می‌توان بلوک‌های گرافیکی را به راحتی در کنار هم قرار داد تا پشته‌هایی را تشکیل دهند که از نظر نحوی با یکدیگر مطابقت دارند. از آنجایی که فقط بلوک‌ها و انواع داده‌های سازگار می‌توانند با هم ترکیب شوند، جلوگیری از اشتباهات آسان است.

پیشنهاد مطالعه: اسکرچ چیست؟

App Inventor

App Inventor یک برنامه وب برای استفاده از امکانات برنامه نویسی گرافیکی است که به افراد امکان می‌دهد اپلیکیشن‌هایی ایجاد کنند که روی دستگاه‌های تلفن همراه اندروید اجرا می‌شوند. جالب است بدانید که در ابتدا به عنوان بخشی از یک پروژه گوگل ایجاد شد، اما اکنون توسط MIT (موسسه فناوری ماساچوست) میزبانی و نگهداری می‌شود (همان شرکتی که Scratch را به شما می‌دهند).

App Inventor از بلوک‌های سازنده کد به سبک کشیدن و رها کردن (مشابه بلوک‌های مورد استفاده در زبان کد نویسی  Scratch)، استفاده می‌کند. این امر یادگیری آن را از سنین پایین آسان کرده و همچنین به از بین بردن پیچیدگی‌های بالقوه طاقت‌فرسا در شروع کار کمک خواهد کرد. استفاده از رنگ‌های روشن، دکمه‌های واضح و راهنمایی‌های آموزشی فراوان، App Inventor را به ابزاری تبدیل کرده‌اند که به دانش‌آموزانی ناآشنا با فناوری هم بتوانند پروسه یادگیری خود را شروع کنند.

Unity و Unreal Engine برای گرافیک سه‌بعدی

یونیتی یک موتور بازی قدرتمند چند پلتفرمی است که برای توسعه بازی‌های ویدیویی، شبیه‌سازی‌ها و تجربیات تعاملی استفاده می‌شود. یونیتی که به خاطر تطبیق‌پذیری‌ خود مشهور است، از گرافیک‌های دوبعدی و سه‌بعدی، اسکریپت‌نویسی و طیف گسترده‌ای از پلتفرم‌ها پشتیبانی می‌کند که آن را به سنگ بنای توسعه بازی‌های مدرن تبدیل کرده‌اند. اهمیت آن در صنعت فناوری در توانمندسازی توسعه‌دهندگان، طراحان و سازندگان برای استفاده از ابزارهایی برای تحقق ایده‌هایشان، از بازی‌های موبایل گرفته تا برنامه‌های واقعیت مجازی (VR) نهفته است.

پیشنهاد مطالعه: موتور بازی‌سازی یونیتی چیست؟

همچنین به یاد داشته باشید که شرکت Epic Games موتور Unreal را به عنوان ابزاری برای کمک به توسعه‌دهندگان در ساخت محیط‌های مجازی تعاملی با جلوه‌های بصری خاص توسعه داده است. نسخه فعلی، UE5، شامل ویژگی‌های جدید بسیاری برای پشتیبانی از گرافیک با کیفیت بالا است که به صورت بلادرنگ رندر می‌شوند.

 از آنجایی که Unreal Engine یک موتور بازی برای آموزش برنامه نویسی گرافیکی است، عملکرد را در اولویت قرار داده است. این موتور شامل ویژگی‌هایی مانند وضوح تصویر فوق‌العاده زمانی است تا اطمینان حاصل شود که کاربران می‌توانند از گرافیک با کیفیت بالا لذت ببرند، حتی اگر قدرت پردازش محدودی داشته باشند.

 با این حال، این نرم‌افزار فقط برای توسعه بازی استفاده نمی‌شود. بلکه برای ایجاد شبیه‌سازی‌های آموزشی و انیمیشن‌ها و CGI برای فیلم‌ها و برنامه‌های تلویزیونی هم قابل استفاده است. در این سناریوها که تعامل در اولویت نیست، قابلیت‌های فیزیک و گرافیک Unreal Engine واقعا می‌درخشند.

مثال‌ها و کاربردهای عملی برنامه نویسی گرافیکی

یکی از پروژه‌های محبوب ساخته شده با Scratch مسابقه قایق‌رانی (Boat race) است. چون آنقدر ساده است که حتی دانش‌آموزان جوان‌تر هم می‌توانند آن را دنبال کنند و با امکانات زیادی که دارد، پایه خوبی جهت ایجاد سایر بازی‌های مسابقه‌ای ضمن آموزش فراهم می‌کند.

همچنین گفتگوی فضایی (Space talk) اولین پروژه در مسیر آموزش اسکرچ، اسپرایت‌ها، اسکریپت‌ها و حلقه‌ها است. چون مقدمه‌ای عالی بر برنامه‌نویسی مبتنی بر بلوک ارائه می‌دهد. این مورد هم یک راه بسیار آسان برای درک نحوه عملکرد منطق و شرایط کدنویسی است. چه یک کدنویس جوان باشید و چه داوطلبی بدون تجربه کدنویسی، این یک پروژه واقعا سرگرم‌کننده و قابل دسترس است.

ضمنا Unity هم در صنایع مختلفی از جمله معماری، هنر و کتاب‌های تعاملی، مدل‌سازی خودرو، آموزش پزشکی، فیلم، آموزش، واقعیت افزوده و موارد دیگر استفاده می‌شود. برای نمونه تکنسین‌های جلوه‌های ویژه در پشت صحنه فیلم‌های Ready Player One  و Spheres از Unity برای طراحی محیط‌های مجازی در طول تولید استفاده کردند که به جلوگیری از تنظیمات پرهزینه در مرحله پس از تولید کمک کرد. Unity حتی اولین جایزه مهندسی Emmy خود را برای Baymax Dreams (مجموعه‌ای از انیمیشن‌های کوتاه با حضور ستاره ربات بی‌تاب Big Hero 6 دیزنی) دریافت کرده است.

برنامه نویسی گرافیکی برای مبتدیان و کودکان

برنامه نویسی گرافیکی یکی از گزینه‌های مناسب برای کودکان و افراد مبتدی است چون می‌تواند رویکردی شهودی‌ به توسعه نرم‌افزار ارائه دهد. گفتیم که اکثر ابزارهای این روش برنامه نویسی دارای رابط‌های کاربرپسند و مکانیسم‌های بررسی خطا هستند که از خطاهای نحوی و منطقی جلوگیری می‌کنند. بنابراین، احتمال خطاهای ناشی از نحو و معنا را کاهش می‌دهند.

همچنین برنامه‌نویسی بصری با حذف کدنویسی دستی، سرعت توسعه را افزایش داده است. شما به عنوان یک مبتدی می‌توانید با اتصال اجزای از پیش ساخته شده و پیکربندی بصری آنها، به راحتی سیستم‌های پیچیده ایجاد کنید. همچنین می‌توانید به سرعت یک نمونه اولیه کاربردی از یک برنامه ایجاد کرده و آزمایش ایده‌ها و تکرار طرح‌ها را آسان‌تر کنید.

برنامه‌نویسی بصری برای سهولت استفاده کودکان هم طراحی شده تا بتوانند همکاری بین تیمی را یاد گرفته و به راحتی بازخورد ارائه دهند و پیشنهادهای راهگشا دریافت کنند.

تفاوت برنامه نویسی گرافیکی و کدنویسی سنتی

زبان‌های برنامه‌نویسی بصری در دسترسی‌پذیری و سهولت استفاده برتری دارند. رابط گرافیکی آنها امکان تعامل شهودی را فراهم کرده و کار را برای کسانی که ممکن است دانش برنامه‌نویسی گسترده‌ای نداشته باشند، آسان‌تر می‌کند. در حالی که کدنویسی سنتی نیاز به درک عمیق‌تری از زبان‌های برنامه‌نویسی و نحو دارد.

یکی از مزایای برجسته زبان‌های برنامه‌نویسی بصری، سرعت قابل توجهی است که توسعه‌دهندگان می‌توانند با آن، برنامه‌های کاربردی را نمونه‌سازی و تکرار کنند. در مقابل، کدنویسی سنتی به دلیل ماهیت دقیق نوشتن و آزمایش کد، نیاز به سرمایه‌گذاری زمانی بیشتری دارد. ضمنا کدنویسی سنتی هنگام برخورد با شرایط بسیار پیچیده و پروژه‌هایی که نیاز به الگوریتم‌های عمیق دارند، می‌درخشد. در حالی که ابزارهای برنامه نویسی گرافیکی فرآیندهای توسعه را ساده می‌کنند، اما ممکن است سطح مطلوبی از مدیریت موارد پیچیده را ارائه ندهند.