你掌握了幾種機(jī)器人的10大流行編程語言

這是一個許多新入行的機(jī)器人專家在他們職業(yè)生涯中至少會問一次的問題。不幸的是，這也是一個沒有簡單答案的問題。在本文中，我們將會審視在機(jī)器人學(xué)中最流行的10種編程語言，深入探討它們各自的優(yōu)缺點以及使用和棄用它們的原因。

這實際上是個很有道理的問題——畢竟，如果你從不付諸實踐，那為什么要花大量的時間和精力去學(xué)習(xí)一種新的編程語言呢？如果作為一名機(jī)器人學(xué)新人，你當(dāng)然會想學(xué)習(xí)一種確實對你的職業(yè)生涯很有用的編程語言。

為什么“這個取決于。。。”是個毫無用處的回答

不幸的是，如果你去問一屋子的機(jī)器人學(xué)專家或者在像Stack Overflow、Quora，Trossen，Reddit、 Research Gate這樣的論壇上問“什么是機(jī)器人學(xué)中最好編程語言？”，你永遠(yuǎn)不會得到一個直接的答案。

電氣工程師會從工業(yè)機(jī)器人技術(shù)這個角度給出不同的答案。計算機(jī)視覺程序員給出的答案會跟認(rèn)知機(jī)器人專家給出的不一樣。而且，每個人都會對什么是最好的編程語言有自己的看法。最終，大多數(shù)人都會贊同的答案就是”這個取決于。。。“。對于一個新入行正在試圖決定要先學(xué)哪種語言的機(jī)器人學(xué)者來說，這是一個相當(dāng)無用的答案。即使這是最現(xiàn)實的回答——因為它的確取決于你想要開發(fā)的應(yīng)用程序和你在使用的系統(tǒng)。

我究竟應(yīng)該先學(xué)哪種編程語言？

我究竟應(yīng)該先學(xué)哪種編程語言？這是一個許多新入行的機(jī)器人工程師在他們職業(yè)生涯中至少會問一次的問題。不幸的是，這也是一個沒有簡單答案的問題。

也許更恰當(dāng)?shù)膯栴}應(yīng)該是先從哪種編程語言開始學(xué)起？但是，你仍然會得到不同的看法，但是許多機(jī)器人專家會同意從關(guān)鍵編程語言開始學(xué)。

對于機(jī)器人專家來說，最重要的事情是開拓你的”編程思維”，而不是精通一種特定的編程語言。從很多方面來說，從哪種編程語言開始學(xué)習(xí)真的無關(guān)緊要。你學(xué)習(xí)的每種語言提升了你的編程思維，擁有了這種思維，去學(xué)習(xí)一種新編程語言的時候會容易不少。

在本文中，我們將會審視在機(jī)器人學(xué)中最流行的10種編程語言，深入探討它們各自的優(yōu)缺點以及使用和棄用它們的原因。

機(jī)器人學(xué)中最流行的10種編程語言
世界上有1500多種編程語言，都要學(xué)的話是太多了。目前，在機(jī)器人學(xué)中有這10種最流行的編程語言——如果你喜歡的不在這里，請在留言區(qū)告訴大家。對于機(jī)器人學(xué)，每種編程語言有不同的優(yōu)點。我只是部分地按照重要程度從低到高對它們進(jìn)行了排序。

10、BASIC / Pascal
對于幾種工業(yè)機(jī)器人語言，BASIC和Pascal是基礎(chǔ)。BASIC是為初學(xué)者設(shè)計的（BASIC是縮寫，Beginners All-Purpose Symbolic InstrucTIon Code），它讓初學(xué)者可以從一種非常簡單的編程語言開始學(xué)習(xí)。Pascal旨在鼓勵好的編程習(xí)慣，還引入了結(jié)構(gòu)，例如指針，這讓Pascal成為從BASIC到更復(fù)雜語言的一塊“敲門磚”。如今，這兩種語言如果要說是好的“日常使用”程序語言，那是有點過時了。不過如果你準(zhǔn)備做很多底層編碼或是想要熟悉一下其它工業(yè)機(jī)器人編程語言，學(xué)習(xí)一下還是有用的。

9、工業(yè)機(jī)器人編程語言
幾乎每一個機(jī)器人制造商都開發(fā)了他們自己專有的機(jī)器人編程語言，這成了工業(yè)機(jī)器人行業(yè)中的一個問題。通過學(xué)習(xí)Pascal，你會熟悉它們中的一部分。但是每次開始使用新的機(jī)器人時，你還得學(xué)習(xí)一種新的編程語言。

最近幾年， ROS行業(yè)已經(jīng)開始提供更標(biāo)準(zhǔn)化的替代語言給程序員。但是如果是一個技術(shù)人員，你仍然更可能不得不使用制造商的編程語言。

8、LISP
LISP是世界上第二古老的編程語言（FORTRAN更古老，但只早了一年）。相比今天提到很多其它編程語言，它的應(yīng)用并不廣泛。不過在人工智能編程領(lǐng)域它還是相當(dāng)重要的。ROS的一部分是用LISP寫的，雖然你不需要掌握這個來使用ROS。

7、硬件描述語言（HDLs）
硬件描述語言一般是用來描述電氣的編程方式。這些語言對于一些機(jī)器人專家來說是相當(dāng)熟悉的，因為他們習(xí)慣FPGAs（Field Programmable Gate Arrays）編程。FPGAs能讓你開發(fā)電子硬件而無需實際生產(chǎn)出一塊硅芯片，對于一些開發(fā)來說，這是更快更簡易的選擇。如果你沒有開發(fā)電子原型產(chǎn)品，你也許永遠(yuǎn)不會用HDLs。即便如此，還是有必要了解一下這種編程語言，因為它們和其它編程語言差別很大。一個重點：HDLs所有的操作是并發(fā)的，而不是基于處理器的編程語言的順序操作。

6、Assembly
Assembly讓你能在0和1數(shù)位上進(jìn)行編程?；旧线@是最底層的編程語言。就在最近，最底層的電子需要Assembly進(jìn)行編程。隨著Arduino和其它如微控制器的崛起，現(xiàn)在你可以使用C/C++在底層方便地編程了。這意味著Assembly對于大多數(shù)機(jī)器人專家來說也許會變得更不必要了。

5、MATLAB
MATLAB以及和它相關(guān)的開源資源，比如Octave，一些機(jī)器人工程師特別喜歡，它被用來分析數(shù)據(jù)和開發(fā)控制系統(tǒng)。還有一個非常流行的機(jī)器人工具箱——MATLAB。我知道一些僅僅使用MATLAB就能開發(fā)出整個機(jī)器人系統(tǒng)的專家。如果你想要分析數(shù)據(jù)，產(chǎn)生高級圖像或是實施控制系統(tǒng)，你也許會想學(xué)習(xí)MATLAB。

4、C#/.NET
C#是微軟提供的專用編程語言。我把C#/.NET放在這里，主要是因為微軟機(jī)器人開發(fā)員工作包（Microsoft RoboTIcs Developer Studio），這個包的主要開發(fā)語言是C#。如果你準(zhǔn)備用這個系統(tǒng)，那么你很可能必須要用C#。

3、Java
Java對程序員隱藏了底層存儲功能，這讓它比起一些語言（如C語言）來說，編寫要容易些，但這也意味著你會更少地理解底層代碼的運行邏輯。如果你有計算機(jī)科學(xué)背景并轉(zhuǎn)到機(jī)器人學(xué)（很多人是這樣的，特別是在研究領(lǐng)域），你也許已經(jīng)學(xué)過Java 。像C#和MATLAB，Java是一種解釋性語言，這意味著它不會被編譯成機(jī)器代碼。相反，Java虛擬機(jī)在運行時解釋指令。使用Java，理論上讓你可以在不同的機(jī)器上運行相同的代碼，這得感謝Java虛擬機(jī)。在實踐中，這不總是可行的，有時會導(dǎo)致代碼運行緩慢。但是Java在一部分機(jī)器人學(xué)中非常流行，因此你也許需要它。

2、Python
近年來，學(xué)習(xí)Python的人有一個巨大的回潮，特別是在機(jī)器人領(lǐng)域。其中一個原因可能是Python（和C++）是ROS中兩種主要的編程語言。與Java不同，Python的重點是易用性，Python不需要很多時間來做常規(guī)的事情，如定義和強(qiáng)制轉(zhuǎn)換變量類型。這些在編程里面本是很平常的事。另外，Python還有大量的免費庫，這意味著當(dāng)你需要實現(xiàn)一些基本的功能時不必“重新發(fā)明輪子”。而且因為Python允許與C / C++代碼進(jìn)行簡單的綁定。這就意味著代碼繁重部分的性能可以植入這些語言，從而避免性能損失。隨著越來越多的電子產(chǎn)品開始支持 “開箱即用” Python（與Raspberry Pi一道），我們可能會在機(jī)器人中看到更多Python。

注：The Raspberry Pi FoundaTIon：英國一個小型的慈善組織，成立的宗旨在于推廣科技，而非以銷售技術(shù)來營利。

1、C/C++
最后我們到了排名第1的機(jī)器人編程語言！許多人認(rèn)為C和C++對新入行的機(jī)器人學(xué)家是一個很好的起點。為什么？因為很多硬件庫都使用這兩種語言。這兩種語言允許與低級別的硬件進(jìn)行交互，允許實時性能，是非常成熟的編程語言?，F(xiàn)如今，你可能會使用C++比C多，因為前者具有更多的功能。C++基本上是C的一種延伸。首先學(xué)一點C會很有用，特別是當(dāng)你發(fā)現(xiàn)一個硬件庫是用C編寫的。C/ C++并不是像Python或MATLAB那樣簡單易用。同樣用C來實現(xiàn)相同的功能會需要大量時間，也將需要更多行代碼。但是，由于機(jī)器人非常依賴實時性能，C和C++是最接近我們機(jī)器人專家“標(biāo)準(zhǔn)語言”的編程語言。

你應(yīng)該遵循何種順序來學(xué)習(xí)他們？
盡管我們在這里列舉了10種語言，但這并不意味著你必須全部都要學(xué)。最重要的是找到一種感覺自然且適合機(jī)器人硬件的語言。你需要一種可以輕松快速地開發(fā)程序的語言。這樣一來，你就可以更專注于開發(fā)功能。有鑒于此，我建議你首先學(xué)習(xí)Python。當(dāng)然，這只是我個人的觀點。如果另一種語言對你來說更具意義，那你就選擇那種語言。然而，Python是一種非常簡單易學(xué)的語言。得益于其大量、便捷的庫，Python功能非常強(qiáng)大。我聽說過很多有編程經(jīng)驗的程序員在短期學(xué)習(xí)Python之后就能立即將其用于所有編程需求中。正如有人所說：我可以在Python中快速輸入有用的代碼。當(dāng)你已經(jīng)相當(dāng)熟練地使用Python后，我個人推薦你先學(xué)習(xí)C再學(xué)習(xí)C++，你將在絕大多數(shù)的機(jī)器人硬件驅(qū)動接口編程時需要它。