機(jī)器人學(xué)中最流行的10種編程語(yǔ)言

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

　　這實(shí)際上是個(gè)很有道理的問(wèn)題——畢竟，如果你從不付諸實(shí)踐，那為什么要花大量的時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)一種新的編程語(yǔ)言呢？如果作為一名機(jī)器人學(xué)新人，你當(dāng)然會(huì)想學(xué)習(xí)一種確實(shí)對(duì)你的職業(yè)生涯很有用的編程語(yǔ)言。

　　不幸的是，如果你去問(wèn)一屋子的機(jī)器人學(xué)專(zhuān)家，“什么是機(jī)器人學(xué)中最好編程語(yǔ)言？”，你永遠(yuǎn)不會(huì)得到一個(gè)直接的答案。

　　電氣工程師會(huì)從工業(yè)機(jī)器人技術(shù)這個(gè)角度給出不同的答案。計(jì)算機(jī)視覺(jué)程序員給出的答案會(huì)跟認(rèn)知機(jī)器人專(zhuān)家給出的不一樣。而且，每個(gè)人都會(huì)對(duì)什么是最好的編程語(yǔ)言有自己的看法。對(duì)于一個(gè)新入行正在試圖決定要先學(xué)哪種語(yǔ)言的機(jī)器人學(xué)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)相當(dāng)無(wú)用的答案。即使這是最現(xiàn)實(shí)的回答——因?yàn)樗拇_取決于你想要開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序和你在使用的系統(tǒng)。

　　對(duì)于機(jī)器人專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，最重要的事情是開(kāi)拓你的”編程思維”，而不是精通一種特定的編程語(yǔ)言。從很多方面來(lái)說(shuō)，從哪種編程語(yǔ)言開(kāi)始學(xué)習(xí)真的無(wú)關(guān)緊要。你學(xué)習(xí)的每種語(yǔ)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(yǔ)言的時(shí)候會(huì)容易不少。

　　世界上有1500多種編程語(yǔ)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(yǔ)言——如果你喜歡的不在這里，請(qǐng)?jiān)诹粞詤^(qū)告訴大家。對(duì)于機(jī)器人學(xué)，每種編程語(yǔ)言有不同的優(yōu)點(diǎn)。我只是部分地按照重要程度從低到高對(duì)它們進(jìn)行了排序。

　　10、BASIC/Pascal

　　BASIC和Pascal是我最早學(xué)過(guò)的兩種編程語(yǔ)言。不過(guò)這并不是我把它們列在這里的原因。對(duì)于幾種工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言，它們是基礎(chǔ)，下面說(shuō)明一下。 BASIC是為初學(xué)者設(shè)計(jì)的（BASIC是縮寫(xiě)，BeginnersAll-PurposeSymbolicInstrucTIonCode），它讓初學(xué)者可以從一種非常簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言開(kāi)始學(xué)習(xí)。Pascal旨在鼓勵(lì)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(yǔ)言的一塊“敲門(mén)磚”。如今，這兩種語(yǔ)言如果要說(shuō)是好的“日常使用”程序語(yǔ)言，那是有點(diǎn)過(guò)時(shí)了。不過(guò)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(yǔ)言，學(xué)習(xí)一下還是有用的。

　　9、工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言

　　幾乎每一個(gè)機(jī)器人制造商都開(kāi)發(fā)了他們自己專(zhuān)有的機(jī)器人編程語(yǔ)言，這成了工業(yè)機(jī)器人行業(yè)中的一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)學(xué)習(xí)Pascal，你會(huì)熟悉它們中的一部分。但是每次開(kāi)始使用新的機(jī)器人時(shí)，你還得學(xué)習(xí)一種新的編程語(yǔ)言。

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

　　8、LISP

　　LISP是世界上第二古老的編程語(yǔ)言（FORTRAN更古老，但只早了一年）。相比今天提到很多其它編程語(yǔ)言，它的應(yīng)用并不廣泛。不過(guò)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(xiě)的，雖然你不需要掌握這個(gè)來(lái)使用ROS。

　　7、硬件描述語(yǔ)言（HDLs）

　　硬件描述語(yǔ)言一般是用來(lái)描述電氣的編程方式。這些語(yǔ)言對(duì)于一些機(jī)器人專(zhuān)家來(lái)說(shuō)是相當(dāng)熟悉的，因?yàn)樗麄兞?xí)慣 FPGAs（FieldProgrammableGateArrays）編程。FPGAs能讓你開(kāi)發(fā)電子硬件而無(wú)需實(shí)際生產(chǎn)出一塊硅芯片，對(duì)于一些開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，這是更快更簡(jiǎn)易的選擇。如果你沒(méi)有開(kāi)發(fā)電子原型產(chǎn)品，你也許永遠(yuǎn)不會(huì)用HDLs。即便如此，還是有必要了解一下這種編程語(yǔ)言，因?yàn)樗鼈兒推渌幊陶Z(yǔ)言差別很大。一個(gè)重點(diǎn)：HDLs所有的操作是并發(fā)的，而不是基于處理器的編程語(yǔ)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。基本上這是最底層的編程語(yǔ)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(duì)于大多數(shù)機(jī)器人專(zhuān)家來(lái)說(shuō)也許會(huì)變得更不必要了。

　　5、MATLAB

　　MATLAB以及和它相關(guān)的開(kāi)源資源，比如Octave，一些機(jī)器人工程師特別喜歡，它被用來(lái)分析數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)。還有一個(gè)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(kāi)發(fā)出整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的專(zhuān)家。如果你想要分析數(shù)據(jù)，產(chǎn)生高級(jí)圖像或是實(shí)施控制系統(tǒng)，你也許會(huì)想學(xué)習(xí) MATLAB。

　　4、C#/.NET

　　C#是微軟提供的專(zhuān)用編程語(yǔ)言。我把C#/.NET放在這里，主要是因?yàn)槲④洐C(jī)器人開(kāi)發(fā)員工作包（Microsoft RoboTIcs Developer Studio），這個(gè)包的主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是C#。如果你準(zhǔn)備用這個(gè)系統(tǒng)，那么你很可能必須要用C#。

　　3、Java

　　作為一位電子工程師，我總是對(duì)一些計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)位課程將Java作為第一種編程語(yǔ)言讓學(xué)生們學(xué)習(xí)感到驚訝。Java對(duì)程序員隱藏了底層存儲(chǔ)功能，這讓它比起一些語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）來(lái)說(shuō)，編寫(xiě)要容易些，但這也意味著你會(huì)更少地理解底層代碼的運(yùn)行邏輯。如果你有計(jì)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(guò)Java。像C#和MATLAB，Java是一種解釋性語(yǔ)言，這意味著它不會(huì)被編譯成機(jī)器代碼。相反，Java虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)解釋指令。使用Java，理論上讓你可以在不同的機(jī)器上運(yùn)行相同的代碼，這得感謝Java虛擬機(jī)。在實(shí)踐中，這不總是可行的，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致代碼運(yùn)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(lái)，學(xué)習(xí)Python的人有一個(gè)巨大的回潮，特別是在機(jī)器人領(lǐng)域。其中一個(gè)原因可能是Python（和C++）是ROS中兩種主要的編程語(yǔ)言。與 Java不同，Python的重點(diǎn)是易用性，Python不需要很多時(shí)間來(lái)做常規(guī)的事情，如定義和強(qiáng)制轉(zhuǎn)換變量類(lèi)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(fèi)庫(kù)，這意味著當(dāng)你需要實(shí)現(xiàn)一些基本的功能時(shí)不必“重新發(fā)明輪子”。而且因?yàn)镻ython允許與C/C++代碼進(jìn)行簡(jiǎn)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(yǔ)言，從而避免性能損失。隨著越來(lái)越多的電子產(chǎn)品開(kāi)始支持“開(kāi)箱即用”Python（與 RaspberryPi一道），我們可能會(huì)在機(jī)器人中看到更多Python。

　　注：The Raspberry Pi FoundaTIon：英國(guó)一個(gè)小型的慈善組織，成立的宗旨在于推廣科技，而非以銷(xiāo)售技術(shù)來(lái)營(yíng)利。

　　1、C/C++

　　最后我們到了排名第1的機(jī)器人編程語(yǔ)言！許多人認(rèn)為C和C++對(duì)新入行的機(jī)器人學(xué)家是一個(gè)很好的起點(diǎn)。為什么？因?yàn)楹芏嘤布?kù)都使用這兩種語(yǔ)言。這兩種語(yǔ)言允許與低級(jí)別的硬件進(jìn)行交互，允許實(shí)時(shí)性能，是非常成熟的編程語(yǔ)言。現(xiàn)如今，你可能會(huì)使用C++比C多，因?yàn)榍罢呔哂懈嗟墓δ?。C++基本上是C的一種延伸。首先學(xué)一點(diǎn)C會(huì)很有用，特別是當(dāng)你發(fā)現(xiàn)一個(gè)硬件庫(kù)是用C編寫(xiě)的。C/C++并不是像Python或MATLAB那樣簡(jiǎn)單易用。同樣用C來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能會(huì)需要大量時(shí)間，也將需要更多行代碼。但是，由于機(jī)器人非常依賴(lài)實(shí)時(shí)性能，C和C++是最接近我們機(jī)器人專(zhuān)家“標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言”的編程語(yǔ)言。