Языки программирования — Программирование

Содержание

Современные языки программирования: краткий обзор

Компьютеры так прочно вошли в нашу жизнь, что мы уже не можем представить ее без них. Трудно поверить, что только полвека назад появились первые компьютеры, которые были медлительными и громоздкими. Сейчас у нас есть огромное многообразие — от ультратонких ноутбуков до мощных игровых компьютеров.

Сейчас прогресс ушел так далеко, что техника может интуитивно понимать запрос пользователя. Однако стоит помнить, что все программы, браузеры и сайты имеют в основе языки программирования.

В наши дни существует около 8 тысяч таких языков, многие из которых понятны лишь авторам. Однако есть такие языки программирования, которые стали международными и используются миллионами людей ежедневно.

Зачем нужны языки программирования

Без языка программирования ни один компьютер работать не будет. С его помощью создаются определенные математические алгоритмы, которые помогают компьютеру выполнять команды пользователя.

  • Язык программирования выглядит совсем не так, как мы привыкли представлять себе язык — это набор различных символов, которые преобразуются в понятный компьютеру код.
  • Классификация языков программирования от низких до высоких уровней зависит от того, настолько близок язык к человеку. Чем меньше язык программирования понятен человеку, тем по уровню он ниже.
  • Большая часть языков преобразуется в понятный машине код с помощью программ-трансляторов. С их помощью прописываются лексические, семантические и синтаксические правила, которые определят, какие действия запросит пользователь и внешний вид программы.
  • Язык программирования — неотъемлемая часть работы любого компьютера. В современном мире с ними работают программисты, которые прописывают коды и создают программы с использованием сложных кодовых конструкций.

Для обычного человека написание даже первой странички сайта покажется странной комбинацией различных символов. Для программиста этот код позволяет задать компьютеру нужную команду и выполнить ее. На языке программирования обычный пользователь общается с компьютером.

История языков программирования

Первыми «ласточками» в истории языка программирования считаются такие обычные вещи, как музыкальная шкатулка или жаккардовый ткацкий станок. Они появились еще в XVIII-XIX веках.

Начало же современному программированию было дано в 1930-1940-е годы, когда были написаны лямбда-исчисление и машина Тьюринга. То время можно назвать началом истории разработки языков программирования, ведь компьютеры становились все популярнее. В 1940-е годы появились первые электрические компьютеры, и тогда же немецкий инженер Ц. Кузе разработал Планкалькюль, первый высокоуровневый язык.

В 1950-е годы были разработаны машинные коды, которые считаются языками программирования первого поколения. Но их приходилось переписывать для каждой ЭВМ отдельно, так что первым реально работающим языком программирования можно считать «Краткий код». Он первым стал представлять собой не набор математических кодов, а выражения, которые потом перерабатывались в код.

Затем появились языки второго поколения — они были проще для человека, но ограничивались использованием ассемблера. Так называли программу, которая переводила команду на машинный язык, своего рода переводчик.

А уже к середине 1950-х годов стали зарождаться языки третьего поколения. Их отличает то, что они подходят для любой программы, их не нужно переписывать под каждую заново. Они уже считают полноценными языками высокого уровня.

В 1960-годы языки программирования начали стандартизировать и улучшать. Хоть затем и появились языки четвертого и пятого поколения, они являются более усовершенствованными версиями языков третьего поколения.

После того, как стал развиваться интернет в 1990-е годы, появились еще языки для написания веб-страниц. Сейчас развитие языков программирования идет по большей части в сторону безопасности пользователя.

Список языков программирования

Есть тысячи языков программирования. Мы выделили те, что наиболее популярны и чаще используются в современном мире.

Basic

Basic или Бейсик называют группу языков программирования высокого уровня. Его создали профессора колледжа Дартмут в 1964 году с целью помощи студентам в создании собственных компьютерных программ. Сейчас детище Томаса Курца и Джона Кемени стало основным языком, на котором пишутся программы для ОС Windows.

В далеком 1972 году Дэннис Ритчи придумал язык, который остается популярен и сейчас. Программисты любят его за успешное сочетание в нем элементов как высокого, так и низкого уровней программирования. Кстати, для тех языков программирования, которые используются для написания сайтов, основой является как раз язык Си.

Этот язык произошел от Си, но он больше уделяет внимание обобщенному программированию. Сейчас он является одним из самых популярных языков, ведь на нем пишут огромное количество программ. Он подходит для создания ОС, драйверов, серверов, игр, прикладных программ и много другого. Си ++ является универсальным языком, который эффективен, многофункционален и доступен большинству программистов.

Python

Разработка этого языка началась в 1980-х годах голландцем Гвидо ван Россумом, но его первая версия была выпущена только в 2008 году. Он отличается постоянным усовершенствованием и активным сообществом пользователей. Python является высокоуровневым языком с большим объемом различных функций. Особенно хорошо он справляется с веб-разработкой, анализом данных и автоматизацией процессов.

Этот язык лидирует среди тех, что применяются в разработке веб-сайтов и поддерживается практически всеми хостинг-провайдерами. Он применяется, в основном, для разработки веб-сайтов и веб-приложений. Впервые PHP был представлен публике в 1995 году датским программистом Расмусом Лердорфом.

Язык программирования Java работает с веб-приложениями, которые транслируются в байт-код. Он может работать на любой компьютерной архитектуре, так как код преобразуется с помощью Java-машины. Он появился в 1996 году и последние годы он стал самым популярным языком программирования. Однако многие недовольны из-за того, что он работает медленнее, чем его конкуренты.

JavaScript

Хотя JavaScript похож на Java, но все же является отдельным языком. Чаще всего используется в качестве встраиваемого языка: приложения получают доступ к веб-страницам с его помощью. Он более легок в применении и дается даже тем, кто мало знаком с программированием. Доля его использования ежегодно растет.

Go (Golang)

В 2007 году компания Google занялась разработкой собственного языка программирования, с помощью которого бы можно было решать реальные проблемы. Созданием языка занимались Роб Пайк и Кен Томпсон, которые уже в 2009 году представили Go. Для компании Google он является заменой популярных языков Си и Си ++. Он не стал прорывом, но зато используется для создания серьезных проектов.

Этот язык программирования является системой, с помощью которой можно удобно управлять базами данных. Первые разработки были начаты еще в 1970-х годов, но первый вариант SQL был представлен в 1986 году. В современном мире SQL довольно популярен в качестве удобного языка для улучшения, управления и создания баз данных.

Swift

Компания Apple тоже придумала собственный язык программирования, чтобы создавать на нем приложения для всех родственных гаджетов. Apple представила свой язык в 2014 году как удобный, надежный, свободный и доступный любому программисту. Он был создан персонально для продуктов Apple.

Pascal

Никлаус Вирт создал этот язык в 1969 году, а назвали язык в честь математика Блеза Паскаля. Он является популярным языком программирования и в наши дни. Именно на нем обучают студентов на первом курсе университета и в старшей школе. На его основе построено множество других языков.

В современном мире без языков программирования невозможно обойтись. Все больше и больше людей самостоятельно выбирают профессию программиста, хоть она и сложна на первый взгляд, но быстро развивается и становится популярной с каждым годом. А языки программирования — сложный, но интересный процесс создания компьютерного мира!

Нравится статья? Поддержи наш проект и поделись с друзьями!

Что такое программирование: доступное объяснение для абсолютных новичков

Эта статья не является полноценным руководством по программированию на одном из известных языков. Этот перевод служит в качестве введения в базовые концепции программирования. Для кого написана статья:

  1. Для тех, кто заинтересован в программировании, но не знает, как начать и следует ли продолжать.
  2. Для тех, кто работает напрямую с программистами и желает понять основы того, что они делают.
  3. Для тех, кто только начал свой путь в программировании и хочет познакомиться с базовыми понятиями.
  4. Для тех, кто видел программистов только в фильмах и не представляет, что они делают на самом деле.

Компьютерная программа

Компьютерная программа (она же приложение) — связка многочисленных строк специального текста. Он является специальным, потому что создан таким образом, чтобы машине было понятно, какие действия должны быть выполнены. Самые простые приложения содержат около ста строк кода, а в сложных и масштабных приложениях количество строк кода доходит до миллиарда.

Компьютерный код — это специальный текст, состоящий из набора пошаговых инструкций. Он не всегда содержит в себе нули и единицы, также в нём есть определённые слова и дополнительные символы. Компьютер считывает код, который сообщает ему, какие операции следует выполнить с данными. Вы знакомы с Twitter? Представьте, что Twitter — одна большая квартира, в которой расположены миллионы компьютеров, хранящих ваши твиты и вашу дату рождения (день рождения), как и твиты и даты рождения миллионов других пользователей.

Все эти твиты и даты — данные. Однако, компьютеры не обрабатывают и не перечитывают ваши твиты всё время. Даже если бы они перечитывали ваши твиты, поверьте, им было бы больно. Компьютер начинает обрабатывать и извлекать код, когда вы входите в Twitter. В этот момент он загружает с серверов те данные, которые пользователи внесли на сайт: твиты, даты рождения. Эти действия выполняются в том порядке, который прописан в коде, компьютер следует прописанным инструкциям подобно тому, как повар следует рецепту.

Если инструкции хорошо продуманы, то всё будет относительно хорошо работать. Почему относительно? Разработчикам часто приходится искать и исправлять баги (ошибки) в проектах, даже несмотря на то, что они рабочие. Ведь баг может превратиться в крупную уязвимость.

14 ноября в 10:00, Санкт-Петербург, беcплатно

Если в инструкциях будет какой-либо недочёт, например, опечатка или неправильное толкование данных, то приложение будет работать нестабильно или не будет запускаться вообще, показывая сообщение об ошибке.
Помните, не так сложно писать код, как уметь терпеть и принимать все неудачи и провалы, с которыми вам, несомненно, придётся столкнуться. Можете взять пример в плане терпения с программистов из Индии: их код не всегда хорош, но их оптимизму могут позавидовать многие новички, которые разочаровались в себе.

Одна из самых интересных и увлекательных частей программирования — решение различных задач и проблем, которые представляют собой что-то вроде пазла или головоломки. Но это покажется интересным только тогда, когда вы разберётесь в коде и начнёте понимать его.

Набор инструментов для работы

Инструментарий типичного программиста чаще всего состоит из следующих вещей:

  • компьютер;
  • интернет (прежде всего он нужен для поиска всего неизученного и неизвестного в любом из известных поисковых сервисов);
  • редактор кода (или IDE — комплекс программных средств, используемый программистами для разработки программного обеспечения), который поможет упорядочить всё, что вы создаёте;
  • компилятор или интерпретатор. Это программа, которая читает ваш код и пытается найти в нём ошибки. Затем он собирает ваш код в единый пакет и передаёт компьютеру для выполнения;
  • наушники. Возможно, вас будут отвлекать внешние шумы, а наушники — один из простых способов оградить себя от шумов.

Вы можете использовать свободное программное обеспечение для начала работы с кодом. Таковым является Atom и Notepad++. Вы также можете попробовать SublimeText, однако этот редактор является платным программным обеспечением.

Языки программирования

В мире существует более тысячи разных языков программирования. Многие из них чуть меньше, чем полностью бесполезны. У вас может быть замечательная карьера, если вы владеете 3-4 языками программирования. Но не пугайтесь, они не такие сложные, как человеческие языки.
Языки программирования зачастую описываются своей парадигмой, которая является способом категоризации видов функций. Например, JavaScript — язык, который может быть запущен в любом веб-браузере, также он заслуженно занимает лидирующие позиции в рейтинге популярности. Он имеет разнообразный набор функций: поддерживает императивные, структурируемые, объектно-ориентированные и управляемые событиями парадигмы. Пока что это может звучать странно для вас, но если вы углубитесь в языки программирования, то поймёте, что значат все эти понятия.

У языков программирования есть одна особенность — если два языка имеют сходство в парадигмах, то, как правило, они схожи и в синтаксисе. После изучения JavaScript вы сможете понять до 75 % кода на Python или Ruby, так как они похожи.

Опытные разработчики рассматривают проблемы с точки зрения алгоритмов — серии шагов, которые нужно выполнить для достижения определённой цели, даже если детали меняются. Давайте разберем это на основе реальных примеров. Рассмотрим сервис покупок Amazon. Каждый раз, когда вы что-либо покупаете, то совершаете примерно одинаковые шаги: откладывание покупок в корзину, выбор способа оплаты, прописывание адреса для доставки, выбор скорости доставки и подтверждение заказа. Для каждой покупки используется один и тот же код (он же алгоритм в данном случае). Разнятся лишь данные (детали). Таким образом, можно прийти к мысли, что алгоритмы могут быть созданы на любом нормальном языке программирования. Вы же помните, что не все они хороши и полезны? Когда вы научитесь выстраивать своё мышление в виде алгоритмов, то язык программирования будет всего лишь вашим инструментом. Иначе говоря, у вас могут быть инструменты для создания космического корабля, но из-за отсутствия правильных мыслей и идей у вас получается создать только дверь для дома, которая должна быть космическим кораблём. Конечно, хорошее знание языка на высоком уровне играет важную роль. Но важнее уметь описывать правильно все процессы.

Введение в программирование на основе JavaScript

С этого момента будет использоваться язык программирования JavaScript для приведения конкретных примеров.

Образцы кода будут напечатаны специальным непропорциональным шрифтом и выделены в рамки. Непропорциональный шрифт уравнивает кегельные площадки для каждой буквы. Так задумано, чтобы облегчить разработчикам поиск опечаток в командах. В качестве примера давайте рассмотрим следующие изображения:

В предложениях присутствуют следующие ошибки: лишний пробел после слова for, лишний апостроф после слова Alice, а также пропущенная буква в слове without. Возможно, вы все ошибки заметили сразу, но обратите внимание, что их проще заметить на второй картинке, где расположен непропорциональный текст.

Работа с данными в коде

Давайте перейдём к практической части и попробуем написать какой-нибудь код. Основным элементом в компьютерной программе является переменная, которая в свою очередь определяет имя для какой-нибудь информации, будь то число или текст. Всегда нужно давать названия данным.
Существует две основные причины, по которым следует именовать данные:

  1. Вам зачастую не известно, что будет скрываться под переменной. Например, Facebook не знает, когда у вас день рождения, поэтому он использует переменную с общим названием donalds_birthday для обозначения даты или обозначения её отсутствия. (Переменные не могут содержать пробелы, поэтому следует разграничивать слова другими символами.) Переменная присваивается любой дате, которую вы введёте, и дальше программа продолжает использовать ваши данные, скрывая их за переменной.
  2. Вам может быть сложно вспомнить, что значит та или иная переменная. Например, нужно указать компьютеру, что 86-е декабря не является реальной датой. Следовательно, мы где-нибудь должны указать, что в декабре 31 день. Но 31 — это число (данные), поэтому если вы будете использовать 31 во всём своём коде, чтобы таким образом обозначить количество дней в этом месяце, то однажды запутаетесь. Ведь у нас существуют прочие месяцы. Таким образом, можно присвоить числу 31 имя the_number_of_days_in_december . Теперь вы точно не запутаетесь. Отлично, идём дальше!

Примечание в названиях переменных нельзя использовать апострофы.

Чтобы переменная существовала, её нужно объявить. Объявление переменных служит в роли свидетельства о «рождении» для данных. Давайте посмотрим на пример:

Ключевое слово var означает переменную (сокращение от variable). Использование сокращений ускоряет работу с кодом.

Также переменной нужно присвоить значение:

Всё очень просто. Объявляете переменную, присваиваете ей значение и используете везде в коде, например, the_number_of_days_in_december вместо числа 31.

Следует помнить, что вы также можете объявлять переменные для данных, которые ещё не существуют. Давайте вернёмся к примерам. Вы можете объявить var donalds_birthday и сообщить приложению, чтобы оно ожидало ввода значения. Всё, что будет введено пользователем для этой переменной, будет использоваться в тексте под именем donalds_birthday .

Переменные могут содержать не только даты и числа. Например, вы можете объявить целую строку или фрагмент текста:

Теперь можно где угодно в коде написать great_song_lyrics и компьютер поймёт, что речь идёт о ‘pasito a pasito, suave suavecito’ .

Как насчёт проверки этих утверждений? Давайте протестируем всё, что было сказано выше. Откройте консоль в Google Chrome нажатием клавиши F12 (для владельцев Mac рекомендуется ознакомиться с этой статьёй). Перед вами появится следующее окно:

Убедитесь, что выбрана вкладка «Console», кликните на пустом поле рядом со знаком «больше» ( > ), объявите переменную и присвойте ей значение, а затем нажмите клавишу ввода.

В консоли отображается сообщение undefined из-за того, что строка кода не вывела какие-либо данные, чего, собственно, делать и не должна. Теперь введите название своей переменной в строку и нажмите кнопку ввода.

Примите поздравления! Консоль (которая также служит в роли интерпретатора) понимает вашу переменную. Её значение было выведено в виде текста, который вы ей присвоили. Кстати, вы могли заметить, что были использованы одинарные кавычки, но вы также можете использовать двойные. Только не смешивайте их (т. е. не следует делать ‘так”).

Многие языки программирования требовательны к конкретной информации о том, какую именно переменную вы объявляете. Например, в C++ ключевое слово var отсутствует. В C++ слово int используется для объявления небольших целых чисел; long используется для объявления больших целых чисел; float и double используются для объявления десятичных чисел, а string используется для объявления текста. Но пока что вам не стоит в это вникать, вы сможете подробнее ознакомиться с C++ позже.

Комплексные типы данных

Объекты

Важной частью разработки кода является изучение организации данных. Возьмём, например, Facebook. Социальная сеть хранит сотни миллионов записей о днях рождения (и прочих датах), которые хранятся на серверах. Но как алгоритм понимает, к чему та или иная дата относится и для чего она вообще указана? Давайте разберёмся в этом.

Facebook не просто хранит миллионы произвольных дат, он связывает все ваши данные с уникальным идентификатором (id). Можете провести аналогию с паспортом. Все данные о прописке, возрасте, имени и половой принадлежности привязываются к номеру паспорта, по которому вас могут идентифицировать. То же самое происходит при создании учётной записи в Facebook. Для социальной сети вы являетесь пользователем под каким-либо случайным (или не очень) номером.

В Javascript объекты объявляются почти так же, как и переменные:

На самом деле, всё, что мы сделали — это объявили четыре переменные: два числа и две строки. Но все они организованы вместе, поэтому мы сможем найти их, когда захотим узнать что-нибудь о human . Всё, что вы видите в фигурных скобках, разграничивается на две части: слева прописываются поля, а справа указываются свойства для них. Объект может иметь любые свойства до тех пор, пока они находятся внутри < фигурных скобок >.

Мы можем использовать объект human и ссылаться на него точно так же, как и на любую другую переменную. Компьютер поймёт, что нужно сослаться на какое-либо определённое свойство, если мы его напишем через точку:

Каждый из элементов сверху может быть изменён и ссылаться на другое свойство. Например, давайте изменим имя (name):

Массивы

Иногда у вас может не быть желания придумывать уникальное имя для каждого свойства объекта, особенно, если они все очень похожи или вы не знаете сколько объектов будет. Вот тогда и приходит время для использования массивов, которые представляют собой список похожих фрагментов данных. Массивы могут увеличиваться или уменьшаться, в зависимости от необходимости.

Хорошим примером является Twitter. Ему не известно, сколько твитов вы собираетесь написать. Вы начинаете с нуля и продолжаете их писать больше и больше. Twitter использует массивы для хранения записей. В JavaScript массивы выглядят следующим образом:

Помните, как используются объекты в < фигурных скобках >. Сейчас мы работаем с массивами, и для них принято использовать [ квадратные скобки ] . Рассматриваемый массив имеет три строки, разделённые запятыми. И да, это также можно считать чем-то вроде переменной. Вы можете использовать tweets в любом месте вашего кода, ссылаясь на массив, который только что был определён.

Примечание Счёт массивов начинается с нуля, но не с единицы.

Если вы хотите обратиться к какому-то отдельному твиту, то можно сделать следующее:

В примере выше используется имя массива tweets , а затем внутри квадратных скобок мы пишем номер (индекс) твита (элемента), к которому желаем обратиться.

Каждое из приведённых выше выражений — переменная. Вы можете присвоить им какое-нибудь новое значение, чтобы поэкспериментировать:

Что произошло с предыдущим значением? Правильно! Оно было заменено на новое, теперь tweets[2] будет ссылаться на новое значение.

Массивы могут содержать текст, числа, даты, объекты и даже другие массивы. Вы можете поместить массивы внутри массивов, которые, в свою очередь, содержат массивы.

Массивы также могут быть свойствами объектов. Объект может иметь свойство, которое представляет собой массив объектов. Звучит, словно описание матрёшки, но именно так и структурируются данные.

Чтобы обратиться к message , вы можете написать следующее:

И компьютер поймёт, что вы имеете в виду ‘Blink twice if you need help’

Объекты (продолжение)

В JavaScript всё немножко является объектами. Например, наши твиты tweets имеют свойство, которое мы никогда не объявляли:

Что такое length ? Это длина нашего массива. В нём содержится три элемента. Это свойство обновляется автоматически.

API — набор свойств и методов (целевых фрагментов кода), которые имеют свои имена, как переменные. Вы можете ссылаться на них по имени и позволять им работать.

Массивы JavaScript также имеют свой собственный API. Свойство length является частью этого API. Другая его часть — метод push , который добавляет элементы в конец массива:

Метод похож на свойство, потому что к нему можно получить доступ через точку. Он отличается от свойства тем, что после него нужно поставить ( круглые скобки ) . В этих круглых скобках хранятся данные, которые мы хотим добавить в наш массив. Теперь в tweets четыре элемента. Это выглядит вот так:

Однако помните, что вам следует начинать считать элементы с нуля. Поэтому индексом последнего элемента будет 3 — tweets[3] .

В API JavaScript существует множество разных методов, но до них вы уже дойдёте сами, когда придёт время. Но на досуге можете ознакомиться с ними по ссылке.

У современных браузеров есть огромный API, который разработчики JavaScript используют почти каждый день. У этого API есть методы для разных задач: для веб-анимации, для пользовательского ввода, для соединения компьютера с другими устройствами в Сети, а также для прочих задач. Создание собственной шпаргалки для конкретного API — неотъемлемая часть становления веб-разработчика.

Функции

Функция — ещё одно название метода. Это всего лишь фрагмент кода, который что-то выполняет и имеет имя. Функции можно легко объявлять:

Объявление функции начинается с ключевого слова, затем ей даётся имя. Похоже на переменную, не так ли? В примере выше используются заглавные буквы для разграничения слов. Затем фигурные скобки, внутри которых записан код, который нужно будет извлечь при вызове функции.

Слово return — ещё одно ключевое слово. Оно заставляет значение «выпрыгивать» из функции. Затем функция завершается (если вы напишете код после return , то он не будет выполнен). Таким образом, вы можете сделать следующее:

Не слишком сложно, не так ли? Мы объявляем переменную с именем the_loneliest_number . Часть нашей команды вызывает функцию giveMeOne() и так как функция говорит return 1 , выводится единица. Наша переменная будет содержать цифру 1. Теперь попробуйте ввести в браузере первый блок с функцией, затем блок с переменной, а затем ввести the_loneliest_number и нажать кнопку ввода. Вы увидите единицу.

Функция может быть свойством объекта. Она может быть элементом массива. Она может возвращать число, дату, строку, объект, массив, другую функцию, массив функций и т. д. Это похоже на лего: поместите что угодно в любом месте, и оно подойдёт. Криво, но подойдёт.

Функция giveMeOne() похожа на tweets.push() . Основные различия:

  • giveMeOne() — функция, которая была создана нами, а push() — это функция, которую написал кто-то, а не мы;
  • push() — метод массива tweets (а так же любого другого массива). giveMeOne() является глобальной, поэтому нам не нужно ссылаться на другие объекты, чтобы использовать её.

Как вы могли заметить, есть ещё одно небольшое различие: giveMeOne() использует пустые круглые скобки, а push() ожидает, что мы введём что-нибудь внутри круглых скобок. Фактически, push() будет бесполезен, если мы ничего не добавим в наш массив. Часть данных, которую мы добавляем в функции, называется аргументом. Объявление функции, которая может ожидать аргументы, выглядит так:

Эта функция не сильно отличается от giveMeOne() . В ней вместо пустоты в скобках записаны имена переменных, разделённые запятой. Это наши аргументы. Оператор return складывает number1 и number2 , а затем выдаёт результат. Можно было бы в шутку назвать это таким образом: addTheseNumbersTogetherPlz(3, 4) и было бы выведено число 7.

Вам же нравится математика, не так ли? Почти во всех языках программирования вы можете писать математические выражения так же, как и на калькуляторах.

Давайте посмотрим, что можно сделать с «калькулятором» JavaScript:

• + используется для сложения;
• — используется для вычитания;
• * используется для умножения;
• ( круглые скобки ) служат для принудительного выполнения порядка операций;
• % используется для получения остатка деления.

Вы могли бы записать предыдущую функцию таким образом:

Эта функция делает всё то же, что и предыдущая, только в неё введена переменная в качестве посредника.

Логические ветви и сравнения

Компьютерные программы не выполняют одно и то же действие при каждом запуске. Представьте, если бы это было так, то игры сами в себя играли бы. Скучно, не так ли? Программы должны реагировать на разные ситуации. Они должны принимать решения.

Предположим, мы пишем приложение, которое определяет, разрешено ли конкретному человеку войти в ночной клуб. Представим, что в JavaScript API есть метод, который получает возраст пользователя. Мы назовём его getUserAge() . Также предположим, что существуют два других метода: allowThemInTheNightClub() и throwThemOutOnTheirButt() . Как мы можем помочь нашей программе решить, какой из этих двух методов нужно вызвать, исходя из возвращаемого значения первого метода?

Вы уже знаете, что делает первая строка. age (возраст) может варьироваться от 7 до 101. Теперь нам нужно определить больше значение age , чем 21 или нет. Если больше, то посетители могут развлекаться, если нет, то должны будут покинуть клуб.

Мы делаем это с помощью оператора if (если) — ключевого слова, похожего на метод. Аргумент, который он ожидает, представляет собой какое-то выражение (обычно сравнение). Сравнения принимают два значения и сравнивают их друг с другом. В результате чего выбирается одно из следующих ключевых слов: true — в случае соответствия правилу и false — в случае несоответствия. Это называется логическим выражением.

В JavaScript есть возможность 6 видов сравнения:
• === сравнивает значения. Если они одинаковы, то вы увидите true . Например, 6 === 6 было бы true ;
• !== сравнивает значения на неравенство. Если они не равны, то вы увидите true . Например, 6 !== 3 было бы true ;
• > проверяет, больше ли значение слева. Если больше, то вы увидите true . Например, 6 > 3 было бы true ;
• проверяет, больше ли значение справа. Если больше, то вы увидите true . Например, 3 было бы true ;
• >= проверяет, больше или равна правая часть левой. Если больше или равна, то вы увидите true . Например, выражения 6 >= 6 и 6 >= 5 были бы true ;
• проверяет, меньше или равна правая часть левой. Если больше или равна, то вы увидите true . Например, выражения 6 и 6 были бы true .

Оператор if оценивает сравнение. Если выводится true , то код выполняется внутри блока сравнения. Если выводится false , код не выполняется и игнорируется.

Оператор if также может работать с оператором else (то). Он содержит в себе блок кода, который будет выполнен, если сравнение вернёт false . Теперь взгляните снова на код, относящийся к ночному клубу, и вы поймёте, как он работает (если нет, перечитайте этот фрагмент ещё раз)

Циклы

Иногда, когда вы работаете с массивом, вам может понадобиться выполнить какой-то блок кода несколько раз подряд. В таких случаях следует использовать циклы. Простейшим видом цикла JavaScript является while (пока):

Цикл while использует тот же синтаксис, что и оператор if : нём используются круглые скобки, вы проходите через сравнение и т. д. Но блок if выполняет код внутри только один раз, а блок while повторяется раз за разом. Он выполняет условие до тех пор, пока оно не станет false . Если оно соответствует true , блок запускается снова и снова. Давайте ознакомимся с примером выше. Был использован вымышленный API с методом rap() , но всё остальное — настоящий JavaScript.

Сколько раз будет выполняться цикл? Что же, в первый раз он оценит сравнение и проверит меньше ли index (который равен 0), чем the_real_slim_shady[0] . Если сравнение выведет true , то будет запущен цикл, так как index равен нулю. С этого момента цикл будет выполняться до тех пор, пока блок index не будет равен 4, так как the_real_slim_shady[4] не существует, вы же помните, что массивы начинаются с нуля, а не единицы?

Null и Undefined

Если вы объявите переменную и не присвоите ей значение, то она будет содержать специальное значение undefined . Null значит, грубо говоря, то же самое. Мало кто знает, в чём разница.

Области применения

Функции очень эгоистичны. Если вы объявите переменную внутри функции, то вы не сможете ею воспользоваться где-нибудь за пределами функции. Пример:

У нас очень простая функция. В ней объявлена переменная wildIndiscretions . Мир за пределами функции не знает о существовании переменной. Даже оператор if не может ничего сделать в этом случае. Оператор if сработает только внутри функции, если поместить его перед return .

Комментирование кода

Не всегда бывает понятно, что выполняет тот или иной код. Поэтому всегда следует комментировать свой код. Так как, возможно, вам придётся работать с ним снова и вы не сможете что-то вспомнить или же другим людям нужно будет заглянуть в ваш код. В JavaScript комментарии начинаются с двух слешей — // :

Предлагаем вам познакомиться с примерами комментирования кода в нашей специальной статье.

Заключение

Вы проделали хорошую работу, если дошли до конца статьи, с чем вас стоит поздравить. Теперь вы понимаете, что такое программирование на базовом уровне. Желаем вам успехов на пути к освоению мастерства программирования.

Если вы понимаете, что JavaScript вам не подходит, либо хотите выучить другой язык, но не можете понять, с чего стоит начинать новичку, то предлагаем вам ознакомиться с ответами экспертов по поводу выбора языка программирования.

Языки программирования

Язык программирования — искусственный (формальный) язык, предназначенный для записи программ для исполнителя (например, компьютера или станка с числовым управлением). Язык программирования задается своим описанием. Описание языка программирования — это документ, специфицирующий возможности алгоритмического языка. Обычно описание содержит:

· алфавит допустимых символов и служебных (ключевых) слов;

· синтаксические правила построения из алфавита допустимых конструкций языка;

· семантику, объясняющую смысл и назначение конструкций языка.

Языки программирования служат для представления решения задач в такой форме, чтобы они могли быть выполнены на ЭВМ.

Машинный язык, который состоит из команд процессора ЭВМ, также является языком программирования. Но алгоритмы, записанные на машинном языке, трудны для чтения даже программисту-разработчику, кроме того, работа с таким языком требует знания архитектуры конкретного компьютера, поэтому в программировании, как правило, используют языки более высокого уровня, чем машинные языки. Язык высокого уровня — это язык программирования, понятия и структура которого удобны для восприятия человеком и не зависят от конкретного компьютера, на котором будет выполняться программа.

Для того чтобы программу, записанную на языке программирования высокого уровня, можно было выполнить на компьютере, ее надо перевести на машинный язык. Программное средство, выполняющее эту функцию, называется транслятором.

Транслятор — это программа, которая считывает текст программы, написанной на одном языке, и транслирует (переводит) его в эквивалентный текст на другом языке (обычно на машинном языке). Трансляторы бывают двух основных видов: компиляторы и интерпретаторы.

Компилятор преобразует текст исходной программы в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывает его в исполняемый файл (exe-файл), который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит программу с языка высокого уровня на низкоуровневый язык.

Интерпретатор в результате трансляции выполняет операции, указанные в исходной программе. При этом программа остается на исходном языке и не может быть запущена на выполнение без интерпретатора.

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является несколько условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Pascal, можно написать интерпретатор, а для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор, — например, язык Бейсик, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений.

Некоторые языки, например Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация. Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Количество языков программирования постоянно растет, хотя этот процесс явно замедлился. Некоторыми языками пользуется только небольшое число программистов, другие становятся известны миллионам людей. Часть из них узкоспециализированны (предназначены для решения определенного класса задач), а часть — универсальны. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разных языков программирования.

Классификацию языков программирования можно вести по нескольким критериям: машинно-ориентированные (ассемблеры) и машинно-независимые, специализированные и универсальные.

К специализированным языкам можно отнести язык АРТ (Automatically Programmed Tools) — первый специализированный язык программирования для станков с числовым управлением. Язык был разработан группой американских специалистов в 1956–1959 гг. под руководством математика Дугласа Т. Росса. Язык СOBOL (Common Business–Oriented Language), созданный в США под руководством Грейс Мюррей Хоппер в 1959 г., ориентирован на обработку экономической информации. Математик Грейс Мюррей Хоппер возглавила проект по разработке СOBOL в чине капитана второго ранга, впоследствии она стана контр-адмиралом. Г.М. Хоппер называют “мамой и бабушкой” СOBOLа.

Грейс Мюррей Хоппер
(Grace Murray Hopper)

К специализированным языкам можно отнести и современные языки web-программирования Perl и PHP. Языки Рапира, Е-язык (Россия), SMR (Великобритания), LOGO (США) можно отнести к языкам, предназначенным для обучения программированию.

Цукерберг рекомендует:  Ошибка python - Где тут ошибки python

Самыми распространенными универсальными языками программирования сегодня являются C++, Delphi, Java, Pascal, Visual Basic, Python.

Но, рассматривая языки программирования как самостоятельный объект исследования, можно провести их классификацию по концепции построения языка.

Классификация языков программирования

Языки программирования можно разделить на два класса: процедурные и непроцедурные. Процедурные (императивные) языки — это языки операторного типа. Описание алгоритма на этом языке имеет вид последовательности операторов. Характерным для процедурного языка является наличие оператора присваивания (Basic, Pascal, С). Программа, написанная на императивном языке, очень похожа на приказы, выражаемые повелительным наклонением в естественных языках, то есть это последовательность команд, которые должен выполнить компьютер. Программируя в императивном стиле, программист должен объяснить компьютеру, как нужно решать задачу.

Непроцедурные (декларативные) языки — это языки, при использовании которых в программе в явном виде указывается, какими свойствами должен обладать результат, но не говорится, каким способом он должен быть получен. Непроцедурные языки делятся на две группы: функциональные и логические.

Декларативные языки программирования — это языки программирования высокого уровня, в которых операторы представляют собой объявления или высказывания в символьной логике. Типичным примером таких языков являются языки логического программирования (языки, основанные на системе правил и фактов). Характерной особенностью декларативных языков является их декларативная семантика. Основная концепция декларативной семантики заключается в том, что смысл каждого оператора не зависит от того, как этот оператор используется в программе. Декларативная семантика намного проще семантики императивных языков, что может рассматриваться как преимущество декларативных языков над императивными.

Логические языки

В программах на языках логического программирования соответствующие действия выполняются только при наличии необходимого разрешающего условия на вывод новых фактов из данных фактов согласно заданным логическим правилам. Логическое программирование основано на математической логике (см. “Логические операции. Кванторы”, “Логические выражения”).

Первым языком логического программирования был язык Planner, он был разработан Карлом Хьюитом в Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетсского технологического института в 1969 г. В этом языке была заложена возможность автоматического вывода (получения) результата из данных и заданных правил путем перебора вариантов (совокупность которых называлась планом). Но самым известным языком логического программирования является ПРОЛОГ (Prolog), который был создан во Франции в Марсельском университете в 1971 г. Аленом Кольмеро (Colmerauer).

Ален Кольмеро
(Alain Colmerauer)

Программа на языке ПРОЛОГ содержит две составные части: факты и правила. Факты представляют собой данные, с которыми оперирует программа, а совокупность фактов составляет базу данных ПРОЛОГа, которая, по сути, является реляционной базой данных. Основная операция, выполняемая над данными, — это операция сопоставления, называемая также операцией унификации или согласования. Правила состоят из заголовка и подцелей. Выполнение программы, написанной на ПРОЛОГе, начинается с запроса и состоит в доказательстве истинности некоторого логического утверждения в рамках заданной совокупности фактов и правил. Алгоритм этого доказательства (алгоритм логического вывода) и определяет принципы исполнения программы, написанной на ПРОЛОГе.

В отличие от программ, составленных на языках процедурного типа, предписывающих последовательность шагов, которые должен выполнять компьютер для решения задачи, на ПРОЛОГе программист описывает факты, правила, отношения между ними, а также запросы по проблеме. Например, пусть у нас есть следующие факты относительно того, кто является чьей мамой:

Кроме этого, имеется правило, вводящее отношение бабушка:

Теперь мы можем делать запросы на предмет того, кто бабушка того или иного человека, или кто является внучкой (внуком) определенной женщины:

Ответ на этот запрос система ПРОЛОГ выдаст так:

Возможности применения языка ПРОЛОГ весьма обширны. Среди наиболее известных — применение в символической математике, планировании, автоматизированном проектировании, построении компиляторов, базах данных, обработке текстов на естественных языках. Но, наверное, самое характерное применение ПРОЛОГа — это экспертные системы.

На сегодняшний день существует целый класс логических языков; так, от языка Planner также произошли логические языки программирования QA-4, Popler, Conniver и QLISP. Языки программирования Mercury, Visual Prolog, Oz и Fril произошли уже от языка Prolog.

Функциональные языки

Первым языком функционального типа является язык ЛИСП, созданный в Массачусетсском технологическом институте в 1956–1959 гг. Джоном Маккарти, который в 1956 г. на Дармутской конференции (США) впервые предложил термин “искусственный интеллект”.

Джон Маккарти (John McCarthy)

И хотя до сих пор не утихают споры вокруг этого термина и развившегося научного направления в его рамках, исследователи единодушны в использовании функциональных и логических языков для данной области. Значительное число работ по искусственному интеллекту реализовано на ЛИСПе.

После своего появления ЛИСПу присваивали много эпитетов, отражающих его черты: язык функций, символьный язык, язык обработки списков, рекурсивный язык. С позиций сегодняшней классификации ЛИСП определяется как язык программирования функционального типа, в основу которого положен метод -исчисления (метод -исчисления разработан в 30-е годы прошлого столетия А.Черчем в качестве строгой математической модели для вычислимых функций, см. “Теория алгоритмов”).

Программа, написанная на функциональном языке, состоит из неупорядоченного набора уравнений, определяющих функции и значения, которые задаются как функции от других значений. Программы и данные ЛИСПа существуют в форме символьных выражений, которые хранятся в виде списковых структур. ЛИСП имеет дело с двумя видами объектов: атомами и списками. Атомы — это символы, используемые для идентификации объектов, которые могут быть числовыми и символьными (понятия, материалы, люди и т.д.). Список — это последовательность из нуля или более элементов, заключенных в круглые скобки, каждый из которых является либо атомом, либо списком. Над списками выполняются три примитивные операции: извлечение первого элемента списка; получение оставшейся части списка после удаления первого элемента; объединение первого элемента списка L и оставшейся части списка Q.

Тексты программ на функциональных языках программирования только описывают способ решения задачи, но не предписывают последовательность действий для решения.

В качестве основных свойств функциональных языков программирования обычно рассматриваются следующие: краткость и простота; строгая типизация; модульность; функции — объекты вычисления; чистота (отсутствие побочных эффектов); отложенные (ленивые) вычисления.

Кроме ЛИСПа, к функциональным языкам относят РЕФАЛ (разработан в середине 60-х годов В.Ф. Турчиным в МГУ им. М.В. Ломоносова), Haskell, Clean, ML, OCaml, F#.

Приведем пример описания известного алгоритма быстрой сортировки списка на языке Haskell:

qsort (x:xs) = qsort elts_lt_x ++ [x]

++ qsort elts_greq_x where

elts_lt_x = [y | y = x]

Здесь записано, что пустой список уже отсортирован. А сортировка непустого списка состоит в том, чтобы разбить список на три: список элементов, меньших головы исходного списка, голова исходного списка ([x]) и список элементов хвоста исходного списка, больше или равных x.

Объектно-ориентированные языки

Объектно-ориентированные языки — это языки, в которых понятия процедуры и данных, используемых в обычных системах программирования, заменены понятием “объект” (см. статью “Объектно-ориентированное программирование”). Языком объектно-ориентированного программирования в чистом виде считается SmallTalk, возможности объектно-ориентированного программирования заложены также в Java, C++, Delphi.

Дальнейшее развитие современного программирования связано с так называемым “параллельным программированием”. Для реализации этой технологии разрабатываются специализированные объектно-ориентированные языки. К языкам такого типа относят, например, MC# (mcsharp) — высокоуровневый объектно-ориентированный язык программирования для платформы .NET, поддерживающий создание программ, работающих в распределенной среде с асинхронными вызовами.

Структура языка программирования

Между существующими языками программирования есть принципиальные расхождения в концепции построения языков, особенно это справедливо для более ранних языков, но все эти языки потому и называются языками программирования, что они с точки зрения внутренней системы построения имеют одинаковое формальное строение.

Любой язык программирования состоит из предложений (операторов). Предложения (как и слова) определены над неким алфавитом С. Синтаксис языка описывает множество предложений над алфавитом С, которые внешне представляют правильно сформированные программы.

Синтаксис языка — это правила получения слов и предложений этого языка. Синтаксис схематически описывается с помощью определенных грамматических правил.

Знание формального языка (алфавита + синтаксиса) хотя и достаточно для установления синтаксической корректности программы, однако недостаточно для понимания ее назначения и способа действий. Значение и способ действия программы на языке программирования уточняются путем задания семантики.

Семантика языка — это правила интерпретации слов формального языка, т.е. установления значения отдельных языковых элементов.

Для определения формальных языков, в том числе для языков программирования, используют БНФ (формы Бэкуса — Наура) и синтаксические диаграммы. Это два взаимозаменяемых способа описания.

При описании языка программирования через БНФ используются следующие обозначения:

1) — определяемое слово;

2) R — правило из синтаксиса для формирования слова;

Каждое R состоит из терминальных слов или лексем языка и, возможно, следующих символов:

· [..] — данный элемент присутствует в БНФ;

· <..>— данное вхождение может быть использовано в БНФ;

· <..>* — данное вхождение может быть использовано в БНФ конечное число раз.

Пример 1. Приведем пример БНФ-правила, определяющего целое число.

Читается это правило так: “Целое число — это символ 0 или последовательность символов, которая может начинаться символом “–”, а далее следует отличная от нуля цифра, вслед за которой может следовать любая конечная последовательность цифр”.

Специальную, схожую с БНФ, форму описания формальных языков представляют синтаксические диаграммы. В синтаксических диаграммах используются три типа элементов: овал/круг, прямоугольник, стрелки. В овалах помещаются терминальные слова или лексемы, в прямоугольниках — определяемые слова. Графическое представление языка через синтаксические диаграммы делает описание языка наглядным.

Пример 2. Описание целого числа с помощью синтаксической диаграммы.

Методические рекомендации

Согласно Примерной программе, необходимо, чтобы школьники представляли современную классификацию языков программирования, а также ориентировались в областях применения каждого из них. Проще всего изложение данной темы проводить после того, как уже произошло подробное знакомство с одним из языков программирования.

Следует рассказать, почему возникают новые языки и совершенствуются старые: в первую очередь это происходит при поиске средства для быстрого написания сложных программ, которые к тому же не содержали ошибок. Известен пример, когда создание языка АДА (назван так в честь первой женщины-программиста Ады Лавлейс, дочери Байрона) было инициировано в 1974 году в Министерстве обороны США. Американские военные осознали, что они теряют много времени, усилий и денег на разработку и сопровождение встроенных компьютерных систем (например, систем наведения ракет), а трудноуловимые ошибки языков программирования приводят к настоящим катастрофам.

Декларативные языки были очень популярны в конце 80-х — начале 90-х годов прошлого столетия, они были названы языками программирования искусственного интеллекта для компьютеров пятого поколения. Однако надежды на их широкое распространение пока не оправдались. Возможно, потому, что существующие системы функционального и логического программирования не позволяют создавать быстро работающие программы для содержательных задач. Не исключено, что их время просто еще не наступило.

Выбирая стратегию преподавания темы “Алгоритмизация и программирование”, необходимо учитывать, что задача общеобразовательного курса — это в большой степени выработка определенного стиля мышления, формирование наиболее общих навыков, умений и представлений, нежели освоение тех или иных конкретных языков и технических средств программирования. В то же время, такой курс должен служить базой для последующего профессионального изучения программирования в высшей школе или старших классах средней школы (в рамках профессионального обучения).

В настоящее время существуют два наиболее распространенных подхода к преподаванию программирования:

1) преподавание на основе специально разработанного языка учебного языка, ориентированного на обучение основным навыкам программирования;

2) изучение одного или нескольких языков программирования, широко используемых на практике при решении научных и хозяйственных задач (такие языки можно назвать стандартными).

Первый подход часто используется при преподавании основ программирования в младших классах средней школы с использованием специальных языков, например, Рапиры, Е-языка, LOGO. Эти языки учитывают возможности школьников младших классов. Такой подход хорош при углубленном изучении информатики в 5–6-х классах.

Относительно второго подхода можно сказать, что большинство современных реализаций стандартных языков загружено большим количеством технических деталей и сложны в изучении. Тем не менее наиболее приемлемым для общеобразовательной школы, где курс информатики преподается в 8–11-х классах, является обучение теоретическим основам программирования на базе стандартного языка. При этом не обязательно вдаваться в глубины языка. Учащиеся, которых он заинтересует, могут сделать это и сами. Наибольшее внимание следует уделить переходу от алгоритмических структур к их программной реализации на языке программирования.

Здесь стоит отметить, что Pascal первоначально создавался как учебный язык, но со временем получил широкое распространение в качестве стандартного языка и развитие в виде объектно-ориентированного языка с визуальной технологией программирования Delphi. За основу курса в 8–9-х классах можно взять Pascal или Basic, а в качестве расширенного (факультативного) курса в 10–11-х классах ознакомить учащихся с их объектно-ориентированными расширениями (Delphi и Visual Basic). У каждого языка есть свои сторонники и противники, и конечный выбор остается за учителем.

Существует два основных подхода к изучению языка программирования: формальный и “программирование по образцу”. Первый основан на формальном (строгом) описании конструкций языка программирования (синтаксиса языка и его семантики) тем или иным способом (с помощью синтаксических диаграмм, мета-языка или формального словесного описания, в частности, семантики) и использовании при решении задач только изученных, а следовательно понятных, элементов языка. При втором подходе школьникам сначала выдаются готовые программы, рассказывается, что именно они делают, и предлагается написать похожую программу или изменить имеющуюся, не объясняя до конца ряд “технических” или несущественных, с точки зрения учителя, для решения задачи деталей. При этом говорится, что точный смысл соответствующих конструкций вы узнаете позднее, а пока поступайте аналогичным образом. Второй подход дает возможность так называемого “быстрого старта”, но создает опасность получить полуграмотных пользователей среды программирования, т.е. людей, которые используют в своей практике достаточно сложные конструкции, но не могут четко объяснить, почему в том или ином случае нужно применять именно их, и как они работают. В результате рано или поздно такие “программисты” сталкиваются с ошибками, исправить которые они просто не в состоянии — им не хватает знаний.

Одна из задач школьной информатики — научить именно формальному подходу, в частности, при применении различных определений. И формальное изучение языка программирования этому немало способствует. Но и без хороших примеров (образцов) при обучении программированию школьников не обойтись. И чем младше ученики, тем больше примеров необходимо приводить при описании языка (иногда даже заменяя ими строгое определение). Другое дело, что следует добиваться того, чтобы в результате обсуждения примера все его детали оказались понятны школьникам (обязательно нужно объяснить, как и почему это работает, в том числе опираясь на уже изученный формальный материал). В этом случае сильные ученики получат возможность понять все досконально и смогут использовать полученные знания в дальнейшем, а остальные приобретут конкретные навыки и оставят для себя возможность вернуться при необходимости к формальным определениям позже.

Языки программирования

На практике в качестве исполнителей алгоритмов используются специальные автоматы — компьютеры. Для того, чтобы ЭВМ могла выполнять программу, программа должна быть записана по строгим правилам в виде, доступном для обработки на ЭВМ. Программа для такой машины записывается на так называемом машинном языке, т. е. представляет собой последовательность двоичных чисел. Придумывать и записывать программу на машинном языке неудобно. Это нудная и долгая работа не обходилась без ошибок, которые было очень непросто найти.

Поэтому возникла идея записывать программу на так называемом алгоритмическом языке или языке программирования. Языки программирования – специально разработанные искусственные языки, предназначенные исключительно для записи алгоритмов, исполнение которых поручается ЭВМ.

Обычный разговорный язык состоит из четырех основных элементов: символов, слов, словосочетаний и предложений. Алгоритмический язык содержит подобные элементы, только слова называют элементарными конструкциями, словосочетания — выражениями, предложения — операторами. Алгоритмический язык (как и любой другой язык), образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.

Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов (букв, цифр, специальных знаков и т.д.), которые могут быть использованы при написании программы.

Синтаксис — правила построения из символов алфавита специальных конструкций, с помощью которых составляется алгоритм.

Семантика — система правил толкования конструкций языка. Таким образом, программа составляется с помощью соединения символов алфавита в соответствии с синтаксическими правилами и с учетом правил семантики.

Краткая история и классификация языков программирования

Первые языки программирования были очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядоченных последовательностей единиц и нулей, понятных компьютеру. Использование таких языков было крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать числовые коды всех машинных команд, должен был сам распределять память под команды программы и данные.

Для того, чтобы облегчить общение человека с ЭВМ были созданы языки программирования типа Ассемблер. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд.

Один из первых языков программирования – Фортран(Formula Translation) был создан в середине 50-х годов. Благодаря своей простоте и тому, что на этом языке накоплены большие библиотеки программ Фортран и в наши дни остается одним из самых распространенных. Он используется для инженерных и научных расчетов, для решения задач физики и других наук с развитым математическим аппаратом.

Для решения экономических задач был создан язык программирования — Кобол.

Расширение областей применения ЭВМ влечет за собой создание языков, ориентированных на новые сферы применения: Снобол– алгоритмический язык для обработки текстовой информации, Лисп— алгоритмический язык для обработки символов. Лисп находит широкое применение в исследованиях по созданию искусственного интеллекта.

В 1968 г. был объявлен конкурс на лучший язык программирования для обучения студентов. Победителем стал язык Алгол-68, но широкого распространения не получил. Для этого конкурса Никлаус Вирт создал язык Паскаль, достаточно простой, удобный, с наличием мощных средств структурирования данных. Хотя Паскаль был разработан как язык для обучения программированию, он впоследствии получил широкое развитие и в настоящее время считается одним из самых используемых языков. Для обучения младших школьников Самуэлем Пайпертом был разработан язык Лого. Он отличается простотой и богатыми возможностями.

Широкое распространение в школах в качестве обучающего языка получил язык Бейсик, позволяющий взаимодействовать с ЭВМ в режиме непосредственного диалога. Спустя много лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования.

Необходимость разработки больших программ, управляющих работой ЭВМ, потребовала создания специального языка программирования СИ в начале 70-х г. Он является одним из универсальных языков программирования. В отличии от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке Ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.

Появление функционального программирования привело к созданию языка Пролог. Этот язык программирования разрабатывался для задач анализа и понимания естественных языков на основе языка формальной логики и методов автоматического доказательства теорем.

В 80-х г. 20 века был создан язык Ада.Этот язык в дополнение к классическим свойствам, обеспечивает программирование задач реального времени и моделирования параллельного решения задач.

Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования делят на языки низкого, высокого и сверхвысокогоуровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: (Автокод, Ассемблер). Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно-зависимыми. Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

Следующую, существенно более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня. Это Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т.д. Эти языки машинно-независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

К языкам сверхвысокого уровня можно отнести лишь Алгол-68 и APL. Повышение уровня этих языков произошло за счет введения сверхмощных операций и операторов.

Другая классификация делит языки на вычислительные и языки символьной обработки. К первому типу относят Фортран, Паскаль, Алгол, Бейсик, Си, ко второму типу — Лисп, Пролог, Снобол и др.

В современной информатике можно выделить два основных направления развития языков программирования: процедурное и непроцедурное.

Процедурное программирование возникло на заре вычислительной техники и получило широкое распространение. В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.

Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, но стремительное его развитие началось в 80-е годы, когда был разработан японский проект создания ЭВМ пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь разлагаются на еще более простые и т.д. Один из основных элементов в функциональных языках — рекурсия, то есть вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.

Можно выделить еще один класс языков программирования — объектноориентированные языки высокого уровня. На таких языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. Объектно-ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме. Примером такого языка может служить язык программирования визуального общения Object Pascal.

Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с нуля, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Развитие и рост популярности Internet также способствовали распространению языков описания сценариев. Так, для написания сценариев широко употребляется язык Perl, а среди разработчиков Web-страниц популярен JavaScript.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лекция 7. Языки и системы программирования. Структура данных

Лекция 7. Языки и системы программирования. Структура данных.

Языки программирования и их классификации. Понятие о системе программирования, ее основные функции и компоненты. Принципы работы сред программирования. «Операционные» и «модульные» среды программирования: достоинства и недостатки. Интерпретаторы и компиляторы. Трансляция программ и сопутствующие процессы.

Данные и их обработка. Простые (неструктурированные типы данных). Структурированные типы данных.

Языки программирования и их классификации.

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими при различных обстоятельствах.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования. Среди общин мест, признаваемых большинством разработчиков, находятся следующие:

· Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

· Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время как естественные языки используются лишь для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение «языков программирования» — это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

· Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Первые языки программирования были очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядоченных последовательностей единиц и нулей, понятных компьютеру. Использование таких языков было крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать числовые коды всех машинных команд, должен был сам распределять память под команды программы и данные.

Для того, чтобы облегчить общение человека с ЭВМ были созданы языки программирования типа Ассемблер. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд.

Языки программирования стали появляться уже с середины 50-х годов. Одним из первых языков такого типа стал язык Фортран (англ. FORTRAN от FORmula TRANslator – переводчик формул), разработанный в 1957 году. Фортран применяется для описания алгоритма решения научно-технических задач с помощью ЦВМ. Так же, как и первые вычислительные машины, этот язык предназначался, в основном, для проведения естественно-научных и математических расчётов. В усовершенствованном виде этот язык сохранился до нашего времени. Среди современных языков высокого уровня он является одним из наиболее используемых при проведении научных исследований. Наиболее распространены варианты Фортран-II, Фортран-IV, EASIC Fortran и их обобщения.

После Фортрана в 1958-1960 годах появился язык Алгол (Алгол-58, Алгол-60) (англ. ALGOL от ALGOrithmic Language – алгоритмический язык). Алгол был усовершенствован в 1964-1968 годах – Алгол-68. Алгол был разработан комитетом, в который входили европейские и американские учёные. Он относится к языкам высокого уровня (high-level language) и позволяет легко переводить алгебраические формулы в программные команды. Алгол был популярен в Европе, в том числе СССР, в то время как сравнимый с ним Фортран был распространен в США и Канаде. Алгол оказал заметное влияние на все разработанные позднее языки программирования, и, в частности, на язык Pascal. Этот язык так же, как и Фортран, предназначался для решения научно-технических задач. Кроме того, этот язык применялся как средство обучения основам программирования – искусства составления программ.

Обычно под понятием Алгол подразумевается язык Алгол-60, в то время как Алгол-68 рассматривается как самостоятельный язык. Даже когда язык Алгол почти перестал использоваться для программирования, он ещё оставался официальным языком для публикации алгоритмов.

В 1959 – 1960 годах был разработан язык Кобол (англ. COBOL от COmmom Business Oriented Language – общий язык, ориентированный на бизнес). Это язык программирования третьего поколения, предназначенный, в первую очередь, для разработки бизнес приложений. Также Кобол предназначался для решения экономических задач, обработки данных для банков, страховых компаний и других учреждений подобного рода. Разработчиком первого единого стандарта Кобола являлась Грейс Хоппер (бабушка Кобола).

Кобол обычно критикуется за многословность и громоздкость, поскольку одной из целей создателей языка было максимально приблизить конструкции к английскому языку. (До сих пор Кобол считается языком программирования, на котором было написано больше всего строк кода). В то же время, Кобол имел прекрасные для своего времени средства для работы со структурами данных и файлами, что обеспечило ему долгую жизнь в бизнес приложениях, по крайней мере, в США.

Почти одновременно с Коболом (1959 – 1960 гг.) в Массачусетском технологическом институте был создан язык Лисп (англ. LISP от LISt Processing – обработка списков). Лисп основан на представлении программы системой линейных списков символов, которые притом являются основной структурой данных языка. Лисп считается вторым после Фортрана старейшим высокоуровневым языком программирования. Этот язык широко используется для обработки символьной информации и применяется для создания программного обеспечения, имитирующего деятельность человеческого мозга.

Любая программа на Лиспе состоит из последовательности выражений (форм). Результат работы программы состоит в вычислении этих выражений. Все выражения записываются в виде списков — одной из основных структур Лиспа, поэтому они могут легко быть созданы посредством самого языка. Это позволяет создавать программы, изменяющие другие программы или макросы, позволяющие существенно расширить возможности языка.

Основной смысл Лисп-программы «жизнь» в символьном пространстве: перемещение, творчество, запоминание, создание новых миров и т. д. Лисп как метафора мозга, символ, метафора сигнала: «Как происходит биологический анализ сигналов мозгом, как внешний фактор — физическое и химическое воздействие, являющееся для организма раздражителем превращается в биологически значимый сигнал, зачастую жизненно важный, определяющий все поведение человека или животного; и как происходит разделение разных сигналов на положительные, отрицательные и безразличные, индифферентные. Сигнал это уже интегративное понятие. Он представляет собой опознавательный знак группы, комплексных раздражителей, связанных между собой общей историей и причинно следственными отношениями. В этом комплексе, системе раздражителей, сигнальный стимул сам является также составляющим элементом и при иных обстоятельствах его роль может принадлежать другому стимулу из комплекса. В сигнале концентрируется весь прошлый опыт животного или человека.»

В середине 60-х годов (1963 г.) в Дартмутском колледже (США) был создан язык Бейсик (англ. BASIC от Beginner’s Allpurpose Instruction Code – всецелевой символический код инструкций для начинающих). Со временем, когда стали появляться другие диалекты, этот «изначальный» диалект стали называть Dartmouth BASIC. Язык был основан частично на Фортран II и частично на Алгол-60, с добавлениями, делающими его удобным для работы в режиме разделения времени и, позднее, обработки текста и матричной арифметики. Первоначально Бейсик был реализован на мейнфрейме GE-265 с поддержкой множества терминалов. Вопреки распространённому убеждению, в момент своего появления это был компилируемый язык.

Бейсик был спроектирован так, чтобы студенты могли писать программы, используя терминалы с разделением времени. Он создавался как решение для проблем, связанных со сложностью более старых языков. Он предназначался для более «простых» пользователей, не столько заинтересованных в скорости программ, сколько просто в возможности использовать компьютер для решения своих задач. В силу простоты языка Бейсик многие начинающие программисты начинают с него свой путь в программировании.

В конце 60-х – начале 70-х годов появился язык Форт (англ. FOURTH – четвёртый). Этот язык стал применяться в задачах управления различными системами после того, как его автор Чарльз Мур написал на нём программу, предназначенную для управления радиотелескопом Аризонской обсерватории.

Ряд свойств, а именно интерактивность, гибкость и простота разработки делают Форт весьма привлекательным и эффективным языком в прикладных исследованиях и при создании инструментальных средств. Очевидными областями применения этого языка являются встраиваемые системы управления. Также находит применение при программировании компьютеров под управлением различных операционных систем.

Появившийся в 1972 году язык Паскаль был назван так в честь великого французского математика XVII века, изобретателя первой в мире арифметической машины Блеза Паскаля. Этот язык был создан швейцарским учёным, специалистом в области информатики Никлаусом Виртом как язык для обучения методам программирования. Паскаль – это язык программирования общего назначения.

Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного (процедурного) программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. По мнению Н. Вирта, язык должен способствовать дисциплинированию программирования, поэтому, наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис интуитивно понятен даже при первом знакомстве с языком.

Язык Паскаль учит не только тому, как правильно написать программу, но и тому, как правильно разработать метод решения задачи, подобрать способы представления и организации данных, используемых в задаче. С 1983 года язык Паскаль введён в учебные курсы информатики средних школ США.

Для обучения младших школьников Самуэлем Пайпертом был разработан язык Лого. Он отличается простотой и богатыми возможностями.

На основе языка Паскаль в конце 70-х годов был создан язык Ада, названный в честь одарённого математика Ады Лавлейс (Огасты Ады Байрон – дочери поэта Байрона). Именно она в 1843 году смогла объяснить миру возможности Аналитической машины Чарльза Бэббиджа. Язык Ада был разработан по заказу Министерства обороны США и первоначально предназначался для решения задач управления космическими полётами. Этот язык применяется в задачах управления бортовыми системами космических кораблей, системами обеспечения жизнедеятельности космонавтов в полёте, сложными техническими процессами.

Ада — это структурный, модульный, объектно-ориентированный язык программирования, содержащий высокоуровневые средства программирования параллельных процессов. Синтаксис Ады унаследован от языков типа Algol или Паскаль, но расширен, а также сделан более строгим и логичным. Ада — язык со строгой типизацией, в нём исключена работа с объектами, не имеющими типов, а автоматические преобразования типов сведены к абсолютному минимуму.

По утверждению Стефена Цейглера, разработка программного обеспечения на Аде в целом обходится на 60 % дешевле, а разработанная программа имеет в 9 раз меньше дефектов, чем при использовании языка Си.

В настоящее время популярным среди программистов является язык Си (С – буква английского алфавита). Язык Си берёт своё начало от двух языков — BCPL и B. В 1967 году Мартин Ричардс разработал BCPL как язык для написания системного программного обеспечения и компиляторов. В 1970 году Кен Томпсон использовал В для создания ранних версий операционной системы UNIX на компьютере DEC PDP-7. Как в BCPL, так и в В переменные не разделялись на типы — каждое значение данных занимало одно слово в памяти и ответственность на различение, например, целых и действительных чисел целиком ложилась на плечи программиста.

Язык Си был разработан (на основе В) Деннисом Ритчи из Bell Laboratories и впервые был реализован в 1972 году на компьютере DEC PDP-11. Известность Си получил в качестве языка ОС UNIX. Сегодня практически все основные операционные системы были написаны на Си или С++. По прошествии двух десятилетий Си имеется в наличии на большинстве компьютеров. Он не зависит от аппаратной части.

В конце 70-х годов Си превратился в то, что мы называем «традиционный Си». В 1983 году Американским комитетом национальных стандартов в области компьютеров и обработки информации был учрежден единый стандарт этого языка.

Он является одним из универсальных языков программирования. В отличие от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке Ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.

Ещё один язык, который считается языком будущего, был создан в начале 70-х годов группой специалистов Марсельского университета. Это язык Пролог. Своё название он получил от слов «ПРОграммирование на языке ЛОГики». В основе этого языка лежат законы математической логики. Как и язык Лисп, Пролог применяется, в основном, при проведении исследований в области программной имитации деятельности мозга человека. В отличие от описанных выше языков, этот язык не является алгоритмическим. Он относится к так называемым дескриптивным (от англ. descriptive – описательный) – описательным языкам. Дескриптивный язык не требует от программиста разработки всех этапов выполнения задачи. Вместо этого, в соответствии с правилами такого языка, программист должен описать базу данных, соответствующую решаемой задаче, и набор вопросов, на которые нужно получить ответы, используя данные из этой базы.

Цукерберг рекомендует:  Обучение - Перевожу сайт для программистов на русский

В последние десятилетия в программировании возник и получил существенное развитие объектно-ориентированный подход. Это метод программирования, имитирующий реальную картину мира: информация, используемая для решения задачи, представляется в виде множества взаимодействующих объектов. Каждый из объектов имеет свои свойства и способы поведения. Взаимодействие объектов осуществляется при помощи передачи сообщений: каждый объект может получать сообщения от других объектов, запоминать информацию и обрабатывать её определённым способом и, в свою очередь, посылать сообщения. Так же, как и в реальном мире, объекты хранят свои свойства и поведение вместе, наследуя часть из них от родительских объектов.

Объектно-ориентированная идеология используется во всех современных программных продуктах, включая операционные системы.

Первый объектно-ориентированный язык Simula67 был создан как средство моделирования работы различных приборов и механизмов. Большинство современных языков программирования – объектно-ориентированные. Среди них последние версии языка Turbo-Pascal, C++, Ada и другие.

В настоящее время широко используются системы визуального программирования Visual Basic, Visual C++, Delphi и другие. Они позволяют создавать сложные прикладные пакеты, обладающие простым и удобным пользовательским интерфейсом.

Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования делят на языки низкого, высокого и сверхвысокого уровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: (Автокод, Ассемблер). Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно-зависимыми. Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т. д.).

Следующую, существенно более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня. Это Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т. д. Эти языки машинно-независимы, т. к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

К языкам сверхвысокого уровня можно отнести лишь Алгол-68 и APL. Повышение уровня этих языков произошло за счет введения сверхмощных операций и операторов.

Алгол-68, при разработке которого сделана попытка формализовать описание языка, приведшая к появлению абстрактной и конкретной программ. Абстрактная программа создается программистом, конкретная — выводится из первой. Предполагается, что при таком подходе принципиально невозможно породить неверную синтаксически (а в идеале и семантически) конкретную программу. Язык APL относят к языкам сверхвысокого уровня за счет введения сверхмощных операций и операторов. Запись программ на таком языке получается компактной.

Другая классификация делит языки на вычислительные и языки символьной обработки. К первому типу относят Фортран, Паскаль, Алгол, Бейсик, Си, ко второму типу — Лисп, Пролог, Снобол и др.

В современной информатике можно выделить два основных направления развития языков программирования: процедурное и непроцедурное.

Процедурное программирование возникло на заре вычислительной техники и получило широкое распространение. В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.

Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т. д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

Непроцедрное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, но стремительное его развитие началось в 80-е годы, когда был разработан японский проект создания ЭВМ пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь разлагаются на еще более простые и т. д. Один из основных элементов в функциональных языках — рекурсия, то есть вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.

Можно выделить еще один класс языков программированияобъектно-ориентированные языки высокого уровня. На таких языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. Объектно-ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме. Примером такого языка может служить язык программирования визуального общения Object Pascal.

Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с нуля, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Развитие и рост популярности Internet также способствовали распространению языков описания сценариев. Так, для написания сценариев широко употребляется язык Perl, а среди разработчиков Web-страниц популярен JavaScript.

Понятие о системе программирования, ее основные функции и компоненты.

Система программирования (СП) — совокупность программных средств, облегчающих написание, отладку диалоговой программы и автоматизирующих её многоэтапное преобразование в исполняемую программу и загрузку в память для выполнения. Ныне СП трансформировались в интегрированные среды разработки программ (Integrated Development Environment, IDE), позволяющие визуально разрабатывать пользовательский интерфейс и организовывать связь с базами данных.

Создание сложного программного средства осуществляется в среде программной инженерии. Согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 14764-2002 она представляет собой «набор автоматических инструментальных средств, программно-аппаратных и технических средств, необходимых для выполнения объёма работ по программной инженерии». К автоматизированным инструментальным средствам относятся, в частности, компиляторы, компоновщики загрузочных операционных систем, отладчики, средства моделирования, средства документирования и системы управления базами данных.

Система программирования освобождает проблемного пользователя или прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном для него языке машинных команд и предоставляют им возможность использовать специальные языки более высокого уровня. Для каждого из таких языков, называемых входными или исходными, система программирования имеет программу, осуществляющую автоматический перевод (трансляцию) текстов программы с входного языка на язык машины. Обычно система программирования содержит описания применяемых языков программирования, программы — трансляторы с этих языков, а также развитую библиотеку стандартных подпрограмм. Важно различать язык программирования и реализацию языка.

Язык – это набор правил, определяющих систему записей, составляющих программу, синтаксис и семантику используемых грамматических конструкций.

Реализация языка – это системная программа, которая переводит (преобразует) записи на языке высокого уровня в последовательность машинных команд.

По набору входных языков различают системы программирования одно — и многоязыковые. Отличительная черта многоязыковых систем состоит в том, что отдельные части программы можно составлять на разных языках и помощью специальных обрабатывающих программ объединять их в готовую для исполнения на ЭВМ программу.

Для построения языков программирования используется совокупность общепринятых символов и правил, позволяющих описывать алгоритмы решаемых задач и однозначно истолковывать смысл созданного написания. Основной тенденцией в развитии языков программирования является повышение их семантического уровня с целью облегчения процесса разработки программ и увеличения производительности труда их составителей.

По структуре, уровню формализации входного языка и целевому назначению различают системы программирования машинно-ориентированные и машинно-независимые.

Машинно-ориентированные системы программирования имеют входной язык, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т. д.). Машинно — ориентированные системы позволяют использовать все возможности и особенности машинно-зависимых языков:

    высокое качество создаваемых программ; возможность использования конкретных аппаратных ресурсов; предсказуемость объектного кода и заказов памяти; для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ; трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок; низкая скорость программирования; невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

Машинно-ориентированные системы по степени автоматического программирования подразделяются на классы:

1. Машинный язык. В таких системах программирования отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный Язык (далее МЯ), ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным. Однако, некоторые семейства ЭВМ (например, ЕС ЭВМ, IBM/370/ и др.) имеют единый МЯ для ЭВМ разной мощности.

В команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции. В новых моделях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно-аппаратным путем реализовывать более сложные команды, приближающиеся по своим функциональным действиям к операторам алгоритмических языков программирования.

2. Система Символического Кодирования. В данных системах используются Языки Символического Кодирования (далее ЯСК), которые так же, как и МЯ, являются командными. Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных (во внутреннем коде) или восьмеричных (часто используемых при написании программ) цифр, в ЯСК заменены символами (идентификаторами), форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ.

Использование символических адресов – первый шаг к созданию ЯСК. Команды ЭВМ вместо истинных (физических) адресов содержат символические адреса. По результатам составленной программы определяется требуемое количество ячеек для хранения исходных промежуточных и результирующих значений. Назначение адресов, выполняемое отдельно от составления программы в символических адресах, может проводиться менее квалифицированным программистом или специальной программой, что в значительной степени облегчает труд программиста.

3. Автокоды. Существуют системы программирования, использующие языки, которые включают в себя все возможности ЯСК, посредством расширенного введения макрокоманд – они называются Автокоды. В различных программах встречаются некоторые достаточно часто использующиеся командные последовательности, которые соответствуют определенным процедурам преобразования информации. Эффективная реализация таких процедур обеспечивается оформлением их в виде специальных макрокоманд и включением последних в язык программирования, доступный программисту. Макрокоманды переводятся в машинные команды двумя путями – расстановкой и генерированием. В постановочной системе содержатся «остовы» – серии команд, реализующие требуемую функцию, обозначенную макрокомандой. Макрокоманды обеспечивают передачу фактических параметров, которые в процессе трансляции вставляются в «остов» программы, превращая её в реальную машинную программу. В системе с генерацией имеются специальные программы, анализирующие макрокоманду, которые определяют, какую функцию необходимо выполнить и формируют необходимую последовательность команд, реализующих данную функцию. Обе указанных системы используют трансляторы с ЯСК и набор макрокоманд, которые также являются операторами автокода. Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр., как правило, составлены на языках типа Ассемблер.

4. Макрос. В таких системах язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму – называется Макрос (средство замены). В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы.

Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макросопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов – выдача выходного текста. Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными.

Машинно-независимые системы программирования – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ. В таких системах программы, составляемые языках, имеющих название высокоуровневых языков программирования, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка (задачи, сегменты, блоки и т. д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ. Таким образом, командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами.

Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.

Среди машинно-независимых систем программирования следует выделить:

1. Процедурно-ориентированные системы. Входные языки программирования в таких системах служат для записи алгоритмов (процедур) обработки информации, характерных для решения задач определенного класса. Эти языки, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме. Процедурных языков очень много, например: Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических задач; Simula, Слэнг — для моделирования; Лисп, Снобол – для работы со списочными структурами.

2. Проблемно-ориентированные системы в качестве входного языка используют язык программирования с проблемной ориентацией. С расширением областей применения вычислительной техники возникла необходимость формализовать представление постановки и решение новых классов задач.

Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач. Эти языки, ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме. Программы, составленные на основе этих языков программирования, записаны в терминах решаемой задачи и реализуются выполнением соответствующих процедур.

3. Диалоговые языки. Появление новых технических возможностей поставило задачу перед системными программистами – создать программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ их назвали диалоговыми языками. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач, которые составлялись на любых раннее неразработанных (не диалоговых) языках.

Разрабатывались также языки, которые кроме целей управления обеспечивали бы описание алгоритмов решения задач. Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем потребовала сохранения в памяти ЭВМ копии исходной программы даже после получения объектной программы в машинных кодах. При внесении изменений в программу система программирования с помощью специальных таблиц устанавливает взаимосвязь структур исходной и объектной программ. Это позволяет осуществить требуемые редакционные изменения в объектной программе.

4. Непроцедурные языки. Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам (табличные языки и генераторы отчетов), и языков связи с операционными системами. Позволяя четко описывать как задачу, так и необходимые для её решения действия, таблицы решений дают возможность в наглядной форме определить, какие условия должны выполнятся, прежде чем переходить к какому — либо действию. Одна таблица решений, описывающая некоторую ситуацию, содержит все возможные блок-схемы реализаций алгоритмов решения. Табличные методы легко осваиваются специалистами любых профессий. Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают сложные ситуации, возникающие при системном анализе.

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования нужно иметь следующие компоненты:

1. Текстовый редактор. Специализированные текстовые редакторы, ориентированные на конкретный язык программирования, необходимы для получения файла с исходным текстом программы, который содержит набор стандартных символов для записи алгоритма.

2. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в машинный код. Исходный текст программы состоит, как правило, из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем требуется объединить в одно целое. Кроме того, системы программирования, как правило, включают в себя библиотеки стандартных подпрограмм. Стандартные подпрограммы имеют единую форму обращения, что создает возможности автоматического включения таких подпрограмм в вызывающую программу и настройки их параметров.

3. Объектный код модулей и подключенные к нему стандартные функции обрабатывает специальная программа – редактор связей. Данная программа объединяет объектные коды с учетом требований операционной системы и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код для конкретной платформы. Исполнимый код — это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютер, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась.

4. В современных системах программирования имеется еще один компонент – отладчик, который позволяет анализировать работу программы во время ее исполнения. С его помощью можно последовательно выполнять отдельные операторы исходного текста последовательно, наблюдая при этом, как меняются значения различных переменных.

Со временем разработчики компиляторов постарались облегчить труд пользователей, предоставив им все необходимое множество программных модулей в составе одной поставки компилятора. Теперь компиляторы поставлялись уже вкупе со всеми необходимыми сопровождающими техническими средствами. Кроме того, были унифицированы форматы объектных файлов и файлов библиотек подпрограмм. Теперь разработчики, имея компилятор от одного производителя, могли в принципе пользоваться библиотеками и объектными файлами, полученными от другого производителя компиляторов.

Для написания командных файлов компиляции был предложен специальный командный язык язык Makefile. Он позволял в достаточно гибкой и удобной форме описать весь процесс создания программы от порождения исходных текстов до подготовки ее к выполнению. Это было удобное, но достаточно сложное техническое средство, требующее от разработчика высокой степени подготовки и профессиональных знаний, поскольку сам командный язык Makefile был по сложности сравним с простым языком программирования. Язык Makefile стал стандартным средством, единым для компиляторов всех разработчиков.

Такая структура средств разработки существовала достаточно долгое время, а в некоторых случаях она используется и по сей день (особенно при создании системных программ). Ее широкое распространение было связано с тем, что сама по себе вся эта структура средств разработки была очень удобной при пакетном выполнении программ на компьютере, что способствовало ее повсеместному применению в эпоху mainframe.

Следующим шагом в развитии средств разработки стало появление так называемой интегрированной среды разработки. Интегрированная среда объединила в себе возможности текстовых редакторов исходных текстов программ и командный язык компиляции. Пользователь (разработчик исходной программы) теперь не должен был выполнять всю последовательность действий от порождения исходного кода до его выполнения, от него также не требовалось описывать этот процесс с помощью системы команд в Makefile. Теперь ему было достаточно только указать в удобной интерфейсной форме состав необходимых для создания программы исходных модулей и библиотек. Ключи, необходимые компилятору и другим техническим средствам, также задавались в виде интерфейсных форм настройки.

После этого интегрированная среда разработки сама автоматически готовила всю необходимую последовательность команд Makefile, выполняла их, получала результат и сообщала о возникших ошибках при их наличии. Причем сам текст исходных модулей пользователь мог изменить здесь же, не прерывая работу с интегрированной средой, чтобы потом при необходимости просто повторить весь процесс компиляции.

Создание интегрированных сред разработки стало возможным благодаря бурному развитию персональных компьютеров и появлению развитых средств интерфейса пользователя (сначала текстовых, а потом и графических). Их появление на рынке определило дальнейшие развитие такого рода технических средств. Пожалуй, первой удачной средой такого рода можно признать интегрированную среду программирования Turbo Pascal на основе языка Pascal производства фирмы Borland. Ее широкая популярность определила тот факт, что со временем все разработчики компиляторов обратились к созданию интегрированных средств разработки для своих продуктов.

Развитие интегрированных сред несколько снизило требования к профессиональным навыкам разработчиков исходных программ. Теперь в простейшем случае от разработчика требовалось только знание исходного языка (его синтаксиса и семантики). При создании прикладной программы ее разработчик мог в простейшем случае даже не разбираться в архитектуре целевой вычислительной системы.

Дальнейшее развитие средств разработки также тесно связано с повсеместным распространением развитых средств графического интерфейса пользователя. Такой интерфейс стал неотъемлемой составной частью многих современных ОС и так называемых графических оболочек. Со временем он стал стандартом де-факто практически во всех современных прикладных программах.

Это не могло не сказаться на требованиях, предъявляемых к средствам разработки программного обеспечения. В их состав были сначала включены соответствующие библиотеки, обеспечивающие поддержку развитого графического интерфейса пользователя и взаимодействие с функциями API (application program interface, прикладной программный интерфейс операционных систем). А затем для работы с ними потребовались дополнительные средства, обеспечивающие разработку внешнего вида интерфейсных модулей. Такая работа была уже более характерна для дизайнера, чем для программиста.

Для описания графических элементов программ потребовались соответствующие языки. На их основе сложилось понятие ресурсов (resources) прикладных программ.

Ресурсами прикладной программы будем называть множество данных, обеспечивающих внешний вид интерфейса пользователя этой программы, и не связанных напрямую с логикой выполнения программы. Характерными примерами ресурсов являются: тексты сообщений, выдаваемых программой; цветовая гамма элементов интерфейса; надписи на таких элементах, как кнопки и заголовки окон ит. п.

Для формирования структуры ресурсов в свою очередь потребовались редакторы ресурсов, а затем и компиляторы ресурсов, обрабатывающие результат их работы. Ресурсы, полученные с выхода компиляторов ресурсов, стали обрабатываться компоновщиками и загрузчиками.

В последние несколько лет в программировании (особенно для операционной среды Windows) наметился так называемый визуальный подход.

Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, свойства и поведение которых настраиваются с помощью специальных редакторов. Таким образом, происходит переход от языков программирования системного уровня к языкам сценариев.

Эти языки создавались для различных целей, что обусловило ряд фундаментальных различий между ним. Системные разрабатывались для построения структур данных и алгоритмов “с нуля”, начиная от таких примитивных элементов, как слово памяти компьютера. В отличие от этого, языки описания сценариев создавались для связывания готовых программ. Их применение подразумевает наличие достаточного ассортимента мощных компонентов, которые требуется только объединить друг с другом. Языки системного уровня используют строгий контроль типов данных, что помогает разработчикам приложении справляться со сложными задачами. Языки описания сценариев не используют понятие типа, что упрощает установление связей между компонентами, а также ускоряет разработку прикладных систем.

Языки описания сценариев основаны на несколько другом наборе компромиссов, чем языки системного уровня. В них скорость исполнения и строгость контроля типов ставятся в шкале приоритетов на более низкое место, но зато выше цениться производительность труда программиста и повторное использование. Это соотношение ценностей оказывается все более обоснованным по мере того, как компьютеры становятся быстродействующими и менее дорогими, чего нельзя сказать о программистах. Языки системного программирования хорошо подходят для создания компонентов, где основная сложность заключена в реализации алгоритмов и структур данных, тогда как языки описания сценариев лучше приспособлены для построения приложении из готовых компонентов, где сложность состоит в налаживании межкомпонентных связей. Задачи последнего рода получают все большее распространение, так что роль языков описания сценариев будет возрастать.

Интерпретаторы и компиляторы.
Трансляция программ и сопутствующие процессы.

Следует заметить, что любой язык программирования может быть как интерпретируемым, так и компилируемым, но в большинстве случаев у каждого языка есть свой предпочтительный способ реализации. Языки Фортран, Паскаль в основном компилируют; язык Ассемблер почти всегда интерпретирует; языки Бейсик и Лисп широко используют оба способа.

Основным преимуществом компиляции является скорость выполнения готовой программы. Интерпретируемая программа неизбежно выполняется медленнее, чем компилируемая, поскольку интерпретатор должен строить соответствующую последовательность команд в момент, когда инструкция предписывает выполнение.

В то же время интерпретируемый язык часто более удобен для программиста, особенно начинающего. Он позволяет проконтролировать результат каждой операции. Особенно хорошо такой язык подходит для диалогового стиля разработки программ, когда отдельные части программы можно написать, проверить и выполнить в ходе создания программы, не отключая интерпретатора.

Транслятор — это программа, которая переводит исходную программу в эквивалентную ей объектную программу. Исходная программа пишется на некотором исходном языке, объектная программа формируется на объектном языке. Выполнение программы самого транслятора происходит во время трансляции.

Если исходный язык является языком высокого уровня, например таким, как ФОРТРАН, C и Паскаль, и если объектный язык — ассемблер или некоторый машинный язык, то транслятор называется компилятором. Машинный язык иногда называют кодом машины, поэтому и объектная программа иногда называется объектным кодом.

Трансляция исходной программы в объектную происходит во время компиляции, а фактическое выполнение объектной программы происходит во время выполнения готовой программы.

Ассемблер — это программа, которая переводит исходную программу, написанную на автокоде или на языке ассемблера, на язык вычислительной машины. Автокод (ассемблер) очень близок к машинному языку; действительно, большинство автокодных инструкций является точным символическим представлением команд машины. Более того, автокодные инструкции обычно имеют фиксированный формат, что позволяет легко их анализировать. В автокоде, как правило, отсутствуют вложенные инструкции, блоки и т. п.

Интерпретатор для некоторого исходного языка принимает исходную программу, написанную на этом языке, как входную информацию и выполняет ее. Различие между компилятором и интерпретатором состоит в том, что интерпретатор не порождает объектную программу, которая затем должна выполняться, а непосредственно выполняет ее сам. Для того чтобы выяснить, как осуществить выполнение инструкций исходной программы, чистый интерпретатор анализирует ее всякий раз, когда она должна быть выполнена. Конечно же, это не эффективно и используется не очень часто.

При программировании интерпретатор обычно разделяют на две фазы. На первой фазе интерпретатор анализирует всю исходную программу, почти также, как это делает компилятор, и транслирует ее в некоторое внутреннее представление. На второй фазе это внутреннее представление исходной программы интерпретируется или выполняется. Внутреннее представление исходной программы разрабатывается для того, чтобы свести к минимуму время, необходимое для расшифровки или анализа каждой инструкции при ее выполнении.

Как указывалось выше, сам компилятор — это не что иное, как программа, написанная на некотором языке, для которой входной информацией служит исходная программа, а результатом является эквивалентная ей объектная программа. Исторически сложилось так, что компиляторы писались на автокоде вручную. Во многих случаях это был единственный доступный язык. Однако, сейчас компиляторы разрабатываются на языках высокого уровня (поскольку при этом уменьшается время, затрачиваемое на программирование и отладку, а также обеспечивается удобочитаемость программы компилятора, когда работа завершена).

Кроме того, теперь мы имеем много языков, разработанных специально для составления компиляторов. Эти так называемые «компиляторы компиляторов» являются некоторым подмножеством в «системах построения трансляторов» (СПТ).

Процесс компиляции, структура компилятора, проходы компилятора.

Процесс компиляции разделяется на несколько этапов:

1. Препроцессор. Исходная программа обрабатывается путём подстановки имеющихся макросов и заголовочных файлов.

2. Лексический и синтаксический анализ. Программа преобразовывается в цепочку лексем, а затем во внутреннее представление в виде дерева.

3. Глобальная оптимизация. Внутреннее представление программы неоднократно преобразовывается с целью сокращения размера и времени исполнения программы.

4. Генерация кода. Внутреннее представление преобразовывается в блоки команд процессора, которые преобразовываются в ассемблеровский текст или в объектный код.

5. Ассемблирование. Если генерируется ассемблерный текст, производится его ассемблирование с целью получения объектного кода.

6. Сборка. Сборщик соединяет несколько объектных файлов в исполняемый файл или библиотеку.

На фазе лексического анализа (ЛА) входная программа, представляющая собой поток символов, разбивается на лексемы — слова в соответствии с определениями языка. Основным формализмом, лежащим в основе реализации лексических анализаторов, являются конечные автоматы и регулярные выражения. Лексический анализатор может работать в двух основных режимах: либо как подпрограмма, вызываемая синтаксическим анализатором за очередной лексемой, либо как полный проход, результатом которого является файл лексем. В процессе выделения лексем ЛА может как самостоятельно строить таблицы имен и констант, так и выдавать значения для каждой лексемы при очередном обращении к нему. В этом случае таблица имен строится в последующих фазах (например, в процессе синтаксического анализа).

На этапе ЛА обнаруживаются некоторые (простейшие) ошибки (недопустимые символы, неправильная запись чисел, идентификаторов и др.).

Основная задача синтаксического анализа — разбор структуры программы. Как правило, под структурой понимается дерево, соответствующее разбору в контекстно-свободной грамматике языка. В настоящее время чаще всего используется либо LL(1)- анализ (и его вариант — рекурсивный спуск), либо LR(1)-анализ и его варианты (LR(0), SLR(1), LALR(1) и другие). Рекурсивный спуск чаще используется при ручном программировании синтаксического анализатора, LR(1) — при использовании систем автоматизации построения синтаксических анализаторов.

Результатом синтаксического анализа является синтаксическое дерево со ссылками на таблицу имен. В процессе синтаксического анализа также обнаруживаются ошибки, связанные со структурой программы.

На этапе контекстного анализа выявляются зависимости между частями программы, которые не могут быть описаны контекстно — свободным синтаксисом. Это в основном связи «описание — использование», в частности анализ типов объектов, анализ областей видимости, соответствие параметров, метки и другие. В процессе контекстного анализа строится таблица символов, которую можно рассматривать как таблицу имен, пополненную информацией об описаниях (свойствах) объектов.

Основным формализмом, использующимся при контекстном анализе, являются атрибутные грамматики. Результатом работы фазы контекстного анализа является атрибутированное дерево программы. Информация об объектах может быть как рассредоточена в самом дереве, так и сосредоточена в отдельных таблицах символов. В процессе контекстного анализа также могут быть обнаружены ошибки, связанные с неправильным использованием объектов.

Затем программа может быть переведена во внутреннее представление. Это делается для целей оптимизации и/или удобства генерации кода. Еще одной целью преобразования программы во внутреннее представление является желание иметь переносимый компилятор. Тогда только последняя фаза (генерация кода) является машинно-зависимой. В качестве внутреннего представления может использоваться префиксная или постфиксная запись, ориентированный граф, тройки, четверки и другие.

Фаз оптимизации может быть несколько. Оптимизации обычно делят на машинно-зависимые и машинно-независимые, локальные и глобальные. Часть машинно-зависимой оптимизации выполняется на фазе генерации кода. Глобальная оптимизация пытается принять во внимание структуру всей программы, локальная — только небольших ее фрагментов. Глобальная оптимизация основывается на глобальном потоковом анализе, который выполняется на графе программы и представляет по существу преобразование этого графа. При этом могут учитываться такие свойства программы, как межпроцедурный анализ, межмодульный анализ, анализ областей жизни переменных и т. д.

Наконец, генерация кода — последняя фаза трансляции. Результатом ее является либо ассемблерный модуль, либо объектный (или загрузочный) модуль. В процессе генерации кода могут выполняться некоторые локальные оптимизации, такие как распределение регистров, выбор длинных или коротких переходов, учет стоимости команд при выборе конкретной последовательности команд. Для генерации кода разработаны различные методы, такие как таблицы решений, сопоставление образцов, включающее динамическое программирование, различные синтаксические методы.

Конечно, те или иные фазы транслятора могут либо отсутствовать совсем, либо объединяться. В простейшем случае однопроходного транслятора нет явной фазы генерации промежуточного представления и оптимизации, остальные фазы объединены в одну, причем нет и явно построенного синтаксического дерева.

Принципы работы сред программирования

Следует отличать язык программирования от его реализации, которая обычно представлена в составе среды программирования (Quick Basic, Virtual Pascal) — набора средств для редактирования исходных текстов, генерации исполняемого кода, отладки, управления проектами и т. д. Каждая среда программирования предоставляет свой интерпретатор или компилятор с этого языка, который зачастую допускает использование конструкций, не фиксированных в стандарте.

Использование среды программирования Турбо Паскаль

Разработка программ на Паскале включает в себя следующие действия (этапы разработки программы): ввод и редактирование текста программы на языке программирования Паскаль, ее трансляцию, отладку.

Для выполнения каждого этапа применяются специальные средства: для ввода и редактирования текста используется редактор текстов, для трансляции программы — компилятор, для построения исполняемого компьютером программного модуля с объединением разрозненных откомпилированных модулей и библиотекой стандартных процедур Паскаля — компоновщик (linker), для отладки программ с анализом ее поведения, поиском ошибок, просмотром и изменением содержимого ячеек памяти компьютера — отладчик (debugger).

Для повышения качества и скорости разработки программ в середине 80-х гг. была создана система программирования Турбо Паскаль. Слово Турбо в названии системы программирования — это отражение торговой марки фирмы-разработчика Borland International, Inc. (США).

Систему программирования Турбо Паскаль называют интегрированной (integration — объединение отдельных элементов в единое целое) средой программирования, так как она объединяет в себе возможности ранее разрозненных средств, используемых при разработке программ: редактора текстов, компилятора, компоновщика, отладчика, и при этом обеспечивает программисту великолепные сервисные возможности. Часто ее кратко называют IDE (Integrated Development Environment — интегрированная среда разработки).

Интегрированная среда программирования Турбо Паскаль версий 6.0 и 7.0 имеет следующие возможности:

· множество накладывающихся окон;

· поддержка мыши, меню, диалоговых окон;

· многофайловый редактор, который может редактировать файлы до 1 Мбайта;

· расширенные возможности отладки;

· полное сохранение и восстановление среды разработки.

Основные файлы пакета Турбо Паскаль

Если допустим, что система программирования Турбо Паскаль установлена на диске D: в каталоге D:\BORLAND\BP, то в каталоге..\ВР находятся следующие основные файлы Турбо Паскаля:

TURBO.EXE — интегрированная среда программирования;

TURBO.HLP — файл, содержащий данные для оперативной подсказки;

TURBO.TP — файл конфигурации системы;

TURBO.TPL — библиотека стандартных модулей Турбо Паскаля.

В каталоге D:\BORLAND\BP\BGI находятся файлы, необходимые для работы в графическом режиме: GRAPH.TPU — модуль с графическими процедурами и функциями Турбо Паскаля, несколько файлов с расширением. BGI — драйверы различных типов видеосистем компьютеров, несколько файлов с расширением. CHR, содержащих векторные шрифты.

Для вызова Турбо Паскаля необходимо отыскать в древовидной структуре каталогов ПК этот каталог и в нем файл TURBO. EXE. Этот файл содержит готовую к работе диалоговую систему программирования Турбо Паскаль.

Окна Турбо Паскаля

Почти все, что вы видите и делаете в среде Турбо Паскаль, происходит в окнах. Окно — это область экрана, которую можно перемещать, изменять в размере, перекрывать, закрывать и открывать.

Интегрированная среда программирования Турбо Паскаль 6.0,7.0 позволяет иметь любое количество открытых окон, но в любой момент времени может быть активным только одно окно. Активное окно — это окно, с которым вы в настоящий момент времени работаете. Любая команда, которую вы выбрали, или текст, который вы набрали, относится только к активному окну. (Если один и тот же файл открыт в нескольких окнах, действие будет применяться к файлу везде).

Справочная система Турбо Паскаль

Интегрированная среда программирования Турбо Паскаль 6.0, 7.0 отличается расширенными возможностями встроенной справочной системы, которая позволяет программисту не только получить контекстно-ориентированную справочную информацию, но и делать вырезки и вставки кода примеров для каждой библиотечной процедуры и функции в текст своей программы, возвратиться назад к другим экранам подсказки (клавиши Alt+Fl), воспользоваться подсказкой по справочной информации (клавиша F1, если вы уже находитесь в системе справочной информации).

Примечание. Название контекстно-ориентированная справочная система Турбо Паскаль получила за возможность получения справочной информации, связанной с текущим состоянием среды программирования, по указанному элементу языка программирования. Например, для получения справочной информации о любом пункте меню интегрированной среды программирования активизируйте этот пункт и нажмите клавишу F1; для получения справки по элементу языка в окне редактирования (оператору, функции и т. п) установите курсор на нужном элементе и нажмите клавиши Ctrl+F1.

Для получения справочной информации (за исключением случаев, когда управление переходит к вашей программе) нужно нажать клавишу F1 или отметить мышью нужный пункт меню Help. Меню Help (клавиша Alt+H) обеспечивает вас таблицей содержания системы справочной информации, подробным оглавлением, способностями поиска (Ctrl+F1). Любой экран справочной информации может содержать одно ключевое слово или несколько ключевых слов (высвеченных элементов), по которым можно получить дополнительную справочную информацию.

Редактор интегрированной среды

Составной частью интегрированной среды разработки программ является редактор Турбо Паскаль, который имеет следующие возможности:

· поддержку больших файлов (до 1 Мбайта; ограничение в 2 Мбайта для всех комбинаций редактора);

· Shift + клавиши со стрелками — для выбора текста;

· окна редактора, которые можно передвигать, перекрывать и изменять в размере;

· мультифайловые возможности, что позволяет открывать несколько файлов одновременно;

· многочисленные окна, позволяющие иметь несколько представлений одного и того же файла или разных файлов;

Цукерберг рекомендует:  Три варианта создания компонента для переключения контента jQuery, JS, CSS

· разумный макроязык, позволяющий создавать свои собственные команды редактирования;

· брать текст или примеры из окна справочной информации;

· редактируемый карман, допускающий вырезание, копирование и его передачу между окнами.

Для управления редактором используются клавиши, описанные в справочной системе и строке подсказки.

Средства для трансляции программ и их отладки

Интегрированная система программирования Турбо Паскаль включает в себя средства для трансляции программ и их отладки (компилятор, компоновщик, отладчик). Быстрое управление этими средствами с помощью «горячих клавиш», описанных в справочной системе и пунктах подменю.

Ввод текста программы в окне редактора

Для запуска среды программирования Турбо Паскаль введите команду TURBO и нажмите Enter. После запуска программы на экране раскроется окно редактирования. Введите текст программы. Для удаления неверно введенных символов используйте Backspace и Delete, а для перемещения внутри окна редактора используйте клавиши со стрелками. Для завершения ввода нажимайте Enter в конце каждой строки. Для использования дополнительных возможностей нажатием клавиш Alt+Fl вызывайте локальное меню.

Выполните компиляцию программы, для чего нажмите Alt+F9. Если вы ввели текст правильно, то на экран будет выведено сообщение об успешности компиляции.

В ответ на сообщение «Compile successful» (компиляция успешна) нажмите любую клавишу.

Если вам требуется записать программу как исполняемый файл (с расширением. ехе) на магнитный диск, то выберите в главном меню пункт Compile, в котором выберите опцию Destination (назначение), и если справа от нее стоит слово Memory (память), указывающее, что выполняемый код будет храниться в памяти, нажмите клавишу Enter или щелкните левую кнопку мыши (при этом установка назначения изменится и станет Disk (диск).

Если опция Destination установлена в Disk, что указывает на запись выполняемого кода на магнитный диск в виде файла с расширением. ехе, то перейдите к опции Make этого пункта меню.

После установки назначения для создания .ехе-файла на магнитном диске выберите в меню Compile опцию Make (сборка) или нажмите клавишу F9. При этом выполняется создание. ехе-файла на диске.

В ответ на сообщение «Compile successful» (компиляция успешна) нажмите любую клавишу. Запустите программу на исполнение клавишами Ctrl+F9. После этого раскроется экран пользователя, и на нем появится результат работы программы.

Просмотр выполнения программы на экране пользователя

Чтобы посмотреть результат выполнения программы на экране пользователя, выберите Window/User Screen (или нажмите Alt+F5).

Изучите информацию, выведенную программой на экран пользователя, сопоставьте ее с ожидаемой и оцените правильность выполнения программы. Для возврата в среду Турбо Паскаль снова нажмите клавиши Alt+F5.

Сохранение программы на диске

Пока файл текста первой программы имеет имя NONAMEOO, т. е. ему не присвоено конкретного имени. Сохраните текст программы на диске. Имя программного файла должно отражать назначение программы и быть уникальным.

Примечание, Имя программы задается в соответствии с правилами DOS (не более 8 символов латинского регистра).

Запишите программу на диск под нужным именем, для чего клавишами Alt+F перейдите в File-меню, выберите пункт «Save as. » (записать под новым именем).

Завершение работы в интегрированной среде программирования

Завершите работу интегрированной среды программирования Турбо Паскаль, для чего клавишами Alt+F перейдите в File-меню, в этом меню выберите пункт «Exit» или нажмите Alt+X.

Открытие файла текста программы

Запустите интегрированную среду программирования Турбо Паскаль и считайте файл с текстом программы, для чего клавишами Alt+F перейдите в File-меню, выберите пункт «Open» (открыть файл) или нажмите клавишу F3. На экран компьютера будет выведено окно выбора открываемого файла из списка.

Нажимая клавиши Tab или Shift+Tab для перехода от одного элемента к другому (каждый элемент, когда он становится активным, высвечивается), перейдите к окну списка Files и установите текущим директорий D:\BORLAND\ BPVTUTOR, из которого нужно считать файл текста программы. Установите курсор (подсветите) файл. PAS, после этого нажатием клавиши Tab выберите кнопку [Open]. Если вы передумали, то выберите кнопку [Cancel] или нажмите клавишу Esc.

Получение справочной информации по редактору

Для получения справочной информации по операциям редактирования клавишей F1 вызовите экран подсказки; нажимая клавишу PageDown, перейдите к перечню подсказок о функциях редактирования.

Ошибки, обнаруженные при компиляции

Часто по результатам компиляции на экран компьютера выводится сообщение об ошибке. Это объясняется тем, что язык программирования Паскаль имеет грамматические правила, которые нужно выполнять. Наиболее частыми ошибками начинающих программистов на языке Паскаль бывают:

Unknown identifier (неизвестный идентификатор)

Данные суть факты, идеи, сведения, представленные в знаковой (символьной) форме, позволяющей производить их передачу, обработку и интерпретацию (т. е. толкование, объяснение, раскрытие смысла), а информация— это смысл, который человек приписывает данным на основании известных ему правил представления в них фактов, идей, сообщений. Такое понимание информации соответствует и этимологии обозначающего его слова (от лат. information — разъяснение, изложение).

С дискретностью семантической информации тесно связана и ее структура, которая имеет явно выраженный иерархический характер. В этой структуре также можно различать содержательный и формальный аспекты. При рассмотрении обоих аспектов видно, что чем выше уровень иерархии, тем большую специфику имеет класс информации. В содержательной структуре это связано с ростом кумулятивности информации. Такими классами служат:

· гипотезы, теории и концепции;

· основы областей знания;

Формальная структура данных семантической информации так же иерархична, как и содержательная. Низшие уровни этой иерархии являются общими для всех данных семантической информации, в которой можно выделить звуки или буквы, слова, фразы, смысловые фрагменты, произведения. На высших уровнях иерархии, при обращении к научным документам и, особенно, к их потокам мы сталкиваемся со спецификой, присущей одной лишь научной информации. Мотивы создания научных документов, пути и способы их распространения и использования находятся в сфере действия особых закономерностей.

Структурированная информация, т. е. связанная причинно-следственными и иными отношениями и образующая систему, составляет знания. Из этих толкований следует, что если данные воспринимаются и интерпретируются человеком, то они становятся для него информацией. Данные в определенной степени подобны письменному сообщению, передающему какие-то сведения грамотному человеку и остающиеся набором непонятных знаков для неграмотного.

Тип данных характеризует область определения значений данных.

Напомним, что к базовым типам относятся:

К простым типам относятся:

К структурированным типам относятся:

· объектный тип (тип класса);

    тип ссылки на класс.

Простые типы (simple types) включают в себя перечисляемые (ordinal types) и действительные (real types) типы, которые определяют упорядоченные наборы значений. К перечисляемым типам относятся данные, для которых верным является следующее правило: каждое значение кроме первого имеет уникального предшественника, а каждое значение кроме последнего имеет уникального преемника.

Структурированные типы (structured types) данных позволяют определить переменные, которые могут хранить наборы однотипных или разнотипных данных. К структурированным типам можно отнести множества (sets), массивы (array), записи (record), а также файловые (file), классовые (class) и интерфейсные (interface) типы.

В отличие от простых типов, которые определяются линейно, структурированные типы могут иметь сложную структуру, то есть включать в себя другие типы.

Топ-5 языков программирования для новичков

Новички в программировании подчас не могут решить, с какого языка стоит начать обучение. Выбор может зависеть от уровня начальной подготовки, области, в которой желает развиваться начинающий кодер или даже зарплатных ожиданий. В любом случае тщательное освоение базового языка программирования поможет овладеть основами разработки и в дальнейшем разобраться в том, как работают другие, ведь настоящий программист не ограничивает себя изучением одного языка.

JavaScript

JavaScript подойдёт тому, кто связывает своё будущее с веб‑разработкой. Большинство веб‑приложений на стороне клиента пишутся именно на этом языке, на нём создаются сценарии взаимодействия с пользователями веб‑сайтов. Правда, за пределами браузера JavaScript бессилен.

После изучения языка JavaScript новичок получит основные знания о таких фундаментальных в программировании вещах, как структура данных, алгоритмы, объектно‑ориентированные технологии в программировании. Также начинающему программисту, особенно не “технарю”, облегчит жизнь тот факт, что код JavaScript – это простой текст, который можно написать в любом текстовом редакторе. JavaScript похож на базовый язык программирования C. Если наскучит веб‑разработка, то выучить сиобразные языки, такие как С++, C#, Java, PHP, будет намного проще.

JavaScript в данный момент – главный язык фронтенда, он переживает пик популярности. На его основе постоянно появляются новые инструменты, которые облегчают жизнь разработчику, но знание JavaScript остаётся необходимым, чтобы легко адаптироваться к стремительно развивающимся веб‑технологиям.

Python

Python отлично подойдёт для изучения основ программирования. Этот язык идеален для новичков, которые не хотят вникать в огромное количество руководств, и разбираться в громоздком машинном коде. Python имеет open‑source лицензию, поэтому использовать его можно бесплатно. На данный момент Python поддерживается популярными операционными системами: iOS, Windows, Unix и Linux.

На языке программирования Python можно разрабатывать веб‑приложения, анализировать данные, заниматься машинным обучением, писать скрипты для автоматизации задач. Этот язык хорошо связывает уже существующие компоненты программ, но также является отличной основой для разработки высокофункциональных программ. Многие популярные веб‑сайты были разработаны с использованием Python. Например, он использовался при разработке таких крупных проектов, как YouTube, Google, Dropbox, Quora, Reddit.

Python – интерпертируемый язык, поэтому новичок сразу увидит результат выполнения кода, не нужно будет дожидаться компиляции программы. Язык имеет низкий порог вхождения, так как обладает простым синтаксисом, уже существующий код не отпугнёт новичка: он читается легко и выглядит аккуратно. Python приучит начинающего программиста к соблюдению стиля оформления и следованию строгой структуре кода, что будет также полезно для изучения других языков программирования.

C# – язык программирования, который был разработан корпорацией Microsoft в 2010 году. Это объектно‑ориентированный язык программирования (ООП), который используется для разработки программного обеспечения, десктопных и веб‑приложений. ООП означает, что в языке используется методология, основанная на разбивке сложных, больших программ, на небольшие объекты с атрибутами. Программирование на языке C# широко распространено не только в веб‑разработке, но и в разработке программного обеспечения и приложений, поэтому спрос на C# программистов остаётся стабильно высоким.

С# является относительно несложным языком, который поможет развить общие навыки программирования, что в дальнейшем поможет разобраться в работе языков сверхвысокого уровня.

Другой язык, с помощью которого можно сделать первые шаги в программировании объектно‑ориентированный Java.

Язык программирования Java используется в веб‑разработке и создании мобильных приложений, значительно реже в разработке программного обеспечения. В данный момент спрос на Java разработчиков возрос из‑за активного распространения устройств на операционной системе Android.

Для новичка изучение Java может стать хорошей школой, потому как язык предъявляет строгие требования к указанию типов данных, а значит заставляет думать о внутреннем устройстве системы. Также язык капризен в отношении синтаксиса, он научит начинающего программиста помнить о фигурных скобках и тем самым поможет понять, как работает вложенность блоков кода. Ключом к пониманию того, как работает язык, интерпретируются и обрабатываются командные строки является виртуальная машина Java, которая в данный момент поддерживается большинством устройств, что довольно удобно для начинающего программиста.

C++ считается предком всех популярных ныне языков программирования. Начать его изучение лучше студенту, который имеет профильную специальность с уклоном в сторону IT (например, «Прикладная математика и информатика»), потому как порог вхождения выше, чем у вышеперечисленных языков.

Язык программирования C++ идеален для тех, кто планирует заниматься системным программированием, работать с железом, писать драйверы и десктопные приложения. С помощью данного языка начинающий программист изучит процесс взаимодействия компонентов компьютерной системы, таких как процессор, оперативная память, устройства ввода‑вывода, сетевое оборудование с пользовательскими приложениями.

Данный язык является компилируемым, то есть написание кода формирует у новичка понимание того, как запускается код, усвоение, что процесс сборки программы можно настраивать и исходный код может быть обработан сторонними программами. Благодаря C++ начинающий программист постигнет все тонкости, касающиеся типов данных.

Изучение С++ займёт немалое количество времени и потребует значительного упорства, в идеале найти преподавателя, который поможет освоить основы языка.

Языки программирования

Язы́к программи́рования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более восьми с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования. К наиболее распространённым утверждениям, признаваемым большинством разработчиков, относятся следующие:

  • Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.
  • Задача:язык программирования отличается отестественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время, как естественные языки используются для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение «языков программирования» — это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.
  • Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Стандартизация языков программирования Править

Язык программирования может быть представлен в виде набора спецификаций, определяющих его синтаксис и семантику.

Для многих широко распространённых языков программирования созданы международные стандарты. Специальные организации проводят регулярное обновление и публикацию спецификаций и формальных определений соответствующего языка. В рамках таких комитетов продолжается разработка и модернизация языков программирования и решаются вопросы о расширении или поддержке уже существующих и новых языковых конструкций.

Типы данных Править

Современные цифровые компьютеры обычно являются двоичными и данные хранят в двоичном (бинарном) коде (хотя возможны реализации и в других системах счисления). Эти данные как правило отражают информацию из реального мира (имена, банковские счета, измерения и др.), представляющую высокоуровневые концепции.

Особая система, по которой данные организуются в программе, — это система типов языка программирования; разработка и изучение систем типов известна под названием теория типов. Языки могут быть классифицированы как системы со статической типизацией и языки с динамической типизацией.

Статически-типизированные языки могут быть в дальнейшем подразделены на языки с обязательной декларацией, где каждая переменная и объявление функции имеет обязательное объявление типа, и языки с выводимыми типами. Иногда динамически-типизированные языки называются латентно-типизированными.

Структуры данных Править

Системы типов в языках высокого уровня позволяют определять сложные, составные типы, так называемые структуры данный. Как правило, структурные типы данных образуются как декартово произведение базовых (атомарных) типов и ранее определённых составных типов.

Основные структуры данных (списки, очереди, хеш-таблицы, двоичные деревья и пары) часто представлены особыми синтаксическими конструкциями в языках высокого уровня. Такие данные структурируются автоматически.

Семантика языков программирования Править

Существует несколько подходов к определению семантики языков программирования.

Наиболее широко распространены разновидности следующих трёх: операционного, денотационного (математического) и деривационного (аксиоматического).

При описании семантики в рамкахоперационного подхода обычно исполнение конструкций языка программирования интерпретируется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной) ЭВМ.

Деривационная семантика описывает последствия выполнения конструкций языка с помощью языка логики и задания пред- и постусловий.

Денотационная семантика оперирует понятиями, типичными для математики— множества, соответствия, а также суждения, утверждения и др.

Парадигма программирования Править

Язык программирования строится в соответствии с той или иной базовойвычисленийи парадигмой программирования.

Несмотря на то, что большинство языков ориентировано на императивную модель вычислений, задаваемую фон-неймановской архитектурой ЭВМ, существуют и другие подходы. Можно упомянуть языки со стековой вычислительной моделью (Forth, Factor, Postscript и др.), а также функциональное (Лисп, Haskell, ML и др.) илогическое программирование (Пролог) и язык Рефал, основанный на модели вычислений, введённой советским математиком А. А. Марковым-младшим.

В настоящее время также активно развиваются проблемно-ориентированные, декларативные и визуальные языки программирования.

Способы реализации языков Править

Языки программирования могут быть реализованы каккомпилируемые и интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается висполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера — это интерпретатор машинного кода.

Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную машинно-исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы («интерпретируя» его своими средствами).

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль, можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление (например, с разыменованием переменных и раскрытием макросов).

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор — например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что создаёт трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.

Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без дополнительной программы-интерпретатора.

Некоторые языки, например, Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация, хотя отдельные его части для ускорения работы программы могут быть транслированы в машинный код непосредственно во время выполнения программы по технологии компиляции «на лету» (Just-in-time compilation, JIT). Для Java байт-код исполняется виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine, JVM), для C# — Common Language Runtime.

Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов. Следует упомянуть также язык Forth, имеющий и интерпретатор, и компилятор.

Используемые символы Править

Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCll, то есть доступность всехграфических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).

Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов, использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + — * / () . , $ ‘ :

Заметным исключением является язык APL, в котором используется очень много специальных символов.

Использование символов за пределами ASCII (например, символов KOI8-R или символов Юникода) зависит от реализации: иногда они разрешаются только в комментариях и символьных/строковых константах, а иногда и в идентификаторах. ВСССР существовали языки, где все ключевые слова писались русскими буквами, но большу́ю популярность подобные языки не завоевали (исключение составляет Встроенный язык программирования 1С: Предприятие).

Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других — арабскими, а третьих — китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006, C#, Java) поддерживают unicode.

Обзор языков программирования

Каждый язык может рассматривать точку с запятой по-своему или требовать заглавных букв в написании, хотя, по большому счету, в основе всех языков один и тот же принцип. Но реальность программирования гораздо сложнее.

Компьютерные программы часто описываются как “наборы инструкций”, и компьютерные языки воспринимаются многими только как словарный и синтаксический способ обеспечения этих инструкций.

С этой точки зрения, различные языки программирования могут иметь различную грамматику или различные словари. Каждый язык может рассматривать точку с запятой по-своему или требовать заглавных букв в написании, хотя, по большому счету, в основе всех языков один и тот же принцип.

Но реальность программирования гораздо сложнее.

Программирование сегодня

Это странно, но большинство действительно “глобальных” идей в компьютерном программировании были разработаны еще в 1950-х и 60-х годах. С тех пор появилось много новых языков, но ни один из них не реализует действительно нового подхода к логике и вычислениям.

Разработка новых языков программирования в течение последних нескольких десятилетий была основана на опыте разработчиков. Это означает, что появился код, который стало проще писать (движущая сила Ruby) и проще читать (Python), и делать определенные типы логических структур и способы решения проблем более интуитивными.

Некоторые языки были разработаны для решения конкретных проблем в программировании (например PHP и SASS), чтобы управлять определенными типами систем (SQL), или для работы в определенной среде или на определенной платформе (Java и JavaScript). Некоторые языки были разработаны специально для того, чтобы помочь новичкам научиться программировать (классическими примерами являются BASIC и Scratch).

С тех пор, как теории и практики вокруг дизайна языка вылились (в основном) в широко признанную ортодоксию, большая часть новой и интересной работы в развитии практики программирования в настоящее время сосредоточена вокруг системной архитектуры.

Относительно недавнее развитие включает в себя такое понятие, как SOA (Service Oriented Architecture- сервисо-ориентированная архитектура) и MVC (Model-View-Controller), а также фреймворки, такие как Ruby on Rails, позволяющие программистам легко работать в рамках этих парадигм.

Список языков программирования

Пополняющийся список популярных языков программирования, разметок и протоколов. Ссылки на описание каждого из них:

Языки программирования понятие и виды (стр. 1 из 4)

1. Введение

Внедрение ЭВМ во все сферы человеческой деятельности требует от специалистов разного профиля овладения навыками использования вычислительной техники. Повышается уровень подготовки студентов вузов, которые уже с первых курсов приобщаются к использованию ЭВМ и простейших численных методов, не говоря уже о том, что при выполнении курсовых и дипломных проектов применение вычислительной техники становится нормой в подавляющем большинстве вузов.

Вычислительная техника используется сейчас не только в инженерных расчетах и экономических науках, но и таких традиционно нематематических специальностях, как медицина, лингвистика, психология. В связи с этим можно констатировать, что применение ЭВМ приобрело массовый характер. Возникла многочисленная категория специалистов — пользователей ЭВМ, которым необходимы знания по применению ЭВМ в своей отрасли — навыки работы с уже имеющимся программным обеспечением, а так же создания своего собственного ПО, приспособленного для решения конкретной задачи. И здесь на помощь пользователю приходят описания языков программирования.

2. Что такое язык программирования

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими при различных обстоятельствах.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования . Среди общиx мест, признаваемых большинством разработчиков, находятся следующие:

· Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

· Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время как естественные языки используются лишь для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение «языков программирования» — это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

· Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

3. Этапы решения задачи на ЭВМ.

Наиболее эффективное применение ВТ нашла при проведении трудоемких расчетов в научных исследованиях и инженерных расчетах. При решении задачи на ЭВМ основная роль все-таки принадлежит человеку. Машина лишь выполняет его задания по разработанной программе. роль человека и машины легко уяснить, если процесс решения задачи разбить на перечисленные ниже этапы.

Постановка задачи. Этот этап заключается в содержательной (физической) постановке задачи и определении конечных решений.

Построение математической модели. Модель должна правильно (адекватно) описывать основные законы физического процесса. Построение или выбор математической модели из существующих требует глубокого понимания проблемы и знания соответствующих разделов математики.

Разработка ЧМ. Поскольку ЭВМ может выполнять лишь простейшие операции, она «не понимает» постановки задачи, даже в математической формулировке. Для ее решения должен быть найден численный метод, позволяющий свести задачу к некоторому вычислительному алгоритму. В каждом конкретном случае необходимо выбрать подходящее решение из уже разработанных стандартных.

Разработка алгоритма. Процесс решения задачи(вычислительный процесс) записывается в виде последовательности элементарных арифметических и логических операций, приводящей к конечному результату и называемой алгоритмом решения задачи.

Программирование. Алгоритм решения задачи записывается на понятном машине языке в виде точно определенной последовательности операций — программы. Процесс обычно производится с помощью некоторого промежуточного языка, а ее трансляция осуществляется самой машиной и ее системой.

Оладка программы. Составленная программа содержит разного рода ошибки, неточности, описки. Отладка включает контроль программы, диагностику (поиск и определение содержания) ошибок, и их устранение. Программа испытывается на решении контрольных (тестовых) задач для получения уверенности в достоверности результатов.

Проведение расчетов. На этом этапе готовятся исходные данные для расчетов и проводится расчет по отлаженной программе. при этом для уменьшения ручного труда по обработке результатов можно широко использовать удобные формы выдачи результатов в виде текстовой и графической информации, в понятном для человека виде.

Анализ результатов. Результаты расчетов тщательно анализируются, оформляется научно-техническая документация.

4. Для чего нужны языки программирования

Процесс работы компьютера заключается в выполнении программы, то есть набора вполне определённых команд во вполне определённом порядке. Машинный вид команды, состоящий из нулей и единиц, указывает, какое именно действие должен выполнить центральный процессор. Значит, чтобы задать компьютеру последовательность действий, которые он должен выполнить, нужно задать последовательность двоичных кодов соответствующих команд. Программы в машинных кодах состоят из тысячи команд. Писать такие программы – занятие сложное и утомительное. Программист должен помнить комбинацию нулей и единиц двоичного кода каждой программы, а также двоичные коды адресов данных, используемых при её выполнении. Гораздо проще написать программу на каком-нибудь языке, более близком к естественному человеческому языку, а работу по переводу этой программы в машинные коды поручить компьютеру. Так возникли языки, предназначенные специально для написания программ, — языки программирования.

Имеется много различных языков программирования. Вообще-то для решения большинства задач можно использовать любой из них. Опытные программисты знают, какой язык лучше использовать для решения каждой конкретной задачи, так как каждый из языков имеет свои возможности, ориентацию на определённые типы задач, свой способ описания понятий и объектов, используемых при решении задач.

Всё множество языков программирования можно разделить на две группы: языки низкого уровня и языки высокого уровня.

К языкам низкого уровня относятся языки ассемблера (от англ. toassemble – собирать, компоновать). В языке ассемблера используются символьные обозначения команд, которые легко понятны и быстро запоминаются. Вместо последовательности двоичных кодов команд записываются их символьные обозначения, а вместо двоичных адресов данных, используемых при выполнении команды, — символьные имена этих данных, выбранные программистом. Иногда язык ассемблера называют мнемокодом или автокодом.

Большинство программистов пользуются для составления программ языками высокого уровня. Как и обычный человеческий язык, такой язык имеет свой алфавит – множество символов, используемых в языке. Из этих символов составляются так называемые ключевые слова языка. Каждое из ключевых слов выполняет свою функцию, так же как в привычном нам языке нам языке слова, составленные из букв алфавита данного языка, могут выполнять функции разных частей речи. Ключевые слова связываются друг с другом в предложения по определённым синтаксическим правилам языка. Каждое предложение определяет некоторую последовательность действий, которые должен выполнить компьютер.

Язык высокого уровня выполняет роль посредника между человеком и компьютером, позволяя человеку общаться с компьютером более привычным для человека способом. Часто такой язык помогает выбрать правильный метод решения задачи.

Перед тем как писать программу на языке высокого уровня, программист должен составить алгоритм решения задачи, то есть пошаговый план действий, который нужно выполнить для решения этой задачи. Поэтому языки, требующие предварительного составления алгоритма, часто называют алгоритмическими языками.

Самые востребованные языки программирования. Языки программирования для начинающих

Любой человек, решивший овладеть основами процесса создания компьютерных программ, задается вопросом, какие на сегодняшний день самые востребованные языки программирования, и какие из них лучше всего изучать. И если на первый вопрос ответить весьма легко, то на второй искать ответ предстоит самому ученику, исходя из его планов и потребностей.

Давайте кратко рассмотрим наиболее популярные языки программирования для того, чтобы вы могли выбрать наиболее привлекающий вас и принялись за его изучение.

Что такое язык программирования?

Прежде чем разбирать основные языки программирования и описывать их, необходимо разобрать само понятие.

Язык программирования – это формальная знаковая система, которая применяется для написания компьютерных программ. Как и любой другой язык, он имеет свои лексические, семантические и синтаксические правила.

Выделяют языки низкого и высокого уровней программирования. На сегодняшний день пользуются в основном вторым.

Языки программирования высокого и низкого уровней

Низкоуровневый язык программирования имеет структуру, близкую к структуре машинного кода. При этом команды обозначаются не при помощи нулей и единиц, а с помощью мнемонических обозначений. Наиболее известный низкий язык программирования – язык ассемблера.

Работа с любым из языков требует высокой квалификации, понимания структуры микропроцессора, кроме того, написание программ занимает значительное время. При этом с помощью низких можно создавать небольшие, но в то же время эффективные программы. Начинающим программистам не рекомендуется начинать свое знакомство с них.

Высокоуровневые языки программирования характеризуются наличием смысловых конструкций для описания операций. Их изучение занимает немало времени, а применение на практике требует внимательности и понимания основных структур и правил синтаксиса и лексики. Но при этом владение языками высокого уровня позволяет создавать большие, красочные, многофункциональные проекты в рекордные сроки.

К высокому уровню относятся Pascal, Java, C, C++, C#, Delphi и многие другие. Используются они для написания программного обеспечения и прикладных программ.

Наиболее востребованные языки программирования

Какие же самые востребованные языки программирования на сегодняшний день?

В последние годы наиболее популярными и востребованными считаются Java, C, C++, Python, C#, которые входят в топы языков программирования. Именно они составляют основу современных программ и используются при написании любого крупного проекта. Более 70% программистов работают с этими языками. Прогнозируется, что в ближайшие 10 лет они будут все так же востребованы, как и сегодня.

Не менее популярными считаются и Ruby, PHP, JavaScript. Большинство специалистов делает упор и на них.

В целом, вне зависимости от популярности, любой более или менее уважающий себя специалист обязан знать хотя бы несколько языков разных уровней. Связано это с тем, что большинство крупных проектов разрабатывается на разных языках. К примеру, одни модули пишут, используя Си, другие разрабатываются на Java, третьи и вовсе на Delphi.

С, С++ и С#

Для начала рассмотрим семейство Си.

Язык Си является компилируемым и статически типизированным. Он разработан в 70-х годах. На его основе в дальнейшем были созданы такие языки как С++ и С#, Java.

C++ — мощный язык, предназначенный для создания как низкоуровневых утилит и драйверов, так и весьма внушительных приложений и комплексов программ.

Си# — современный объектно-ориентированный язык, в основе которого лежит язык Си и Си++. Имеет безопасную систему типов. Одна из отличительных его черт состоит в том, что он также весьма схож и с другим популярным языком программирования — Java.

Один из недостатков языка заключается в том, что он позволяет создавать приложения только для операционной системы Windows, и кроме того, является весьма тяжеловесным, а значит, программы, написанные на нем, занимают немало места.

Можно отметить, что во многом С, С++ и С# — языки программирования для начинающих. Освоив их, можно быть уверенным в том, что изучение нового языка займет минимум времени.

Познакомиться с ними и написать свои первые приложения можно в специальной среде Borland или Visual Studio.

JavaScript

JavaScript — язык с объектно-ориентированными возможностями. Разработан в 1996 году и сегодня один из наиболее популярных. Язык используется в основном при создании сценариев в интернете и работает в основных браузерах, таких как Internet Explorer, Firefox, Opera. Он также тесно связан с HTML и CSS, поэтому прежде чем приступать к его изучению, необходимо освоить основы данных языков.

Стоит отметить, что, несмотря на схожесть в названии, JavaScript и Java – это два совершенно разных языка.

Данный язык подойдет тем, кто ориентирован на создание браузеров и скриптов, приложений и дополнений к ним. Если вы планируете создавать собственные сайты, вам также необходимо познакомиться с ним поближе.

Рассматривая самые востребованные языки программирования, нельзя не отметить Java. Это объективно-ориентированный язык программирования, который вошел в обиход с 1995 года. Он весьма легок и работает на любой Java-машине любой архитектуры. Применяется для разработки приложений под Android и iOS.

Python

Python — язык высокого уровня программирования, основная задача которого — повысить производительность разработчика, сделать код более читаемым. Он имеет небольшой список синтаксических конструкций и весьма внушительную стандартную библиотеку функций. Разработка языка началась еще в 90-х годах и продолжается до сих пор. Он применяется для разработки различных проектов, расширений и интеграции ранее разработанных приложений.

Основы языка Python можно изучать как в качестве старта для программирования, так и второго дополнительного языка.

Ruby — язык программирования высокого уровня, вмещающий в себя части Perl, Smalltalk, Eiffel, Ada и Lisp. Используется с 1995 года. Основное преимущества языка – его простота и гибкость. Подходит как для написания небольших приложений, так и для разработки серьезных программ.

Язык PHP

PHP — довольно популярный язык для написания сценариев, разработанный для создания web-приложений. Довольно часто его также вносят в список «Языки программирования для начинающих» и рекомендуют к изучению.

С его помощью можно создавать высококачественные web-приложения в весьма сжатые сроки. Язык имеет простую и понятную структуру, что позволяет изучить его в считанные дни.

Заключение

Мы с вами рассмотрели самые востребованные языки программирования, изучение которых поможет вам в дальнейшем успешно создавать свои проекты и зарабатывать в качестве программиста. Единого мнения о том, какой из языков изучать, нет, но в то же время специалисты отмечают, что желательно знать несколько языков программирования, так как это в дальнейшем позволит расширить поле деятельности и облегчит работу над различными командными проектами.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все языки программирования для начинающих