Языки программирования в школе
Уроки по информатике в школе и вузе: какой язык программирования выбрать? Насколько глубоко его изучать и нужно ли вообще в школе изучать языки программирования? Есть мнение, что учащихся нужно знакомить с различными языками и различными стилями программирования. Видимо, наиболее подходящими учебными языками программирования сегодня являются Форт, Ruby, Python, Си, Паскаль и Java.
- 1 Введение
- 2 Бейсик и Паскаль
- 3 Какие есть альтернативы?
- 4 В поисках царского пути
- 5 О программировании
- 6 Дерево эволюции языков программирования
- 7 Дальнейшее чтение
- 8 Ссылки
- 9 Примечания
Введение [ править ]
Первым кодировки на бумаге придумал Паскаль. В одной строке умещалось от 0 до 255 символов. Первым языком электрического типа считается Планкакюль. Его изобретателем считается немец Конрад Цузе. Элементы ячейки располагались в две строки. В первой писались натуральные, а во второй аргументы. Один из четырех его компьютеров был частично из консервных банок. Использовалась двуличная система в одной ячейке. Один элемент заряжен положительно, а другой отрицательно. Мнения о том, какой язык лучше преподавать в школе, разнятся: от того, что программирование изучать не нужно, а следует просто поднимать компьютерную грамотность и осваивать офисные программы (как на Западе), до того, что нужно изучать операционные системы и несколько языков программирования различных уровней абстракции и с различными парадигмами. Это крайние случаи, но золотую середину найти непросто. В первую очередь, нам нужно определить цель. Научить школьников логически и алгоритмически мыслить? Познакомить с компьютерами на бытовом уровне, чтобы школьники умели пользоваться интернетом, электронной почтой и текстовыми редакторами? Заложить базовые знания, необходимые для будущих инженеров, математиков, физиков и специалистов по информационным технологиям? А может, нам нужно каждого школьника познакомить с программированием как явлением, чтобы он представлял потенциал компьютерных систем? Много ли школьников станет программистами? Немного. Но синусами и уравнениями Кирхгофа в жизни тоже пользуется не каждый. Безусловно, в науке о программировании есть фундаментальная составляющая, но определить её непросто. Некоторые считают, что не так важно, какой язык программирования взять: на уроках информатики нужно учить не языку программирования, а методам программирования и системному подходу решения задач. Нужно развивать алгоритмическое мышление и на примерах знакомиться с принципами построения современных компьютерных систем.
Неужели действительно не так важно, какая среда и какой конкретный язык программирования будет использован для практических занятий? Оказывается, что у каждого преподавателя есть свой список требований к учебному языку программирования. Например: простой, интуитивный синтаксис, наличие высокоуровневых инструментов для обнаружения и недопущения ошибок и для отладки программ, наличие качественной документации с примерами, наличие дружелюбной среды разработки, межплатформенность (наличие версий под различные платформы), … У некоторых преподавателей этот список очень короткий, например: «Только Паскаль» или «Любой, кроме Бейсика!» Попробуем подойти к проблеме конструктивно.
Бейсик и Паскаль [ править ]
Когда-то наиболее популярными языками программирования в школах мира были Бейсик и Паскаль. Бейсик всегда считался самым простым языком программирования, а Паскаль — самым подходящим языком для обучения программированию. Но теперь это не так. Да, Бейсик прост. Но он создавался во времена, когда человечество не имело никакого опыта создания компьютерных систем, и основан на устаревших и не оправдавших себя принципах. Собственно, никакой фундаментальной целостной идеи в основе Бейсика не лежит. Сегодня есть простые и при этом более наглядные и идейно замкнутые языки программирования, нежели Бейсик. Паскаль удобен в учебных целях; ведь именно для них он и создавался. Студенты быстро учатся решать с его помощью алгоритмические задачки. Но так получается, что изучать Паскаль полезно только для того, чтобы писать программы на Паскалe. А если нужно создать настоящий программный продукт, Паскаль оказывается неудобен. И студентам, знающим только Паскаль, приходится переучиваться, что часто сложнее, нежели изучить правильные языки и технологии с нуля. Часто слышишь от преподавателей школ и вузов:
«Уж лучше Паскаль, чем Бейсик. И лучше Java, а не Паскаль: в Java есть сборка мусора, а это очень удобно для изучения программирования. А еще лучше какой-нибудь сценарный слабо типизированный язык. Там и сборка мусора есть, и в типах путаться не будут, всё будет просто и понятно.»
Но есть и другие мнения:
«Первый язык программирования должен быть требовательным к ученику. Необходимо, чтобы ученик имел чёсткое представление о том, что его программа делает на каждом шаге, и уметь записывать алгоритмы на строгом формальном языке, без лишних поблажек, которые имеются, например, в языке Перл, где можно писать круглые скобки вокруг аргументов функций, а можно не писать, и делать другие подобные вещи. Первый язык должен быть cтрого типизированным, ибо смешение целых чисел, вещественных чисел и текстовых переменных приводит у начинающих программистов к неправильному представлению о методах хранения данных в памяти компьютера. Чем больше сообщений об ошибках ученики увидят от компилятора, и чем больше из этих сообщений они поймут, тем больше фундаментальных знаний о программировании они получат. Паскаль — неплохой язык в этом смысле. Особенно приятно, что в нём есть проверка на принадлежность индекса массива допустимому множеству значений. Это школьникам очень полезно. Но Паскаль редко применяется на практике, и специалист по паскалю оказывается мало востребованным на рынке труда; для реальной работы приходится учить более популярный язык [1] (Java, C/C++, PHP и т. д.). С языком Си другая проблема: в нём много отпугивающих конструкций. С другой стороны, никто не заставляет учителей показывать все глубины Си. С ним можно [источник?] работать на том же уровне, что и с Паскалем, не занимаясь сложными махинациями c указателями и не используя сложных конструкций.»
«Язык Бейсик, используемый сейчас в большинстве школ, просто вреден как для будущих программистов, так и для обычных школьников. Он не имеет никакой системы отладки [источник?] , не имеет контроля типов и не требует явного объявления переменных. Это приводит к тому, что ученики не могут находить ошибки в своих программах. Ошибки, с которыми они встречаются, обычно неадекватны и создают у учеников отвратное представление о программировании вообще. Бейсик в принципе не пригоден для учебных, и тем более практических целей.»
«Скриптовые языки больше соответствуют потребностям среднего пользователя компьютера. Многие из существующих скриптовых языков имеют достаточно серьёзный идеологический фундамент, замкнутую модель, наглядный естественный синтаксис и хорошие учебные материалы с примерами, в том числе на русском языке. В первую очередь, я имею в виду языки Форт, Руби и Питон.»
«Ныне школьникам приходится работать с морально устаревшими и неудобными системами Borland Pascal и Бейсик. Введение в школах более современных языков программирования автоматически поднимет уровень преподавания информатики, и уровень учителей тоже.»
«Если кто хочет заниматься программированием и идти дальше, желательно начать изучение с Паскаля, прорешивать задачи по циклам, массивам, матрицам и т. д. Когда базовые понятия уже будут заложены можно переходить на Borland Delphi, это тот же Паскаль, только там используется объектно-ориентированный подход. Этот язык имеет Ооо! какие возможности.»
Какие есть альтернативы? [ править ]
Альтернатив много. Ныне есть целый зоопарк (экосистема) языков программирования, которые постоянно эволюционируют, расщепляются и сливаются. Это уже упомянутые выше языки Форт, Ruby и Python. Дерево эволюции видов языков программирования можно найти в Сети [1] [2]. Перечислим ключевые факторы, управляющие отбором:
- Предоставление языком высокоуровневых средств контроля за целостностью и безошибочностью кодa на первом этапе сборки проектов. Это относится в первую очередь к языкам Java, Haskell, и Python. Языки стараются делать такими, чтобы программист просто не мог допускать ошибок. А если ошибки все-таки делаются, то на этапе компиляции (трансляции) они должны находиться. В частности, опечатка в одном символе не должна приводить к тому, что программа компилится и запускается (а такое бывает, например, в языках Бейсик и Perl, если не указан явно специальный режим strict. Язык Java создавался в контексте анализа типичных ошибок и проблем, возникающих в проектах на языке Си++. Создатели Java постарались внести в синтаксис и базовую парадигму такие ограничения, чтобы типичные ошибки программистов на Си++ просто не могли появиться в проектах на Java. Это очень важная идея: если умело заключить себя в рамки, можно получить выгоду. Следует отметить, что в крупных корпорациях часто программистам выдаётся список правил оформления программ и набор конструкций, которые нельзя использовать в коде, несмотря на то, что сам язык их допускает. Излишняя гибкость языка иногда вредна, так как позволяет программистам писать мутные и запутанные программы. Новые языки программирования делают так, чтобы не искушать программистов и не давать им возможности писать запутано и с ошибками.
- Чистота и ясность кода, читаемость кода. Далее всего здесь продвинулся, видимо, Руби. Сегодня на всех официальных сайтах программных средств среди первых достоинств указывается «естественность синтаксиса» или «близость к естественному языку» (обычно английскому). Конечно, это немаловажный фактор. Давно прошло время, когда люди подстраивались под компьютеры и кропотливо переводили свои идеи и алгоритмы в машинный язык нулей и единиц. Сегодня компьютеры все более и более подстраиваются под человеческий язык. Это удобно. Увеличивается скорость написания программ, хотя обычно это идёт в ущерб скорости выполнения и вообще рациональности получающейся программы.
- Чистота и целостность парадигмы, заложенной в основу языка. Например, языки Smalltalk и Ruby базируются на чистой объектно-ориентированной парадигме, а Haskell — на чистой функциональной парадигме. Эта чистота полезна, чтобы программист чётко представлял модель, которой он ограничен, и в терминах которой ему нужно мыслить при проектировании программы.
- Простота синтаксиса, прозрачность интерпретации языковых конструкций. Например, синтаксис языка Python настолько прост, что его описание помещается на одну страницу. Это позволяет программисту всегда понимать то, что он написал. Простота синтаксиса, которая с одной стороны является ограничением, может быть очень полезной, так как позволяет писать ясные, читаемые программы и не думать о том, как же именно компилятор (интерпретатор) оттранслирует ту или иную конструкцию.
- Многогранность и гибкость, возможность писать сложные программы коротко и красиво. Таким свойством обладают сейчас языки Perl, Ruby, Python. Но следует отметить, что такая универсальность языков может иметь и недостатки, так как часто приводит к излишнему усложнению синтаксиса. Например, очень многогранен Perl, он богат различными конструкциями и хитрыми штучками, которые позволяют записывать сложную логику очень коротко («коротко о многом»). В итоге очень легко написать программы, которые потом невозможно читать. Впрочем, то же самое касается и языков Си и Си++. Языкам Ruby, Python многогранность даётся с меньшими потерями, нежели Perl и Си++.
- Наличие стандартных библиотек и наличие средств интеграции проектов друг с другом и с другими системами и технологиями. Cегодня все уважающие себя языки предоставляют средства для работы с базами данных, для создания графических интерфейсов, для работы с сетевыми протоколами и создания приложений с архитектурой клиент-сервер. Сегодня идёт непрерывное соревнование между скриптовыми языками программирования типа PHP, Ruby, Python, Perl и др. в том, насколько хорошо развиты в них средства интеграции с различными технологиями. Кто-то умеет работать с OpenGL, а кто-то нет.
- Возможность разрабатывать адаптивные системы. Язык должен быть таким, чтобы программы, написанные на нём, не были косными и неповоротливыми. Язык должен допускать возможность внесения малых изменений в код, чтобы подстроится под динамически меняющуюся и усложняющуюся задачу. Краеугольными камнями адаптивности языковых программных средств являются гибкая многоуровневая модульность (как у языков Java, Ruby, Python, Tcl) простота средств экспорта и импорта функциональности (имеются в виду средства, направленные на то, чтобы проекты могли делится друг с другом классами, объектами и функциями) и средства поддержки рефакторинга — глобальных революционных изменений кода, проходящих сквозь модули и направленных на улучшение читаемости кода и избавление от накопившегося в процессе эволюции груза ненужной функциональности.
Есть и другие номинации. Язык Python сегодня победитель в номинации «простота синтаксиса», а Perl более, чем какой-либо другой язык удобен для обработки текстов и CGI-программирования. Язык Python в принципе создавался как язык интегратор. С его помощью можно интегрировать различные приложения и создавать свои собственные пакеты и новые макроязыки. (Прошу извинения у школьников, которые, скорее всего, не знают, что такое «парадигма программирования», «Скриптовые языки», «Объектно-ориентированное программирование» и «макроязык». На страницах этого журнала мы понемножку будем освещать эти понятия и давать базовые знания, которые необходимы молодому уму, для того, чтобы развиваться и творить, используя современные компьютерные технологии.)
Итак, Perl многогранен, Python прост, Python красив, Ruby тоже молодец, Java и Си технологичны. Номинаций много и явного победителя нет, так же как и нет одежды, которая одинаково хорошо подходит под летнюю, дождливую или зимнюю погоду. Температура и влажность — всего лишь два параметра, а в языках программирования их гораздо больше.
А что можно сказать про Паскаль и Бейсик?
- Когда-то я сам программировал на Visual Basic формочки и диалоги, и мне это даже нравилось. И сейчас многие продолжают это делать. Но в программировании на Visual Basic очень мало от программирования и ещё меньше фундаментальных основ информатики.
- Borland Pascal нужно просто отправить на пенсию — он своё отслужил.
- Статистика показывает, что победители школьных и студенческих олимпиад по программированию пишут в основном на Паскаль. Но следует отметить, что Паскаль активно теснят языки Java, C# и Haskell. В частности, на последней олимпиаде на международном соревновании по функциональному программированию два победителя писали на Haskell (http://www.haskell.org, http://www.cs.luc.edu/icfp). А на международном соревновании ImagineCup победитель использовал язык C#.
- Паскаль и Бейсик по-своему неплохие языки, только не пригодятся они при решении практических задач. Конечно, на Delphi (32-разрядная расширенная версия Паскаль) пишутся промышленные системы, но делается это программистами, которые так и не смогли избавиться от своих школьных привычек.
В индустрии компьютерных технологий возникают самые различные задачи. Для одной задачи удобен один язык, для второй — другой. В индустрии WEB-программирования популярны языки Perl, PHP. Мало кто пишет динамические сайты на машинных языках типа Си, так как «игра не будет стоить свеч». Зато при написании операционных систем и системных инструментов, при решении задач, где скорость важна, при разработке крупных систем, от которых требуется переносимость, производительность и технологичность, язык Си является стандартом де-факто. Физики и математики (в том числе школьники) просто обязаны познакомится с функциональными языками программирования типа Лиспа, Хаскелла или Mathematica. Mathematica позволяет строить различные модели и интерактивно исследовать их, по ходу дела визуализируя (О языках, предоставляющих инструменты для визуализации данных, следует отвести отдельный разговор.) результаты и анализируя их статистическими и другими методами. Кроме того, Mathematica позволяет производить символьные вычисления, например, находить производные и первообразные функций, вычислять суммы бесконечных рядов, и др. По-своему хороши, интересны и уникальны языки Prolog, Caml, Clips, Assembler — познакомиться с их принципами полезно каждому программисту.
В поисках царского пути [ править ]
Давайте вернёмся к нашему вопросу — какой язык программирования преподавать в школе?
Бесспорно можно сказать лишь одно: каждый из языков стремится удовлетворить определённому набору требований, жертвуя другими. Так, выбор языка для преподавания определяется в конечном итоге педагогическим методом. Нельзя просто «выучиться программированию», ибо это слишком богатая, необъятная и сложная область. Но можно действовать по принципу отбрасывания бесполезного и изучать то, что содержит больше фундаментальных и полезных идей на единицу технических деталей и сложности усвоения. Интересные эксперименты проводятся в московских школах, в школах Петрозаводска, в физико-математической гимназии № 17 города Винницы и многих других школах. А именно, там используются различные современные языки типа Ruby, Python или Java как первые языки программирования, которым учат школьников. Отзывы учителей и школьников очень положительные. За рубежом накоплен большой опыт в преподавании информатики в школах и колледжах с практикой программирования на самых разных языках. В качестве первого языка используются Java, Lisp, Haskell, Си, Паскаль, Prolog и др. Наиболее популярны следующие линейки языков (последовательности изучения):
Высокоуровневый набор Питон или Руби → Лисп или Хаскелл → Java или C# Путь уменьшения абстракции от машины Питон или Руби → Java → Си → Ассемблер
Пути увеличения абстракции:
От ассемблера до самых «человечных» языков Ассемблер → Си → Питон или Руби Смещённый в сторону высокоуровневости Си → Си++, Java или C# → Руби, Питон, Лисп или Хаскелл, С математическим уклоном Си → Java → Хаскелл или Mathematica Набор популярных языков разных видов Паскаль → Си → Лисп или Хаскелл → Си++ или Java.
Здесь правильнее рисовать дерево зависимостей между языками. Не имеет смысл изучать и Python, и Ruby, ибо они похожи. Изучать их оба значит загружать учащихся двойным грузом технических деталей, и при этом одарить лишь одним стилем программирования (стилем мышления при проектировании программ). Также неправильно рассказывать студентам и про Си, и Паскаль. Время, потраченное на один из них будет просто потеряно зря. Но тем не менее, шаг от Паскаль к Си делали многие программисты, после чего Паскаль успешно ими забывался. Язык Java стоит рассказывать вместо языка Си++, так как Java более модульный и имеет явно выраженную объектную парадигму, да и намного проще в изучении. Не имеет смысла учить Lisp и Haskell одновременно, разве только студентам факультетов и групп, специализированных на функциональном программировании. А школьникам и студентам первого курса достаточно одного из них. Просто полезно получить представление о том, что бывают стили программирования, отличные от императивного. В этом смысле также полезен язык Prolog. Очень много педагогов соглашается, что рассказывать про один язык программирования так же нелепо, как учить повара готовить только одно блюдо (правда очень хорошо). Нет необходимости знакомить учащихся со всеми тонкостями и техническими подробностями языка программирования. Необходимые детали он сможет узнать сам, если его научат пользоваться документацией. Гораздо важнее познакомить учащегося с различными парадигмами программирования (чтобы наш повар знал о китайской, о русской кухне, и имел представления о всех этапах подготовки пищи — от выращивания овощей до сервировки). Но при этом есть опасность того, что наши поварята не смогут приготовить для себя ничего съедобного. Мнений очень много, и нельзя ничего здесь категорично заявлять.
Важно, чтобы учитель информатики не забывал о главном — о том, что цель не изучить конкретный язык программирования (конечно, живые примеры и практика с конкретным языком нужна), а цель в том, чтобы развивать алгоритмическое мышление, знакомить с разными стилями мышления и методами, которые применимы при решении различных → задач . Мне кажется, что в школе правильнее познакомиться (без детального изучения) с несколькими языками программирования. Достаточно вместе с классом разобрать несколько простых классических алгоритмических задач, и посмотреть на то, как они решаются на различных языках программирования.
Вот примерный список этих задач:
- Сложить два введённых числа.
- Найти максимум из n введённых чисел (однопроходный алгоритм)
- Найти n-е число Фибоначчи (знакомство с рекурсией).
- Вывести таблицу умножения (цикл в цикле).
- Вывести треугольник Паскаля (попробовать рекурсивный алгоритм с запоминанием и без).
- Найти сумму обратных квадратов натуральных чисел.
- Определить правильность скобочной структуры («[]», «[[][]]», «[[]]» — примеры правильных скобочных структур, «][», «[[]», «[[]]]]» — примеры неправильных скобочных структур). Найдите однопроходный алгоритм.
- Сортировка пузырьком и быстрая сортировка. Численные эксперименты по определению времени работы.
- Найти кратчайший путь в лабиринте.
/* По рассматриваемому вопросу полезно ознакомиться с проектом Информатика-21. Уже в 2006 году предлагался переход на язык Оберон/Компонентный Паскаль http://is.ifmo.ru/education/_v2a_public.pdf */
О программировании [ править ]
Программирование развивает ясность мысли, умение решать новые задачи и логически мыслить.
Языки программирования
Основы языков программирования изучаются в курсе информатики и программирования 10 класса. О некоторых языках программирования дополнительно можно узнать из данной статьи.
Что такое языки программирования
Языки программирования – это класс формальных языков, используемых для написания компьютерных программ. Каждый из языков имеет свой набор правил:
- Лексических – набор ключевых слов и правила их использования.
- Синтаксических – правила написания команд и операндов языка программирования.
- Семантических – знание смыслового значения операторов и основных конструкций языка.
Эволюция языков программирования шла параллельно развитию электронно-вычислительных средств.
На настоящий момент придумано более 8 000 языков программирования, но при этом широко используются в основном чуть более десяти.
Программы, которые создавались для программно-управляемых вычислительных машин первого поколения, представляли собой набор знаков машинного кода. Программисты, которые создавали такие программы, были высококвалифицированными специалистами. Они самостоятельно распределяли память компьютера и обращались непосредственно к регистрам микропроцессора. Процесс создания таких программ был очень трудоемким, и производительность работы программиста была низкой. В связи с этим появилась потребность в создании средств, упрощающих процесс создания программы.
Ассемблеры – первые языки программирования
В середине 20 века появились первые языки программирования, которые назывались ассемблерами. Эти языки представляли собой машинно-ориентированные автокоды. Они снимали проблему распределения памяти, а программисту не нужно было знать все внутренние коды команд процессора. Все эти функции, связанные с распределением памяти и переводом мнемокода ассемблера в машинный код, выполняет специальная системная программа – транслятор.
В настоящее время язык ассемблера используется, когда стоит задача организовать эффективную работу с аппаратурой компьютера. Также фрагменты, написанные на ассемблере, могут включаться в листинги программ, написанные на языках высокого уровня. Такой прием используется, когда предъявляются высокие требования к экономии времени выполнения программы и объема расходуемой памяти.
Для каждого типа процессора существовал свой ассемблер, так как набор команд у каждого процессора свой. В связи с этим, программу, написанную для одного процессора, нельзя было выполнить на другом. Поэтому возник вопрос в создании машинно-независимых языков программирования.
Языки программирования высокого уровня
Машинно-независимые языки реализуют парадигму процедурного программирования. Программы на этих языках представляют собой последовательность команд, описывающих процедуры обработки информации.
Языками программирования высокого уровня являются Паскаль, Си, Фортран, Бейсик, Java.
В этих языках не учитываются особенности процессорных архитектур, и программы легко могут быть перенесены на другой компьютер.
Все языки высоко уровня в зависимости от типа решаемых задач подразделяются на универсальные и проблемно-ориентированные языки. Универсальные языки, такие как C++, Visual Basic, Delphi, решают задачи создания Windows-приложений. Для создания интернет приложений используются высокоуровневые языки C#, Java, J#.
Проблемно-ориентированные языки используются для создания программ, решающих , специфические задачи на стороне сервера или клиентских интернет-приложений. Например, это языки PHP, Perl, JavaScript, VBScript.
Непроцедурные языки программирования
Класс непроцедурных языков объединяет объектно-ориентированных и декларативных языков.
Объектно-ориентированные языки программирования реализуют объектный подход, в основе которого лежит понятие класса и объекта. Текст программы, написанной на этом языке состоит из экземпляров классов и методов работы с ними. К языкам, реализующим объектный подход, относятся базовые языки Simula и SmallTalk. Современные языки программирования, как правило, реализуют объектно-ориентированную парадигму. При этом модель Simula лежит в основе языков С++, Delphi, C#, Java, а на модель SmallTalk ориентированы языки Objective-C, Python, Ruby.
В декларативном программировании не используются переменные, а решение задачи задается с помощью спецификации. К декларативным языкам можно отнести SQL – язык запросов и HTML – язык разметки гипертекста, а также языки искусственного интеллекта, такие как функциональные языки, например Lisp, и логические языки, например, Prolog.
Самыми старейшими языками высокого уровня считаются Lisp и Фортран, находящиеся в употреблении и по сей день.
Что мы узнали?
Языки программирования представляют собой формальные языки для построения компьютерных программ. Языки программирования подразделяются на процедурные и непроцедурные, высокого и низкого уровня.
Какие бывают языки программирования?
Студенты периодически спрашивали меня какой язык программирования учить чтобы получить хорошую работу и зарплату. Конечно, я не мог сказать учите этот язык, а этот не учите и будет вам счастье. Но зато мог дать информацию о языках программирования чтобы этот выбор был легче. Проклассифицируем языки программирования с семи сторон: Модные и не модные • Компилируемые и интерпретируемые • Универсальные и специализированные • Алгоритмические и языки описания данных • Низкоуровневые и высокоуровневые • Объектно-ориентированные и языки структурного программирования • Сопутствующие Фреймворки, Библиотеки и Технологии.
Первый способ классификации, в котором есть доля шутки: Модные или популярные языки программирования, и вышедшие из моды или активного применения
Почему некоторые языки становятся модными, а о других почему-то забывают? Во-первых, смена технологий. Например, во времена операционной системы MS DOS, которая работала на 16-битных процессорах Intel, огромной популярностью пользовались языки Турбо C и Турбо Паскаль. А владеющие Ассемблером программисты считались элитой. Но, по понятным причинам, мы теперь не пользуемся ни этими устаревшими процессорами, ни системой MS DOS, так что языки отпали сами собой. Хотя мне, например, они до сих пор очень нравятся.
Другая ситуация с языком Delphi, который был продолжением Турбо Паскаля, и который был очень популярен во времена первых 32-х битных версий Windows, однако не выдержал конкуренции с другими языками программирования, в том числе от компании Microsoft, которые развивались более активно.
Это может быть и победа в конкуренции двух аналогичных языков, например, таких как JScript от Microsoft для веб-браузеров и JavaScript, первоначально представленный компанией Netscape. Популярным JavaScript стал за счет большей открытости и поддержки большим числом компаний разработчиков.
Языки С и С++ долгое время остаются популярными благодаря мнению о высокой эффективности программ, которые написаны на них. В общем, так оно и есть. Однако, постепенно другие языки программирования стали приобретать популярность не только за эффективность выполнения, но и за легкость в изучении, написании и поддержке программ, чего нельзя с уверенностью сказать о C++.
За большие возможности и гибкость С++ требует от программиста дисциплины и культуры программирования, иначе, как шутят программисты, он может превратиться из языка написания программ в язык для написания ошибок.
Несмотря на провозглашаемый стандарт языков C и C++, программы, написанные для компиляторов разных фирм редко когда бывают полностью совместимы по исходным кодам. Эту особенность тоже надо учитывать при его изучении.
Один из конкурентов C++, язык С# (читается ‘си шарп’) появился и стал популярным с приходом новой технологии от Microsoft — .Net.
А язык TypeScript получил популярность в качестве ответа на проблему сложности поддержки программ написанных на JavaScript, языке, который сам по себе достаточно популярен.
Из современных популярных языков стоит отметить Python из-за сравнительной простоты изучения, открытости, и возможности применения в различных предметных областях, таких как веб, искусственный интеллект, компьютерные игры.
Практически у каждого языка программирования есть своя группа фанатов, хотя популярность сегодня совсем не означает популярность в ближайшем будущем или что популярный язык обязательно станет полезен именно вам. В общем, выбор всегда за вами.
2. Компилируемые и Интерпретируемые
Компилируемые: С, С++, Pascal
Интерпретируемые: Visual Basic Script (VBScript), JavaScript, Python, PHP
Условно компилируемые: C# и остальные языки .Net, Java для Java-машины
Любая программа на языке программирования это прежде всего текст. Текст понятен человеку, и сравнительно легко может быть обработан компьютером, потому что буквы и другие текстовые символы в компьютере представлены некими целыми числами, их еще называют кодами символов. Программа, которая обрабатывает текст на языке программирования и создает по нему последовательность команд микропроцессора называется компилятор. То есть компилятор переводит числа, которые человек воспринимает как текст в другие числа, которые компьютер воспринимает как команды микропроцессора.
Языки, для которых требуется компилятор, называются компилируемыми. Чтобы запустить такую программу, мало просто написать ее. Надо еще прогнать ее через компилятор, получить исполняемый модуль, например, в операционной системе Windows это файл с расширением .exe, и только после этого запустить его на выполнение.
Такая схема, конечно, не всех устраивала и программисты придумали языки, которым не требуется компилятор. Для таких языков перевод текста в команды микропроцессора происходит незаметно сразу после запуска текстовой программы. Правда, для этого текстовая программа должна запускаться под управлением другой уже готовой программы, которая называется Интерпретатор. Интерпретатор и делает эту незаметную компиляцию. Языки для которых требуется интерпретатор назвали Интерпретируемыми.
Главное отличие компилируемых языков от интерпретируемых в скорости выполнения программ. Считается, что программы написанные на компилируемых языках выполняются быстрее чем на интерпретируемых. Но сам процесс написания и тестирования интерпретируемой программы проходит проще, так как нет необходимости в промежуточном шаге компиляции.
Для некоторых языков, таких как С#, компиляция проходит особым образом в два этапа. Дело в том, что в среде .Net программа на C# после компиляции становится не набором команд микропроцессора, а преобразуется в программу на еще одном промежуточном языке CIL — Common Intermediate Language, (ранее называвшийся MSIL — Microsoft Intermediate Language), которая для запуска передается на вход Just-In-Time (JIT) компилятору .Net. Такая последовательность преобразований из одного языка в другой позволяет не заботиться о типе микропроцессора установленного в компьютере и дает большую универсальность для работы программ.
Похожим образом, программа на TypeScript сначала компилируется в текстовую программу, или, как говорят, в код на JavaScript, который затем уже может быть выполнен интерпретатором JavaScript. Такое усложнение позволяет воспользоваться преимуществами строгой типизации данных и отловом ошибок на этапе компиляции, которые доступны в TypeScript.
3. Универсальные и специализированные
Классификация говорит сама за себя. Есть языки, на которых можно в принципе написать любую программу, но не всегда это можно сделать, например, быстро. Или такая программа не обязательно будет оптимально быстро работать. Типичный универсальный язык всех времен и народов: С++. И в этом его большой плюс. А, может, даже два плюса )).
Специализация в языках программирования касается, как правило, либо предметной области, например, математические вычисления (Fortran, F#), искусственный интеллект (LISP), веб-разработка (PERL, PHP), компьютерные игры (Unity, Lua), бухгалтерия (1С) и т.д., либо какой-то технологии программирования, например, многопоточность как в языке Cи-Омега (Cw) или способ записи операторов как в F#.
Для разных областей приложений создаются свои языки или скрипты. Особенно это относится к компьютерным играм, в которых переплетаются сразу несколько видов искусства, науки и технологии. Но системы разработки игр также используют и уже известные языки, например, Python в системе нарративных игр Ren’Py или язык Swift для устройств Apple.
Универсальные: семейство Pascal/Delphi, C/C++, C#, Java
Специализированные:
Математические вычисления: Fortran, F#
Математическое моделирование: MatLab, Wolfram (Mathematica)
Искусственный интеллект: LISP,
На основе передачи сообщений: Small Talk,
Многопоточные приложения Cw,
Веб-разработка: Perl, PHP, JavaScript
Базы данных: SQL
Компьютерные игры: Lua, Unity, Godot, Twine
Компьютерная графика: MEL (Maya), MAX Script (3ds Max)
Бухгалтерия: 1С
4. Алгоритмические и Языки описания данных
Алгоритмические: Pascal, C++, Java, C#
Языки описания данных: XML, XAML, JSON, HTML, DDL SQL
Алгоритмические языки, конечно, тоже умеют описывать данные, но в основном предназначены для создания больших и сложных программ, которые описывают действия, то есть алгоритмы.
Языки же описания данных предназначены только для описания данных для разных типов приложений. Эти языки можно считать необходимой нагрузкой к обычным алгоритмическим языкам. Например, если вы учите JavaScript для разработки веб-приложений, то скорее всего вам придется также изучить и синтаксис каскадных таблиц стилей CSS и язык описания данных JSON, в формате которого удобно передавать данные между веб-сервером и клиентом.
Или, например, язык работы с базами данных SQL, по сути является языком для обработки и получения данных, но также включает в себя раздел Data Definition Language или Язык Описания Данных.
Вообще, на способы описания и управления данными сейчас разработчикам приходится обращать внимания, пожалуй, не меньше чем на описание алгоритмов.
5. Низкоуровневые и Высокоуровневые
Низкоуровневые: Assembler, CIL,
Высокоуровневые: любой объектно-ориентированный или поддерживающий сложные типы данных язык.
Этот тип классификации, хоть и немного теряет актуальность, поскольку подавляющее большинство языков теперь можно отнести к высокоуровневым, но все еще имеет место, поскольку низкоуровневые языки существуют.
Эта классификация была актуальна на заре развития компьютеров, когда число доступных компиляторов можно было пересчитать по пальцам, а написать, например, драйвер клавиатуры на Ассемблере можно было в качестве развлечения в свободное время.
Напомню, что Ассемблер, это язык, команды которого максимально соответствуют командам самого микропроцессора, которые позволяют обрабатывать данные размером один, два или четыре байта, за счет чего представить на нем сложные типы данных очень и очень проблематично. Но зато по скорости выполнения программ языку Ассемблера просто нет равных.
Язык CIL, который уже упоминался выше, это в некотором смысле аналог ассемблера, но для системы .Net. Команды CIL преобразуются JIT-компилятором .Net в наборы инструкций микропроцессора в зависимости от типа самого микропроцессора, на котором установлен .Net. Как правило, программа на CIL это результат компиляции программы написанной на одном из языков высокого уровня .Net.
Кроме того, CIL это особый язык. Писать программу непосредственно на нем может оказаться слишком долго. Программы на этом языке генерируются компиляторами и используются программным обеспечением платформы .Net. Поэтому он считается языком программирования скорее для машины чем для человека.
6. Объектно-Ориентированные и Структурные языки программирования
Появление объектно-ориентированного программирования, сокращенно ООП, примерно со второй половины 80-х годов 20-го века стало настоящей технологической революцией. Это был буквально переворот, сейчас объясню почему. До ООП были популярны языки структурного программирования. И программисты были вполне счастливы писать программы на структурных языках высокого уровня, потому что в свое время это тоже было колоссальным шагом вперед.
Дело в том, что компьютер удалось создать только после титанических усилий таких гениев как Алан Тьюринг, который разработал свою теорию — машину Тьюринга, на основе которой и работают все числовые компьютеры в наши дни. Принцип машины Тьюринга, вкратце, состоит в том, что в оперативной памяти записана последовательность команд микропроцессора, в том числе команд условных или безусловных переходов на другие команды. Эти переходы на ассемблере называются JMP (англ.: jump — прыжок, переход), а в языках высокого уровня обозначаются командой GOTO (англ.: go to — перейти к чему-л.).
Для программирования компьютера первоначально существовал язык Ассемблер, команды которого почти один в один соответствуют командам микропроцессора. Теоретически, на Ассемблере можно написать любую программу, но практически перенос абстракций прикладных задач на него совсем не простое дело.
Для программирования прикладных задач, примерно с начала 70-х годов 20-го века и появилось структурное программирование, для создания которого потребовались усилия других гениев, таких как Никлаус Вирт, создатель языка Паскаль и Эдсгер Дейкстра, который первым написал о необходимости избавляться от оператора GOTO в языках высокого уровня и предложил решение как это сделать с помощью трех типов операторов и функций.
На практике это вылилось в появление языков программирования, таких как Basic, С, Паскаль, Algol, Cobol, Fortran, PL1. Разработка программ методом «сверху вниз» в структурном программировании превратилась в сплошное удовольствие. Суть ее состояла в написании набора функций, содержащих подфункции, которые можно вызывать, подставляя на вход нужные данные и получая соответствующий результат.
Таким образом, в языках структурного программирования алгоритмы на основе функций стоят как бы на первом месте, а данные для них можно брать откуда угодно. Не последнюю роль в этом сыграла идея автора кибернетики Норберта Винера о функции как о черном ящике, на вход которому можно подавать любые данные и наблюдать получаемый выход.
Для небольших задач типа сортировки данных или нахождения кратчайшего пути структурное программирование подходило идеально. Были найдены решения для большинства сложных алгоритмических задач. Появились фундаментальные труды, такие как многотомник “Искусство программирования” Дональда Кнута, который до сих пор считается настольной книгой для программистов.
Однако, увеличение сложности программ в результате привело к появлению и бо́льших шансов на внесение ошибок в программы, так как возможность подставлять любые данные на вход процедурам и функциям влекло за собой побочные эффекты. Так, например, в 1999 году космический аппарат NASA «Mars Climate Orbiter» потерпел крушение в из-за ошибки в программе — подстановки неправильных данных.
В результате появилась новая концепция объектно-ориентированного программирования, в котором во главу угла ставится, как я его называю, принцип актуальности данных, а функции становятся как бы приложением к данным, которые они должны обрабатывать. Объект это, в первую очередь, набор данных со своими функциями. В ООП вводятся ограничения на доступ функций к «чужим» данным, что уменьшает возможность непреднамеренного изменения данных и резко повышает надежность программ.
После появления объектно-ориентированных языков программирования, таких как С++, Object Pascal, Java, С#, а также новых аппаратных возможностей компьютеров, объемы программ и данных для них увеличились многократно, если не на порядки, что легко оценить хотя бы по объемам дистрибутивов программ, которые перестали помещаться сначала на дискеты, а потом и на компакт диски. А программирование снова как бы встало с головы на ноги.
Update 24.02.2021
См. также видео-версию этой главы.
7. Сопутствующие Фреймворки (Frameworks), Библиотеки и Технологии
С определенным языком программирования может быть связана технологическая цепочка или целая система программирования, которые также называют термином фреймворк.
Примеры: платформа или фреймворк .Net. Языки программирования, такие как C#, F#, работают только на этой платформе и понимание особенностей платформы важно для понимания того как работают программы, написанные на этих языках.
Для использования языка С++ от Microsoft для первых 32-х битных версий Windows программистам для создания оконных приложений также приходилось изучать библиотеку MFC.
Для разработки веб-приложений с помощью технологии MVC от Microsoft программистам также потребуется язык разметки веб-страниц Razor.
Для создания современных приложений на универсальной платформе Microsoft может потребоваться язык разметки XAML.
Другие примеры:
Ruby on Rails — серверная платформа разработки веб-приложений.
Для компьютерных игр, такие как Unity, Cocos, Unreal Engine.
Для 3D графики: OpenGL, DirectX.
Наверно, возможны и другие способы классификации языков программирования, например, со строгой типизацией и без. Но они интересны тем, кто уже разбирается в программировании, этот же обзор скорее для начинающих.
Выводы
В принципе, чем больше языков знает программист, тем увереннее себя чувствует как профессионал. Но в наше скоростное время возможно и такое, что версия языка может потерять свою актуальность буквально за полтора-два года. Например, у языка TypeScript c 2015 по 2019 год, то есть примерно за 5 лет, было выпущено, внимание, более 20-ти обновлений.
Если человек уже определился с прикладной областью, с операционной системой, с компанией в которой будет работать, то выбор языка программирования упрощается. Правда, компании могут иметь довольно экзотические требования, от которых у начинающих может просто рябить в глазах. Например, такой стек языков и технологий в описании вакансии одной из крупных российских компаний: .Net Core 3.1, Java 14, Kotlin, ElasticSearch, Lucene, Kafka, Redis, PostgreSQL, MSSQL, Airflow, Spark, Kubernetes, GitLab CI, Prometheus, Graylog, Jaeger, Grafana. Этот набор так или иначе затрагивает по крайней мере четыре языка программирования: Java, Kotlin, SQL и Lua.
Если же с компанией еще не определились, то можно начать с одного из универсальных языков программирования. Из-за повсеместного проникновения интернета, для программиста желательно хотя бы в общих чертах представлять себе что такое язык HTML, а также сопутствующие языки описания данных типа XML и JSON. Желательно также иметь представление о языке управления базами данных SQL.
Прошло то время, когда работать с одной и той же версией языка программирования можно было десятилетиями. В наше время особенность работы программиста состоит в постоянном изучении новых языков и технологий. Курсы по программированию могут быть хорошим трамплином, но основной опыт программисты получают в процессе работы, как бы учась и работая одновременно.
И напоследок, буквально за несколько лет как грибы после дождя стали появляться системы визуального программирования без программистов, например для создания веб-сайтов, такие как WordPress, Wix, Bitrix24. Для обычных пользователей они позволяют выбрать дизайн, подключиться к данным и самому запрограммировать бизнес-процессы.
Глядя на эти системы может сложиться впечатление, что программисты скоро окажутся не нужны. Но отгадайте, кто создает все эти системы программирования без программистов? Те же программисты с помощью все тех же обычных языков программирования.
Язык программирования
Язык программирования — это формальный язык, используемый для формулирования структур данных и алгоритмов, то есть вычислительных правил которые могут быть выполнены компьютером. Они обычно состоят из пошаговых инструкций, которые составлены из разрешенных (текстовых) шаблонов, называемых синтаксисом. [1]
Когда первые языки программирования были ориентированы на характеристики соответствующих компьютеров, сегодня в основном используются языки программирования высокого уровня, которые обеспечивают наиболее независимый от машины и поэтому более понятный для человека способ выражения. Эти языки могут автоматически переводить программы на машинный язык, который может быть запущен непосредственно процессором. На сегодняшний день все чаще используются языки визуального программирования, которые облегчают доступ к языкам программирования. В декларативных языках программирования алгоритм выполнения задан заранее и не формулируется/не описывается в исходном тексте, а задаются только его начальные значения и условия, а также правила, которым должен соответствовать результат.
- 1 Характеристики
- 2 История
- 3 Классификация языков программирования
- 3.1 Историческая классификация
- 3.1.1 Классификация по парадигмам
- 3.1.2 Классификация по назначению
- 3.2.1 Первое поколение
- 3.2.2 Второе поколение
- 3.2.3 Третье поколение
- 3.2.4 Четвертое поколение
- 5.1 Переменные и векторы
- 5.2 Условные выражения
- 5.3 Циклы
- 5.4 Функции
- 5.5 Синтаксис
Характеристики
Программирование — процесс создания надежного программного обеспечения путем написания, тестирования, отладки и компиляции компьютерной программы. Эти шаги определяют логическое применение следующих шагов:
- Логическое развитие программы для решения конкретной задачи.
- Написание логики программы с использованием определенного языка программирования (кодирование программы).
- Компилирование или интерпретация программы после преобразования её в машинный язык.
- Тестирование и отладка программы.
- Написание документации.
По сути язык программирования состоит из набора символов (называемого алфавитом), грамматических (лексических/морфологических и синтаксических) и семантических правил, которые вместе определяют допустимые языковые структуры и их значение. [2] Существуют ошибки, которые не позволяют рассматривать термины «язык программирования» и «компьютерный язык» как синонимы. Компьютерные языки включают в себя языки программирования и другие, такие как, например, HTML (язык разметки веб-страниц, который сам по себе не является языком программирования, а представляет собой набор инструкций, позволяющих структурировать содержимое документов).
Язык программирования предоставляет возможность точно определить, с какими данными должно работать конкретное программное обеспечение и как эти данные должны храниться или передавать. Язык, который пытается быть относительно близким к человеческому или естественному языку. Для языков программирования очень важным является то, что более одного программиста может использовать общие инструкции для совместного создания программы.
История
Если вы хотите, чтобы компьютер понял ваши инструкции, вам необходимо использовать определенный язык. Он известен как машинный код и легко читается вычислительной машиной, но слишком сложен для людей. Фактически, он состоит только из длинных строк чисел 0 и 1.
Пример кода COBOL
Чтобы облегчить работу, первые операторы компьютеров решили создать переводчик для замены 0 и 1 словами или абстракцией слов и букв, происходящих из английского языка; это известно как язык ассемблера. Например, для сложения используется буква A английского слова add (добавлять) Системный язык ассемблера имеет ту же структуру, что и машинный язык, но буквы и слова легче запомнить или понять, чем цифры.
Чтобы запомнить программные последовательности для обычных действий, их стали называть легко запоминающимися и ассоциируемыми именами: ADD (добавить), SUB (вычесть), MUL (умножить) и т. д. Эта последовательность позиций была названа «инструкциями», а этот набор инструкций был переименован языком ассемблера. Впоследствии появились различные языки программирования, которые получили свое название потому, что имеют синтаксическую структуру, аналогичную структуре языков, написанных людьми, также называемых языками высокого уровня.
Джон Бэкус в 1953 году представил своему начальству предложение разработать более практичную альтернативу языку ассемблера [3] для программирования мэйнфрейма IBM 704. Историческая команда Fortran Джона Бэкуса состояла из программистов Ричарда Голдберга, Шелдона Ф. Беста, Харлана Херрика, Питера Шеридана, Роя Натта, Роберта Нельсона, Ирвинга Циллера, Лоис Хейбт и Дэвида Сэйра.
Первое руководство по языку Fortran появилось в октябре 1956 года [4] , а первый компилятор Fortran был выпущен в апреле 1957 года. В результате клиенты не хотели использовать язык высокого уровня в случае, если их компилятор не мог создать код, производительность которого была сопоставима с производительностью кодов, созданных вручную на языке ассемблера.
В 1960 году был создан COBOL, один из языков, используемых до сих пор в управленческой информатике. Когда сложность задач, выполняемых компьютерами, возросла, возникла необходимость в более эффективном методе их программирования. [5] В результате были созданы языки высокого уровня, такие как BASIC на микрокомпьютерах 1980-х годов. Для выполнения простой задачи, как сложение двух чисел, может потребоваться несколько инструкций на языке ассемблера. На языке высокого уровня достаточно одного оператора.
Классификация языков программирования
Языки программирования исторически разделялись по разным критериям:
Историческая классификация
Из-за появления новых языков для более выразительного программирования, такие стили различались в нескольких поколениях, каждое из которых представляло языки разработки с похожими общими характеристиками. Что касается языков высокого и низкого уровня, то они имеют свои особенности.
Языки программирования обычно подразделяют на две широкие категории, относящиеся к их уровню абстракции, то есть к тому, насколько конкретно или в целом они относятся к вычислительной архитектуре, присущей используемым системам. [6]
Классификация по парадигмам
Основные понятия программирования различают различные модели вычислений и стили организации задач, которые должна выполнять программа. Можно предлагать поддержку одной или нескольких парадигм программирования, полностью и частично.
Классификация по назначению
Языки программирования общего назначения и языки разработки специального предназначения. Языки программирования могут быть разделены на семейства, имеющие определенные общие характеристики. Например: общий стиль синтаксиса языка программ. Все эти функции, как правило, унаследованы от прошлых языков программирования, которые стали источником вдохновения для создателей этого языка.
Классификация по поколениям
Компьютерное оборудование пережило четыре поколения, из которых первые три (компьютеры с клапанами, транзисторами и интегральными схемами) очень понятны; четвертый (крупномасштабные интегральные схемы) является более спорным. [7]
С компьютерным программированием (программным обеспечением) произошло то же самое. Он выполняется на языках, которые обычно делятся на пять поколений, из которых первые три очевидны, но не все согласны с двумя другими. Эти поколения не совсем соответствовали по времени поколениям аппаратных средств, но примерно соответствовали, и они следующие:
Первое поколение
На первых компьютерах был реализован машинный код [8] (основанный на двоичной системе), который может быть представлен последовательностями 0 и 1. Однако, каждая модель компьютера имеет свою собственную внутреннюю структуру при программировании. Они были названы языками низкого уровня, потому что они прямо контролируют оборудование и связаны с физической структурой компьютеров. которые их поддерживают. Из-за того, что этот тип языка намного ближе к машинной логике, чем к человеческой, программировать на нем очень сложно. Этот язык используется для планирования критически важных задач операционных систем, приложений реального времени или драйверов устройств. Другое ограничение этих языков заключается в том, что для выполнения логических инструкций требуются определенные знания программирования.
Второе поколение
Символические языки, которые характерны для машин, упрощают написание инструкций и делают их более удобными. Это относится к языку ассемблера, который собран с помощью макроассемблера. Этот язык использует ряд мощных макросов, которые позволяют объявлять сложные структуры данных и управления.
Третье поколение
Языки высокого уровня заменили символические инструкции машинными кодами [9] , подобными человеческому языку или языку математики. Это сделано для того, чтобы обычный пользователь мог быстрее решить проблему обработки данных. Они используются для создания программного обеспечения в вычислительных областях, где достигается высокая производительность по сравнению с языками предыдущих поколений. Среди них, в частности, C, Fortran, Smalltalk, ADA, C++, C#, Cobol, Delphi, Java и Python. Большинство этих языков могут быть универсальными, то есть язык не ориентирован на одну специальность, а может использоваться для создания различных программ. Для многих самых популярных задач существуют библиотеки, упрощающие программирование, которые позволяют повторно использовать код.
Четвертое поколение
Это название был присвоено определенным инструментам, которые позволяют создавать простые приложения путем объединения готовых деталей. Сегодня считается, что эти инструменты, в общем-то, не являются языками. В частности, некоторые предлагают зарезервировать название четвертого поколения для объектно-ориентированного программирования. По структуре они напоминают английский язык. Другие функции: доступ к базе данных, графические возможности, автоматическая генерация кода и возможность визуального программирования (например, Visual Basic или SL). При этом его преимущества — это более высокая производительность и меньшая утомляемость у программистов, поскольку предоставляемые инструменты включают последовательности инструкций. Необходимость концентрации ниже, поскольку некоторые инструкции, которые даются инструментам, включают последовательности инструкций на другом уровне внутри инструмента. Когда нужно поддерживать уже существующие программы, это менее сложно, поскольку требует более низкого уровня концентрации. Однако его недостатки заключаются в том, что эти готовые инструменты обычно менее гибкие, чем прямые инструкции в языках низкого уровня. Также часто создается зависимость от одного или нескольких сторонних поставщиков, что приводит к потере автономии. Они часто содержат библиотеки других поставщиков, что влечет за собой установку дополнительных опций, которые считаются необязательными. При отсутствии договоров с поставщиками, это программы, которые работают исключительно на языке, на котором были созданы. Это означает, что они обычно не соответствуют международным стандартам ISO и ANSI, что сопряжено с риском в будущем, поскольку время их пребывания на рынке неизвестно.
Парадигма программирования
Парадигма программирования состоит из метода выполнения вычислений [10] , а также способа, которым задачи программы должны быть структурированы и организованы. Это технологическое предложение, принятое сообществом программистов и разработчиков, центральное ядро которого не вызывает сомнений в том, что оно касается только вычислений, решение одной или нескольких четко обозначенных проблем; решение этих проблем должно, следовательно, предполагать значительный прогресс по крайней мере в одном параметре, влияющем на разработку программного обеспечения. Это особый подход или философия к разработке решений. Парадигма отличается друг от друга концепциями и способом абстрагирования элементов, участвующих в проблеме. Другими словами вычислениями.
Он связан с формализацией определенных языков на тот момент их определения. Это один из способов программирования. Задержка во времени с точки зрения принятия и использования ограничена, потому что новые парадигмы предлагают новые или лучшие решения, которые частично или полностью заменяют её. На данный момент наиболее широко используемая парадигма программирования — это «объектно-ориентированная» (объектно-ориентированная). Основной ядром этой парадигмы является объединение данных и обработки в сущность, которая называется «объект», связанную с другими «объектными» сущностями.
Элементы
Переменные и векторы
Переменные — это заголовки, которые присваивают пространствам в памяти для хранения определенных данных. Это контейнеры данных, и поэтому они различаются в зависимости от типа данных, которые они способны хранить. [11] При использовании большинства языков программирования требуется указать конкретный тип переменной для сохранения определенных данных. Например, в Java, если мы хотим сохранить текстовую строку, нам нужно указать тип переменной String. Однако в таких языках, как PHP или JavaScript, эта спецификация переменных не нужна.
Тип данных Краткое описание Char Эти переменные содержат один символ, то есть букву, знак или число. Int Они содержат целое число. Float Они содержат десятичное число. String Они содержат текстовые строки или, что то же самое, представляют собой вектор с несколькими переменными типа Char. Boolean Они могут содержать только ноль или единицу. Условные выражения
Условные операторы — это структуры кода, которые указывают на то, что для выполнения определенной части программы должны выполняться определенные условия; например: два значения равны, одно значение существует, а другое значение больше другого. Эти условия обычно выполняются только один раз в ходе всей операции. Наиболее популярными и часто используемыми для программирования условиями являются:
If Указывает условие для выполнения части программы. [12]
Else if Всегда предшествует «If» и указывает условие для выполнения части программы, если она не соответствует условию предыдущего if.
Else Всегда предшествует if, а иногда Else If. Указывает, что он должен быть выполнен, когда предварительные условия не выполняются.
Циклы
К циклам относятся условные выражения, но они постоянно выполняют код до тех пор, пока выполняется определенное условие. Самые частые из них — это:
For — Код выполняется, пока переменная находится между двумя заданными параметрами.
Нужно сказать что, несмотря на различные типы циклов, все они могут выполнять одни и те же функции. При выборе языка программирования, в первую очередь следует руководствоваться вкусом программиста.
While Выполняет код до тех пор, пока выполняется запрошенное вами условие.
Функции
Функции были созданы, чтобы избежать необходимости постоянно повторять фрагменты кода. Эту функцию можно рассматривать как часть кода. Поэтому когда мы получаем доступ к этой функции, на самом деле мы приказываем программе выполнить определенный код, предопределенный ранее. Все языки программирования содержат определенные примитивные учебные элементы для описания данных и процессов или преобразований, применяемых к этим данным (например: сложение двух чисел либо выбор элемента из коллекции). Названия этих примитивов определены синтаксическими и семантическими правилами, которые описывают их структуру и значение соответственно.
Синтаксис
Видимая форма языка программирования известна как синтаксис. Почти все языки программирования являются текстовыми, то есть используют текстовые последовательности, включая слова и числа. Аналогично письменным естественным языкам. Существуют языки программирования, которые по своей природе более графичны и используют визуальные отношения между символами для указания программы.
Типовой синтаксис языка программирования описывает возможные сочетания символов, образующих синтаксически правильную программу. Значение, придающееся комбинации символов (либо формально, либо как часть жесткого кода в справочнике по реализации).
Реализация
Реализация языка — это способ выполнения программы для определенной комбинации программного и аппаратного обеспечения. Есть два способа реализации языка: компиляция и интерпретация. [13]
Компиляция — это процесс, при котором программа, написанная на одном языке программирования, переводится на другой язык программирования, генерируя эквивалентную программу, которую машина сможет интерпретировать. Программы-переводчики, которые способны выполнять эту операцию, называются компиляторами. Эти программы также могут генерировать множество строк машинного кода для каждого предложения исходной программы. Интерпретация — это присвоение значения четко сформированным формальным языком. Если язык можно определить чисто синтаксически, его четко сформированные формулы могут быть не более чем строками символов без какого-либо смысла. Интерпретация придает этим формулам смысл.
Примечания
- ↑История языков(неопр.) . oselkschool.ru.
- ↑Грамматика языков программирования(неопр.) . www.psciences.net.
- ↑Персона. Джон Бэкус — создатель первого языка программирования высокого уровня(рус.) . Хабр.
- ↑Fortran: 65 лет с момента выхода первого справочного руководства(рус.) . www.linux.org.ru.
- ↑Вероника Елкина.COBOL — язык программирования, на котором работают почти все банкоматы(рус.) . Rusbase.
- ↑6. Языки программирования и их классификация.(рус.) . StudFiles.
- ↑IT&Life.Основные этапы истории развития компьютеров(рус.)(неопр.)?. ITandLife.ru (21 апреля 2021).
- ↑Алан Тьюринг, отец современного компьютера(неопр.) . itnan.ru.
- ↑Языки программирования высокого уровня: высокоуровневые языки(рус.)(неопр.)?. Уроки по программированию Programmera.ru (12 июля 2017).
- ↑Парадигмы программирования: что это, какие виды бывают, примеры использования(рус.) . Парадигмы программирования: что это, какие виды бывают, примеры использования.
- ↑Переменная в программировании. Что это такое?(рус.) . Skysmart.
- ↑Marat Abdrakhmanov.C#. Урок 6. Условные операторы и циклы(рус.)(неопр.)? (24 ноября 2020).
- ↑Трансляция, компиляция и интерпретация | Контент-платформа Pandia.ru(неопр.) . pandia.ru.
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!
- Знание.Вики:Cite web (не указан язык)
- Технологии
- Все статьи
- Языки программирования
- 3.1 Историческая классификация