Тема 2. Язык программирования

Одним наиболее значимым этапом создания компьютерной программы является кодирование, или запись алгоритма на одном из существующих языках программирования.

Язык программирования – специально разработанный искуственный язык, предназначенный для записи алгоритмов. Язык программирования имеет свой алфавит, в котором буквами служат символы, использующиеся для записи выражений отдельных слов и фраз, и свою грамматику – набор четких правил образования слов и предложений. Языки отличаются друг от друга словарным запасом, набором слов, которые можно использовать для записи алгоритмов.

Результатом записи алгоритма на языке программирования является текст программы – полное, законченное и детальное описание алгоритма. Он с помощью специального служебного приложения - транслятора переводится в машинный код. Для автоматического перевода в машинный код используются программы - компиляторы и программы – интерпретаторы. Интерпретатор анализирует и исполняет каждый текущий оператор программы. Компилятор полностью обрабатывает весь текст программы, автоматически переводит (транслирует) на машинный язык - генерирует машинный код.

Языки программирования классифицируются по различным базовым признакам.

Различают уровни языков программирования.

Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитыват его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня (операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора). Пример такого языка – язык ассемблера. Предназначен для написания небольших системных приложений, драйверов устройств, модулей стыковки с нестандартным оборудованием.

Языки программирования высокого уровня ближе и понятнее человеку. Они не учитывают особенности конкретных компьютерных архитектур, поэтому программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Примеры языков высокого уровня:

Fortran (Фортран). Разработан в 50 – е годы. Для этого языка создано большое количество библиотек, начиная от статистических комплексов до пакетов управления спутниками. Хорошо зарекомендовал себя в задачах математического моделирования. Продолжает активно использоваться, особенно стандартная версия Фортрана HPF (High Performance Fortran) для параллельных суперкомпьютеров со множеством процессоров.

Pascal (Паскаль). Создан в конце 70-х годов Никлаусом Виртом. Эффективно и широко применяется для обучения программированию. Имеет возможности, позволяющие успешно применять его при создании крупных проектов.

Basic (Бейсик). Создавался в 60-е годы, в качестве учебного языка. Для этого языка имеются компиляторы и интерпретаторы. По популярности занимает одно из первых мест в мире.

С (Си). Создан в лаборатории Bell. На нем реализовано множество прикладных и системных программ, ряд известных операционных систем (Unix). Часто относят к языкам программирования «среднего уровня».

С++ (Си++). Объектно-ориентированное расширение языка Си, созданное Бъярном Страуструпом в 1980 году.

Java (Джава, Ява). Создан компанией Sun в начале 90-х годов на основе Cи++. Призван упростить разработку приложений на основе Cи++. Главная особенность - компиляция не в машинный код, а платформно – независимый байт-код (каждая команда занимает один байт). Байт – код выполняется с помощью интерпретатора. По популярности занимает второе место в мире после Бейсика.

Все вышеперечисленные языки - можно условно отнести к универсальным языкам программирования. Для решения специальных задач существуют специализированные языки. Например:

SQL – Structured Query Language (Структурированный язык запросов) – язык программирования баз данных.

HTML – Hyper Text Markup Language (Язык разметки гипертекста) – язык оформления документов для Интернета.

Perl – Разработан в 80 –х годах. Средство обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов в Интернете.

VRML – Создан в 1994 году для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете.

В настоящее время в мире используется несколько тысяч языков программирования. Наряду с вышеперечисленными следует отметить следующие языки: PL/I (ПЛ/1), Lisp (Лисп), Prolog (Пролог), Ada (Ада), Forth (Форт), Smalltalk (Смолток).

Для создания компьютерной программы необходимы:

- текстовый редактор;

- компилятор;

- редактор связей;

- библиотеки функций.

Все эти компоненты с добавлением отладчика содержатся в интегрированных системах программирования.

В последние годы широкое распростанение получает визуальный подход. Эта методика реализуется в средах быстрого проектирования (Rapid Application Development, RAD – среды). Все необходимые элементы оформления и управления создаются с помощью готовых визуальных компонентов, настройка которых осуществляется с помощью простых редакторов. Вспомогательный исходный тест программы генерируется автоматически. Программирование во многом заменяется проектированием, подобный подход называется визуальным программированием.

Для каждого из универсальных языков программирования имеются системы программирования. Наиболее популярны визуальные среды быстрого проектирования программ для Windows.

- Basic: Microsoft Visual Basic

- Pascal: Borland Delphi

- C++: Borland C++ Builder, Microsoft Visual C++

- Java: Symantec Cafe.

Вопросы для практических занятий

1. Что такое язык программирования?

2. В чем различие компиляторов и интерпретаторов?

3. Объясните термины «язык низкого уровня» и «язык высокого уровня».

4. Какие языки программирования активно используются сегодня?

5. Что нужно для создания программы?

6. Что такое среды быстрого проектирования?

7. Что такое интегрированные системы программирования?

8. Охарактеризуйте термин – визуальное программирование.

9. Перечислите популярные системы программирования.

10. Приведите примеры универсальных и специализированных языков программирования

Курс «Вычислительная техника и программирвоание» предусмартривает изученеи алгоритмического языка программирования Си.

Язык Си создан в начале 70х годов Дэнисом Ритчи в Bell Telephone Laboratories для ОС UNIX. Предшественником Си является язык Би, созданный Кэном Томпсоном, который в свою очередь имеет корни в языке Мартина Ричардсона BCPL.

В 1978 г. Брайн Керниган и Денис Ритчи написали книгу " Язык программирования Си", которую можно рассматривать как некоторый стандарт языка " K & R". Ее называют белой книгой.

В 1983г. ANSI сформировал технический комитет X3J11 для создания стандарта языка Си. Этот стандарт усовершенствуется до сих пор и поддерживается большинством фирм разработчиков компиляторов.