Файл: Классификация языков программирования высокого уровня (Современные языки программирования и их классификация).pdf

Введение

Актуальность исследования. Мир ИТ сильно поменялся за последние годы, появились новые приоритеты и технологии – вместе с ним сильно изменился процесс разработки. Сегодняшние средства разработки это совсем не те продукты, которые были лет десять назад, они построены на новейших технологиях, интегрируются со средствами групповой разработки, планирования и управления проектами, средствами оценки рисков, управления жизненным циклом приложений и позволяют создавать настоящую среду для индустриального программирования.

В настоящее время интерес к созданию новых языков программирования снизился (и в мире, и в России), а круг используемых языков стабилизировался. Наступил момент для анализа использования современных языков программирования. Результаты проведенного CNews Analytics и "Форт-Россом" исследования среди разработчиков ПО России подтвердили предположения, что языки программирования, ориентированные на интернет и интеграцию приложений, доминируют в среде разработчиков.

Целью данной работы является анализ современных языков программирования, для достижения поставленной цкли были выделеы следующие задачи:

- рассмотреть современные языки программирования и их классификация;

- изучить рейтинг и возможности современных языков программирования.

Оьбъект исследования – языки программирования.

Предмет исследования - современные языкы программирования.

Структура работы состоит из введения, основной части, заключения и списка литературы.

Теоретической и методологической базой данной работы послужили труды российских и зарубежных авторов в области информатики, программирования, материалы периодических изданий и сети Интернет.

Глава 1. Современные языки программирования и их классификация

1.1 Анализ современных языков программирования

Технология программирования не стоит на месте и постоянно развивается с учетом новых потребностей в сфере IT-технологий. Существуют два главных требования для языков программирования: их близость к обычному профессиональному языку определенной сферы деятельности и простота реализации. Противоречивость требований стимулирует непрерывный процесс создания новых языков и доработки существующих.

Язык программирования - система обозначений для описания алгоритмов и структур данных, определенная искусственная формальная система, средствами которой можно выражать алгоритмы [1].

В настоящее время ежегодно число языков программирования пополняется новыми. На сегодняшний день известно более двух с половиной тысяч языков программирования. Ниже рассматриваются несколько самых передовых языков программирования, каждый из которых решает свою определенную работу.

Язык Dart, разработанный компанией Google, как один из языков веб-программирования.

Как и в JavaScript, в Dart используются синтаксисы и ключевые слова, похожие на те, которые используются в языке C. Однако одним существенным различием является то, что в то время как JavaScript основывается на прототипах, объекты в Dart определяются с помощью классов и интерфейсов, как в C++ или Java [2].

Идея его создания основана на том, чтобы сделать язык таким же привычным, гибким и динамичным как JavaScript. Но пока, что этот язык мало где возможно использовать потому, что разработан для запуска на клиенте, либо на сервере.

Следующим новым языком программирования, разработанный компанией Google является Go. Этот язык общего назначения, создан для легкого программирования, подходящий для всего - от разработки приложений до программирования систем.

Язык больше похож на C или C++, чем на Java или C#. Однако, как и последние языки, Go включает в себя такие современные функции, как очистка памяти от ненужных данных, отражение текущих процессов выполнения и поддержку параллельности [2].

Секция «Информационно-экономические системы»

В языке Go понятия классов, конструкторов и деструкторов совершенно отсутствуют. Однако в нем присутствуют структуры, заимствованные из языка C, к которым возможна привязка функций, в связи с этим на языке Go можно создавать программы базирующихся на объектно-ориентированном программировании. Наличие функции очищение памяти от ненужных данных упрощает работу, по сравнению с C и C++. Язык Go еще в разработке, но тем не менее с ним можно уже работать.

Веб-программирование сложно тем, что для клиента, сервера, баз данных и т. д. свои отдельные языки программирования. Инженеры разработали новый язык Opa. Этот язык созданный с идеей того, чтобы связать в себя интерфейс пользователя, логику сервера и базу данных ввода-вывода. Компилятор самостоятельно решает, где запушена программа и выполняет написанный код.

Среда выполнения Opa объединяет собственный веб-сервер и систему управления базой данных, которые не могут быть заменены самостоятельными альтернативами. Opa поставляется бесплатно и на данный момент доступен для 64-х битных Linux и Mac OS X платформ, другие же порты пока разрабатываются [2].

С другой стороны в каждом языке существуют свои недостатки, которые ставят созданную на этом языке систему менее безопасной.

Для решения этой проблемы ученые нашли способ защиты такой, что позволяет защитить и веб-сайты, и компьютеры пользователей, разработав систему позволяющую использовать несколько языков программирования при создании одой программы.

Система Wyvern является чем-то вроде компилятора одного мета-языка, в состав которого входят все известные и популярные языки программирования. Эта система позволяет программистам разрабатывать веб-страницы и приложения, используя напрямую все возможности С, PHP, HTML, CSS, JavaScript и других языков, и избегая необходимости использования некоторых искусственных приемов, которые являются источниками потенциальной опасности [3].

Данная система не единственная, примерами подобных программ являются - Scheme, ProteaJ, Spoofax и OJ. Они также решают вышеперечисленные задачи.

В продолжение темы, был разработан новый язык программирования под названием Sketch. Особенность языка в том, что он позволяет при написании программ опускать некоторые участки кода, заполняя эти промежутки самостоятельно при этом оптимизируя получившиеся конструкции.

Основной идеей, реализованной в виде компилятора языка Sketch, является метод поиска оптимального решения определенной задачи. Известно, что любая логическая и математическая задача может быть решена несколькими путями, количество которых, в некоторых случаях, может стремиться к бесконечности [4].

Еще одним новым языком программирования стал - язык Wolfram Alpha.

Wolfram Language является языком, основанным на обширной базе знаний при помощи которой можно создавать достаточно сложные приложения, не прибегая к процессу традиционного программирования. Wolfram Language является языком, опирающимся на огромную базу знаний, в которой заключены все типовые вычислительные операции [5].

Рассмотрев современные языки программирования, некоторые из которых внедряются в программирования, некоторые еще дорабатываются можно сделать выводы о том, что в настоящее время, имея базу из двух с половиной тысяч языков программирования нет ни одного универсального. Пока такая задача не стоит, поэтому на этом этапе можно выделить систему Wyvern, система, позволяющую использовать несколько разных языков программирования при создании одной программы. Можно предположить, что хотя бы один из рассмотренных языков заменит в будущем популярных в настоящее время языков программирования.

1.2 Классификация языков программирования

Существуют различные классификации языков программирования.

По наиболее распространенной классификации все языки программирования, в соответствии с тем, в каких терминах необходимо описать задачу, делят на языки низкого и высокого уровня.

Если язык близок к естественному языку программирования, то он называется языком высокого уровня, если ближе к машинным командам, – языком низкого 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.).

К языкам программирования высокого уровня относят Фортран (переводчик формул – был разработан в середине 50–х годов программистами фирмы IBM и в основном используется для программ, выполняющих естественно – научные и математические расчеты), Алгол, Кобол (коммерческий язык – используется, в первую очередь, для программирования экономических задач), Паскаль, Бейсик (был разработан профессорами Дармутского колледжа Джоном Кемени и Томасом Курцом.), Си (Деннис Ритч – 1972 году),Пролог (в основе языка лежит аппарат математической логики) 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.

Программу, написанную на языке программирования высокого уровня, ЭВМ не понимает, поскольку ей доступен только машинный язык. Поэтому для перевода программы с языка программирования на язык машинных кодов используют специальные программы – трансляторы.

Существует три вида транслятора: интерпретаторы (это транслятор, который производит пооператорную обработку и выполнение исходного кода программы), компиляторы (преобразует всю программу в модуль на машинном языке, после чего программа записывается в память компьютера и лишь потом исполняется) иассемблеры (переводят программу, записанную на языке ассемблера, в программу на машинном языке).

Языки программирования также можно разделять на поколения:

– языки первого поколения: машинно–ориентированные с ручным управлением памяти на компьютерах первого поколения.

– языки второго поколения: с мнемоническим представлением команд, так называемые автокоды.

– языки третьего поколения: общего назначения, используемые для создания прикладных программ любого типа. Например, Бейсик, Кобол, Си и Паскаль.

– языки четвертого поколения: усовершенствованные, разработанные для создания специальных прикладных программ, для управления базами данных.

– языки программирования пятого поколения: языки декларативные, объектно–ориентированные и визуальные. Например, Пролог, ЛИСП (используется для построения программ с использованием методов искусственного интеллекта), Си++, Visual Basic, Delphi.

Языки программирования также можно классифицировать на процедурные и непроцедурные.

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, 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 делятся на еще более простые задачи и т.д. Один из основных элементов функциональных языков – рекурсия. Оператора 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. Программа на Прологе содержит, набор предикатов–утверждений, которые образуют проблемно–ориентированную базу данных и правила, имеющие вид условий.