Файл: Современные языки программирования.pdf

Четко сформулированные основы нисходящей разработки, структурного кодирования и сквозного контроля позволяли перейти к промышленным методам разработки программного обеспечения.

Развитие получило модульное программирование, основа которого заключается в следующем:

• функциональная декомпозиция (разбиение) задачи на самостоятельные подзадачи - модули, связанные только входными и выходными данными;
• модуль представляет собой «черный ящик», позволяющий разрабатывать части программ одного проекта на разных языках программирования, а затем с помощью компоновочных средств объединять их в единый загрузочный модуль;
• должно быть ясное понимание назначения всех модулей задачи и их оптимального сочетания;
• с помощью комментариев должно описываться назначение всех переменных модуля.

В период 1970-1980-х гг. развитие теоретических исследований оформило программирование как самостоятельную научную дисциплину, занимающуюся методами разработки программного обеспечения (ПО).

В истории развития промышленного программирования большую роль сыграл программист и бизнесмен Билл Гейтс (Gates William Henry, p. в 1955 г.). Гейтс и его школьный товарищ Пол Аллен основали компанию по анализу уличного движения «Трэф-О-Дейта» и использовали для обработки данных компьютеры с микропроцессором 8008 первым из знаменитого ряда микропроцессоров компании «Intel». Будучи студентом Гарвардского университета, в 1975 году он совместно с Алленом написал для компьютера Altair (фирмы M1TS) интерпретатор - программу переводчик с языка программирования на язык машинных кодов.

Профессиональное программирование вышло на уровень технологии. Методы разработки ПО синтезируют:

• методы инженерных расчетов для оценки затрат и выбора решений;
• математические методы для составления алгоритмов;
• методы управления для определения требований к системе, учета ситуаций, организации работ и прогнозирования.

1.3 Объектно-ориентированное программирование

На смену структурному программированию в начале 1990-х гг. пришло объектно-ориентированное программирование - ООП. Его можно рассматривать как модульное программирование нового уровня, когда вместо во многом случайного, механического объединения процедур и данных главным становится их смысловая связь. Объект рассматривается как логическая единица, которая содержит данные и правила (методы) их обработки. Объектно-ориентированный язык создает «программное окружение» в виде множества независимых объектов, каждый из которых отличается своими свойствами и способами взаимодействия с другими объектами. Программист задает совокупность операций, описывая структуру обмена сообщениями между объектами. Как правило, он «не заглядывает» внутрь объектов, но при необходимости может изменять элементы внутри объектов или формировать новые.

ООП основано на трех важнейших принципах (инкапсуляция, наследование, полиморфизм), придающих объектам новые свойства.

1. Инкапсуляция - объединение в единое целое данных и алгоритмов их обработки. Данные здесь - поля объекта, а алгоритмы - объектные методы.
2. Наследование - свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями, заменять и дополнять методы.
3. Полиморфизм - свойство родственных объектов решать схожие по смыслу проблемы разными способами.

Идея использования программных объектов исследовалась в течение ряда лет разными учеными. Одним из первых языков этого типа считают Simula-67. А в 1972 году появился язык Smoltalk, разработанный Аланом Кеем, утвердивший статус ООП.

На современном этапе развиваются инструментальные среды и системы визуального программирования для создания программ на языках высокого уровня: (Turbo Pascal, Delphi, Visual Basic, C++Builder и др.).

1.4 Компонентное программирование

Развитие основных принципов объектно-ориентированного программирования получило с появлением компонентного программирования (КП). КП - динамический процесс без жестких правил, выполняющийся в основном для распределенной разработки (программирования) распределенных систем. Суть КП в том, что независимые проектировщики, программисты разрабатывают независимые компоненты (отдельные части) единой системы, распределенные по множеству узлов большой сети. Эти части могут принадлежать разным собственникам и управляться организационно независимыми администраторами.

В КП компонент рассматривается как хранилище (в виде DLL-или ЕХЕ файлов) для одного или нескольких классов. Классы распространяются в бинарном виде, а не в виде исходного кода. Предоставление доступа к методам класса осуществляется через строго определенные интерфейсы по протоколу. Это снимает проблему несовместимости компиляторов, обеспечивая без перекомпиляции смену версий классов в разных приложениях. Интерфейсы задают содержание сервиса и являются посредником между клиентом и сервером.

Фирма Microsoft создала технологии для распределенной разработки распределенных систем, такие как COM (Component Object Model), COM+, .NET. Разработаны и другие технологии: CORBA (консорциума OMG), JAVA (компании Sun Microsystem) и др.

Идея переложить на ЭВМ функции составителей алгоритмов и программистов дала новые возможности развитию сферы искусственного интеллекта, которая должна была создавать методы автоматического решения интеллектуальных задач. Формализация знаний, которые есть у профессионалов в разных областях, накопление их в базах знаний, реализованных на ЭВМ, стали основанием для создания экспертных систем. На основе баз знаний работают и ЭВМ V поколения, и интеллектуальные роботы, и экспертные системы. Эти системы могут не только найти решение той или иной задачи, но и объяснить, как оно получено. Появилась возможность манипулировать знаниями, иметь знания о знаниях - метазнания. Знания, хранящиеся в системе, стали объектом ее собственных исследований.

Независимость языков высокого уровня от ЭВМ вовлекла в сферу алгоритмизации задач специалистов различных отраслей знаний, позволила использовать многочисленные стандартные типовые программы, а программистам - устранять дублирование в написании программ для различных типов ЭВМ и значительно повысить производительность труда.

В конце 1980-х гг. в Японии и США появились проекты ЭВМ V поколения, реализованные в конце 1990-х гг. Прогресс в программировании связан с прогрессом в архитектуре вычислительных систем, отходом от фон-неймановской концепции, с достижениями в области искусственного интеллекта. Революционные изменения в элементной базе ЭВМ связываются с исследованиями по биоэлектронике.

На современном этапе программирование включает комплекс вопросов, связанных с написанием спецификаций (условий задач), проектированием, кодированием, тестированием и функционированием программ для ЭВМ. Современное ПО для ЭВМ имеет сложную структуру и включает, как правило, ОС, трансляторы с различных языков, текстовые программы контроля и диагностики, набор обслуживающих программ. Например, японские ученые для проектирования систем ПО разрабатывают идею «кольцевой структуры» шести уровней:

1. (внутренний) программы для аппаратуры;
2. ядро ОС;
3. программы сопряжения;
4. часть ОС, ориентированная на пользователя;
5. системы программирования;
6. (внешний) программы пользователя.

Согласно этим проектам научных исследований планируется упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза по спецификациям исходных требований на естественных языках. В последнее время в Японии удалось создать робота-переводчика, переводящего английскую речь на японский язык и наоборот, осуществляя это голосом человека. Во всех развитых странах работают над комплексами программ для создания роботов. Для многих сфер человеческой деятельности.

1.5 Применение структурных и объектно-ориентированных методов программирования

Широкое применение структурных и объектно-ориентированных методов программирования с использованием графических моделей объединялось отсутствием инструментальных средств. Это породило потребность в программно-технологических средствах специального класса - CASE (Computer Aided Software Engineering), реализующих технологию создания и сопровождения ПО различных систем. Предпосылки для появления CASE-технологий возникли к концу 1980-х гг. Первоначально термин «CASE» применялся только к вопросам автоматизации разработки ПО, теперь программная инженерия имеет более широкое значение для разработки систем в целом. В CASE-технологии входит разработка и внедрение языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описания системных требований.

В начале XX века с созданием пишущей механической машинки появилась возможность общедоступного создания печатного текста, хотя внесение изменений в такой текст (исправление ошибок) было достаточно трудоемкой работой. Затем появились электрические пишущие машинки. С появлением персональных компьютеров подготовка печатного текста стала гораздо совершеннее. В последние два десятилетия прошлого века уже разрабатывается множество комплексов программ для обработки текстов, которые сначала получили название текстовых редакторов, а по мере расширения их функциональных возможностей - текстовых процессоров.

В начале этого столетия текстовые процессоры стали более совершенными. Наряду с более простыми (например, Professional Write и др.) появились такие мощные, как MS WinWord, WordPerfect WordStar 2000 и др. Из отечественных широкое распространение получил текстовый процессор Лексикон.

С начала 1980-х гг. для подготовки и обработки числовой информации стали использоваться табличные процессоры. В 1979 году Д. Брикклин предложил первую программу для работы с электронными таблицами VisiCalc. В 1981 году была разработана система SuperCalc фирмы «Computer Associates», в 1982 году - Multiplan фирмы «Microsoft», далее - пакет для IBM PC Lotusl-2-3 фирмы «Lotus Development», русифицированные пакеты АБАК, ДРАКОН и др. В 1985 году появился табличный процессор Excel фирмы «Microsoft» первоначально для персонального компьютера Macintosh, а затем для совместимых с IBM PC. Этот процессор разрабатывался параллельно с ОС Windows, его версии вобрали в себя все черты графиче-ского интерфейса, вплоть до версий Excel 5.0 как приложения Windows 3.1, Excel 7.0 как приложения Windows 95 и т. д. В последние годы создано достаточно много систем подготовки табличных документов, т.е. электронных таблиц, табличных процессоров (например, Corel Quattro 6.0 фирмы «Corel Co», Lotus 5.0 фирмы «Lotus Development Co», Office Proftessional for Windows фирмы «Microsoft». Но наиболее широко используют электронные таблицы Excel.

Разработано большое количество стандартных реляционных систем управления базами данных - СУБД (например, MS Access, paradox и др.), на основе которых строят реляционные базы данных в различных предметных областях.

Для многих организаций (особенно управленческих) разработаны так называемые офисные пакеты, в которых на основе единой ОС функционируют приложения, включающие в себя системы для работы с различными видами информации. Например, созданы пакеты приложений к ОС Windows (MS Office, WordPerfect Office фирмы «Corel», StarOffice фирмы «SunMicrosystems» и др.), которые включают программные средства для выполнения функций обработки всех видов информации. Например, MS Office включает совершенствующиеся год от года (в зависимости от последней версии ОС Windows) средства обработки текста (MS Word), графики (Photo Draw) и презентаций (PowerPoint), таблиц (Excel), баз данных (Access), электронной почты (Outlook), работы во Всемирной паутине (FrontPage), создания звуковых клипов (MS Sound Recorder).

1.6 Новые направления в программировании

Мощным толчком в развитии новых направлений в программировании послужило объединение компьютерных и телекоммуникационных технологий.

За рубежом в 1960-х гг. появились первые вычислительные сети, с которых началась техническая и технологическая революция, т.к. была предпринята попытка объединить технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи. В Европе в те годы были созданы международные сети EIN и Евро-нет, затем появились национальные сети. В 1972 году в Вене была создана сеть МИПСА, к которой присоединились в 1979 году 17 стран Европы, СССР, США, Канада и Япония. В 1980-х гг. в нашей стране была создана система телеобработки статистической информации, обслуживающая государственные и республиканские органы статистики.

ЧАСТЬ 2. Обзор современных языков программирования и их возможностей

2.1 Основной список современных языков программирования

• Kotlin
• HCL
• Go
• Javascript
• Typescript
• Python
• Java
• PHP

2.2. Описание современных языков

Kotlin (Ко́тлин) - статически типизированный, объектно-ориентированный язык программирования, работающий поверх Java Virtual Machine и разрабатываемый компанией JetBrains. Также компилируется в JavaScript и в исполняемый код ряда платформ через инфраструктуру LLVM. Язык назван в честь острова Котлин в Финском заливе, на котором расположен город Кронштадт.

Авторы ставили целью создать язык более лаконичный и типобезопасный, чем Java, и более простой, чем Scala. Следствием упрощения по сравнению со Scala стали также более быстрая компиляция и лучшая поддержка языка в IDE. Язык полностью совместим с Java, что позволяет java-разработчикам постепенно перейти к его использованию; в частности, в Android язык встраивается с помощью Gradle, что позволяет для существующего android-приложения внедрять новые функции на Kotlin без переписывания приложения целиком.

Язык разрабатывается с 2010 года, представлен общественности в июле 2011. Исходный код реализации языка открыт в феврале 2012. В феврале выпущен milestone 1, включающий плагин для IDEA. В июне — milestone 2 с поддержкой Android. В декабре 2012 года вышел milestone 4, включающий, в частности, поддержку Java 7.

В феврале 2016 года вышел официальный релиз-кандидат версии 1.0, а 15 февраля 2016 года - релиз 1.0. 1 марта 2017 вышел релиз 1.1.