Файл: Классификация языков программирования.Критерии выбора среды и языка разработки программ.pdf

Введение

Столетие, в котором мы живём, носит название «век информационных технологий». Всё потому, что в настоящее время информационные и компьютерные технологии являются одной из наиболее развивающихся областей современной жизни. Неразрывно с ними прогрессируют и обновляются ряды языков программирования, используемых для составления разного рода программ и WEB-сайтов.

Количество существующих языков программирования колеблется в диапазоне от нескольких сотен до более тысячи позиций с учётом модификаций. Грамотному специалисту в области информационных технологий важно не только быть знакомым с каждым из них, но и уметь ориентироваться в существующих и перспективных средствах написания программ и обоснованно и оперативно производить выбор наиболее предпочтительного языка программирования для решения той или иной задачи. Работник с подобными навыками сможет занять и сохранить в будущем конкурентоспособную позицию на прогрессирующем IT-рынке. К тому же, рынок информационных технологий, насыщенный программистами, которые умеют профессионально и эффективно осуществлять свою работу, имеет потенциал на дальнейшее развитие, что ведёт к укреплению конкурентоспособности страны в IT-сфере. В этом и заключается значимость данной темы курсовой работы.

Целью курсовой работы является изучение классификации языков программирования и критериев выбора среды и языка разработки программ.

Согласно поставленной цели в процессе написания курсовой работы решаются несколько основных задач: изучить историю становления и развития языков программирования; рассмотреть классификацию языков программирования; охарактеризовать языки программирования; изучить критерии выбора среды и языка разработки программ.

В первой главе будут представлены общие сведения о языках программирования, краткая история их развития и их классификация.

Вторая глава будет посвящена критериям, по которым выбирается среда и язык разработки программ.

В третьей главе будут рассмотрены проблемы выбора языков программирования на примере разработки кроссплатформенных приложений^[1] и возможные варианты их решения.

Предметом курсовой работы является оценка использования языков программирования в определённой среде для разработки программ по определённым критериям.

В процессе написания данного курсового проекта использовалась следующая учебная литература: «Основы алгоритмизации и программирования» под редакцией Л. Г. Гагариной и В. Д. Колдаева, «Основы алгоритмизации и программирования (среда PascalABC.NET)» под редакцией И. Г. Фризен, «Основы алгоритмизации и программирования на Python» С. Р. Гурикова, а также учебники, представленные в методических рекомендациях. Помимо учебной литературы, для составления третьей главы изучались научные статьи В. Б. Захарова, М. Г. Мальковского, А. И. Мостяева в «International Journal of Open Information Technologies» – рецензируемом электронном журнале издательства «Лаборатория Открытых Информационных Технологий факультета ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова». Вышеперечисленная литература использовалась потому, что она наиболее полно раскрывала выбранную тему курсового проекта и являлась надёжной по причине того, что выпускалась от имени престижных университетов и авторитетных учёных.

Глава 1. Сущность языков программирования

1.1 Понятие языков программирования и краткая история их развития

Существует несколько определений понятия языка программирования: исходное, практическое и технологическое.^[2]

Согласно исходному определению, язык программирования – это набор ключевых слов и система грамматических и синтаксических правил для конструирования операторов, состоящих из групп или строк чисел, букв, знаков препинания и других символов, с помощью которых программисты могут сообщать компьютеру набор команд.^[3]

Практическое определение видит язык программирования как средство общения между человеком, которого обозначают как пользователя, и компьютером, обозначаемым как исполнитель.

С точки зрения технологий, язык программирования – это, прежде всего, инструмент для производства программных услуг.

Становление языков программирования можно начать с революционных идей Ч. Бэббиджа, которые привели к созданию автоматических цифровых вычислительных машин, и высказанных им в 20-х гг. XIX в. следующих принципов для вычислительной техники (которые впоследствии стали фундаментальными): 1) автоматическое выполнение операций, т.е. без остановок, требующих участия человека; 2) программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций; 3) для записи программы можно использовать перфокарты.^[4]

К числу первых программистов также относят А. Лавлейс, которая поддержала труды Бэббиджа, разработав для его машины некоторые чертежи и исследовав вопросы применения в ней двоичной системы исчисления.

На заре компьютерной эры, которым считается XX в., человек мог установить контакт с компьютером только при помощи машинного кода. Во времена того периода создатели языков программирования работали над тем, чтобы компьютер мог переводить эти языки на машинный код, и у них это получилось. Данное событие стало одним из величайших достижений 20-го столетия.^[5]

На протяжении первой половины 20-го столетия формировалась среда программирования. Начало века связано с именем Джона Моучли, который создал системы кодирования машинных команд, используя специальные символы. Чуть позже Моучли совместно с другим программистом, Грейс Хоппер, начали использовать первые средства автоматизации программирования – языки Автокоды, впоследствии ставшими Ассемблерами. В конце 1940-х гг. Джоном Моучли была создана система, носящая название Short Code.^[6] В 1944 г. для релейной машины «Марк I» под руководством Грейс Хоппер была написана подпрограмма для вычисления sin(x). В 1951 г. она же создала первый в мире компилятор. А в 1954 г. группа под её руководством разработала систему MATH-MATIC.

Во времена второй половины XX века в области программирования произошло стремительное развитие. Уменьшилась значимость программирования в машинных командах. Наблюдалось появление множества новых языков программирования, которые выступали связующим звеном между компьютерами и программистами.^[7]

В 1954 году появился такой язык программирования, как FORTRAN. Далее, в 1958 году, усилиями Джона Маккартни был изобретён LISP. Результатом международного сотрудничества в области программирования в конце 1950-х явился ALGOL. В середине 1960-х трудом Томаса Курц и Джона Кемени появился специализированный язык программирования, состоящий из простых английских слов, имя которому – BASIC.

Долгое время BASIC не имел компилятора или интерпретатора, которые бы позволяли создавать полноценные exe-файлы. Лишь в 1975-м году Дик Уиппл и Джон Арнольд создали его первый компилятор. В этом же году фирма Micro Instrumentation and Telemetry Systems выпустила новую версию данного языка программирования.^[8]

В начале 1960-х были предприняты попытки создать универсальный язык программирования. Первым детищем данного проекта стало появление PL/1 (Programming Language 1) в 1967 году. Он совмещал в себе особенности Фортрана, Кобола и Алгола. Затем на эту роль претендовал появившийся в 1968 году Алгол 68.^[9]

В 1970-м году Никлаус Вирт создал известный практический каждому человеку, который более-менее знаком с азами информатики в школе, Паскаль. В момент разработки данного языка Вирт преследовал единственную цель – создать язык, по которому можно будет обучаться. Но качество Паскаля оказалось таким высоким, что охотно применять его в своей практике стали даже профессиональные программисты.^[10]

Чуть позже были созданы такие языки программирования, как Ада и Оберон, которые позволяли использовать типы и объекты. Создание данных языков стало необходимостью, так как период с 1960-х по 1980-е года связан с активным ростом числа языков программирования и одновременно кризисом программного обеспечения. Ада и Оберон стали универсальными языками, которые помогли США выйти из данной неблагоприятной ситуации.

Последующее развитие языка Паскаль привело к появлению библиотеки Turbo Vision и языка Object Pascal, который впоследствии стал основной для создания Delphi.^[11]

Значительным вкладом в современное программирование послужило создание языка Си в 1972 году.^[12] Первоначально этот язык был инструментом для реализации операционной системы UNIX на ЭВМ фирмы DEC. Однако он быстро стал применим и за пределами конкретной машины, операционной системы и задач системного программирования.^[13]

В настоящее время список разработанных языков программирования продолжает пополняться. Эволюция продолжается.

1.2 Классификация языков программирования

Существует огромное множество классификаций языков программирования. Наиболее известными и активно применяемыми на практике являются группировки языков по следующим критериям: по типам задач, по степени абстракции от аппаратуры, по типу транслятора, по парадигмам программирования и по семейственной принадлежности. Рассмотрим их подробнее.

Классификация языков программирования по типам задач представлена в таблице ниже.

Классификация языков программирования по типам задач

Примечание – Источник: Гагарина Л. Г. Основы алгоритмизации и программирования: Учебное пособие / Л. Г. Гагарина – М.: ИНФРА-М, 2015 г. – С. 12

Простейшей классификацией является группировка языков программирования по уровням, которую ещё также называют классификацией по степени абстракции от аппаратуры.^[14] Основных уровней у языков три: низкий, высокий и сверхвысокий. Соответственно в данной классификации выделяется три вида языков.

Низкий уровень языков программирования представлен находящимися в сильной зависимости от особенностей определённых ЭВМ и применимыми только на них языками, наборами операторов и изобразительных средств. Зависимость наблюдается от внутреннего языка, структуры памяти и т. д.^[15] Основными представителями являются машинные или машинно-зависимые и машинно-ориентированные языки.

Как уже было написано выше, к языкам низкого уровня относятся так называемые машинные языки. Как сказано в учебнике С. А. Орлова: «Такие языки представляют собой свод правил кодирования инструкций для определённого типа ЭВМ с помощью чисел». Наиболее известные примеры языков такого вида – это Автокод, Ассемблер и Макроассемблер.^[16]

Высокий уровень языков состоит из машинно-независимых языков таких, как Pascal, C, Basic и Си. Как сказано в учебнике С. А. Орлова: «Они имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы». Особенностью языков высокого уровня считается то, что они способны определять сложные структуры данных.

К языкам сверхвысокого уровня относятся Prolog, SETL, APL, Miranda. Команды в таких языках исполняются полностью на абстрактной машине.

Следующая рассматриваемая классификация языков программирования – по типу транслятора. Трансляторы – это специальные приложения, переводящие в машинный код текст разработанного алгоритма.^[17] Их используют для того, чтобы сложные высокие и сверхвысокие языки могли быть переведены в язык более низкого уровня.

По типу транслятора языки бывают компилируемые и интерпретируемые. Компилируемыми языками считаются такие языки, как PL/M, Си, Ассемблер и Pascal. К числу же интерпретируемых языков относятся всем известные Basic и Java.^[18]

Следующей рассматриваемой классификацией языков программирования является классификация по парадигме программирования. Прежде всего следует дать определение самой парадигме. В учебнике Е. Г. Алексеева можно найти следующее определение: «Это система идей и понятий, определяющих, в каком стиле будут написаны компьютерные программы, а также образ мышления программиста». По данной классификации языки подразделяются на процедурные, непроцедурные и объектно-ориентированные.^[19]