Файл: Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка разработки программ (Основные термины).pdf

Введение

Цель курсового проекта заключается в расширении, закреплении и систематизации знаний по изучаемой дисциплине, путём проведения анализа возможностей и специфики классификации языков программирования и критери их выбора.

Задачами исследования являются:

1. Формирование навыков работы с научной литературой и правильного оформления исследовательских работ.
2. Развитие навыков научно оформлять и излагать свои мысли, выводы и результаты исследования.
3. Рассмотрение возможностей современных языков программирования.
4. Проведение анализа функциональных возможностей языков программирования высокого уровня.
5. Описание специфики графического приложения.
6. Определение критерий выбора среды и языка программирования.

В настоящее время исследованию специфики создания приложений посвящено множество литературных источников. Много внимания к языкам программирования уделено в книгах В.В. Монахова, Д. Рихтера, Д. Скляра, К. Нейгела, С. Руби, Р. Себеста и др.

Актуальность темы исследования заключается в необходимости комплексного анализа критериев выбора среды и языка разработки графического приложения на основе использования современных программных средств и языков программирования высокого уровня. На сегодняшний день графика имеет приоритетное значение для языков программирования. Она позволяет визуализировать любые программные продукты, как для стационарных компьютеров, так и для мобильных платформ, что придаёт приложениям яркий вид и обеспечивает комфортную эксплуатацию приложений пользователем. Постоянно развиваются методы повышения эффективности организации и производительности графических приложений, в частности для задач написания компьютерных игр.

В первой главе проведён обзор теоретических понятий языков и сред программирования, специфики разработки графических приложений. Составлены основные требования к разработке графических приложений.

Во второй главе рассмотрены основные классификации языков программирования. Даны определения основным терминам, приведены результаты сравнительного обзора современных языков программирования.

В третьей главе представлены критерии выбора языка программирования или среды разработки.

1. Анализ современных языков программирования и сред разработки

1.1. Основные термины

Языки программирования представляют собой формальные знаковые системы, предназначенные для записи компьютерных программ. Они определяют наборы различных синтаксических, лексических, семантических принципов и правил, на базе которых формируются программные комплексы и возможные действия, выполняемые пользователем [3].

Компьютерная программа - это набор правил, посредством которых компьютер (ЭВМ) выполняет заданный вычислительный процесс, управляя различными операционными объектами [18].

Языки программирования отличаются от привычных человеческих языков тем, что их назначение заключается во взаимодействии пользователя и ЭВМ, а естественные языки предназначены для общения между людьми. Большая часть языков программирования содержит специальные конструкции для формирования, описания и манипулирования структурами данных и вычислительными процессами.

Высокоуровневые языки программирования  – это языки, позволяющие повысить скорость и удобство разработки программного обеспечения программистом.

Среды разработки программного обеспечения – это некоторое объединение программных средств, которые нужны для создания программного продукта. Обычно среда разработки составляет из себя: компилятор, интерпретатор, отладчик, устройства автоматизации сборки и механизм редактор текста.

Компилятор — это специализированная программа, умеющая считывать исходные коды, которые написаны программистом и делают эти коды программой в конечном счете.

Интерпретатор — это специализированная программа, умеющая считывать команды, находящиеся в исходных кодах, могментально исполняя их.

Если в среде разработки программного продукта существуют все вышеназванные составные части, тогда такую среду называют «интегрированная». Представленные среды разработки усиливают темп, а также повышают удобность разработки за счёт: автоматизации, возможности производить весь цикл разработки и формирования программного продукта [5].

Обычно среда разработки программного продукта предназначена для разработки только на одном языке программирования. А такая среда разработки как интегрированная, предоставляет право выбрать создателю программы язык программирования для разработки, удобный разработчику (из языков поддерживаемых данной средой). Примером тому служат: Visual Studio, Komodo, Geany, Kylix, NetBeans, Eclipse.

Главная черта высокоуровневых языков программирования - наличие механизмов абстракций, представляющих собой смысловые конструкции, которые описывают различные структуры данных, возможные операции над данными.

Процесс описания таких конструкций и структур на языках низкого уровня, вплоть до машинного кода, трудоёмок, сложен и длителен, поэтому на практике для этого используются различные высокоуровневые языки [11].

Определённые визуальные среды разработки обладают личный формат сохранения проекта, и при переходе в иную среду может появиться непереносимость свойств проекта и установленных частей проекта, подобных как собственные библиотеки используемой среды разработки. Изменения могут вноситься и в язык программирования. Таким образом, к примеру, невзирая на то, что в среде разработки Delphi за основу взят Pascal, она предполагает собою уже новый язык программирования. Среду разработки, как и язык программирования, необходимо подбирать в стадии проектирования программного обеспечения. Грамотно спроектированное программное обеспечение обязано принимать во внимание развитие и введение новейших технологий, поэтому перемещение разработки такого программного обеспечения в другую среду разработки не должен представлять проблем.

1.2. Анализ современных методов и базовых интерфейсов построения графических приложений

Командный интерфейс пользователя или интерфейс командной строки (command line interface) — интерфейс пользователя, обеспечивающий взаимодействие пользователя и компьютера в диалоговом режиме посредством ввода команд и данных. Для ввода информации пользователем используется клавиатура или другое символьное устройство ввода [8].

Преимущества командного интерфейса:

1. Очень низкие требования к аппаратным средствам — минимально для работы требуется клавиатура и символьное устройство вывода или терминал, соединённый с машиной.
2. Высокая степень унификации — всё взаимодействие обеспечивается через две функции: ввод и вывод символов.
3. Широкая возможность интеграции программ — посредством использования командного интерпретатора и перенаправления ввода-вывода.

Недостатки:

1. Неудобный интерфейс — необходимость использование справочника для ввода команд.
2. Ограниченные возможности вывода информации.

Графический интерфейс пользователя (GUI - Graphical User Interface,) — разновидность интерфейса, в котором все компоненты, представленные пользователю, реализованы в качестве графических изображений [6].

В отличие от командного интерфейса, в графическом интерфейсе пользователь, с помощью устройств ввода, может получить не строго регламентированный, а произвольный доступ ко всем элементам, осуществляя непосредственное воздействие на них.

Достоинства графического интерфейса:

1. Удобный интерфейс пользователя.

Недостатки:

1. Большое потребление оперативной памяти.
2. Сложность быстрой организации удаленной работы.
3. Невозможность гибкой и удобной автоматизации.

Речевой интерфейс – разновидность интерфейса пользователя для взаимодействия с программой или системой, основанного на методах обработки речи [11].

Речевой интерфейс обладает рядом преимуществ:

1. Возможность управления объектом за пределами его видимости.
2. Отсутствие необходимости в специальной подготовке пользователя.
3. Возможности использования ручного и речевого ввода информации.
4. Мобильность и свобода оператора.

Недостатки [12]:

1. Для создания интерфейса необходимы глубокие знания в различных предметных областях
2. Для реализации интерфейса требуется использование дополнительных аппаратных средств (микрофон и др.).

Биометрический интерфейс – разновидность интерфейса, в котором при управления компьютером используется мимические или антропометрические параметры или свойства человека (направление взгляда, выражение лица, размер зрачка). Для идентификации пользователя используется уникальная информация, считываемая датчиком (например, цифровой камерой), с последующей передачей данных специальной программе распознавания образов [11].

Преимущества интерфейса:

1. Трудности подделки идентификационного параметра.
2. Невозможность утери идентификатора.
3. Невозможность передачи идентификатора другому человеку.

Недостатки:

1. Сложности, погрешности и ошибки в алгоритмах идентификации.

1.3. Критерии и требования разработки современных графических приложений

В качестве наиболее общих требований к разработке графических приложений, предъявляемых на стадии разработки, согласно [8, 21] можно отнести:

1. Привлекательность внешнего вида программы для основной группы пользователей, уникальность и запоминаемость, гибкость визуальных функциональности.

2. Использование нейтрального цветового решения, четких и легко читаемых шрифтов, наглядной графики, что позволяет представить содержащуюся в приложении информацию в унифицированном и интуитивно понятном виде.

3. Рациональное использование управляющих элементов, навигации, изложения информационного материала с точки зрения юзабилити, наличия функцио­нальных элементов для обеспечения требований по удобству работы с приложением, планирования сце­нариев поведения пользователей.

4. Использование наборов стандартных и дополнительных графических компонентов для обеспечения надлежащего отображения текстового содержи­мого, организацию вывода или экспорта информации, оптимизацию интерфейса пользователя под различные платформы, адекватное использование мультимедийных средств, правила экран­ной типографии.

Основные требования к пользовательскому интерфейсу графического приложения: функциональность, соответствие применяемых технологий, понятность и логичность расположения компонентов, обеспечение высокой скорости работы приложения, обеспечение защиты от ошибок, быстрое обучение и удовлетворение нужд пользователя [5].

К наиболее распространенным методам разработки графических приложений, по мнению ряда авторов исследовательских работ [08, 21-23], относятся:

1. Ручной метод – это способ, при котором пишется программный код, отвечающий за создание компонентов и элементов интерфейса, которые обрабатывают пользовательские действия. Этот метод не является быстрым, однако он обеспечивает максимальный уровень контроля при создании графического интерфейса и обработке программных событий.
2. Автоматизированный метод – метод написания кода посредством использования графического редактора. В данном методе используется программный продукт или комплекс, позволяющий создавать графический интерфейс существенно быстрее, чем при ручном методе. При этом, разработчик постоянно осуществляет контроль корректности отображения всех компонентов. Данный метод нагляден, но гораздо менее гибок, в сравнении с ручным методом, т.к. сторонние программные продукты часто генерируют большое количество не нужного кода.