Файл: Высокоуровневые языки программирования (Языки программирования).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Язык – это важнейшее средство общения. Без языка наше общение невозможно, а общение не может существовать без общества, а общество – без человека. Без языка не может быть мышления. В мире существует множество языков. Даже можно сказать, что каждый из нас говорит на своем собственном языке. В то же время, перед людьми, говорящими на разных языках, вступает в силу задача изучения других языков.

Однако людям мало существующих языков. Изучение окружающего мира, предметов действительности, истории других народ – все это заставляет людей создавать «искусственные языки». Одним из примеров современных «искусственных» языков являются языки программирования.

Один из подходов, помогающий провести обзор языков программирования, - исторический подход. Действительно, сначала было программирование в машинных кодах, а затем появилось мнемоническое представление машинного языка, ассемблер и, наконец, макроассемблер.

Общие тенденции развития языков программирования проследить вполне возможно, но данные получатся достаточно путанными, смутными. Удивляться тут нечему. Если бы произошла техническая революция, например, был Фортран, а с течением времени не стало. Но получается наоборот. Фортран и в настоящее время существует и используется.

Язык программирования служит двум целям: он дает программисту аппарат для задания действий и формирует концепции, которыми пользуется программист, когда думает, что ему делать.

Данная тема является актуальной. Значимость изучения языков программирования в практической и теоретической деятельности человека связана с тем, что прогресс компьютерных технологий опережает процесс появления новых знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования. Из этого следует, что развитие современных информационных технологий не стоит на месте, а значит, с появлением новых программ требуется усовершенствование ранее созданных языков программирования и создание новых языков. Между тем интересно проследить тенденцию развития языков программирования и их дальнейшую историю. На современном этапе истории человечества необходимо изучать языки программирования, так как языки продолжают развиваться, появляются новые версии ранее созданных языков программирования. По этим причинам тема курсовой работы актуальна.

Цель исследования курсовой работы – проследить историю развития языков программирования.

Задачи исследования курсовой работы – ознакомиться с различными языками программирования, исследовать историю их развития и выявить наиболее современные на сегодняшний день языки программирования.

Методы исследования курсовой работы – научно-исследовательский метод, статистический метод, метод классификации, изучение и анализ литературных источников.

Данная курсовая работа содержит две главы. В первой главе рассматривается история развития и появления языков программирования, дается их краткая характеристика. Во второй главе раскрывается классификация языков программирования.

Литературных источников по выбранной теме достаточно много, как научно-специализированной литературы, так и научных трудов, учебной литературы.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Языки программирования

В настоящее время существует несколько определений понятия «язык программирования». Например, язык программирования – это формальная знаковая система, которая предназначена для написания программ и алгоритмов.

Язык программирования – фиксированная система обозначений для описания алгоритмов и программ.

Язык программирования – искусственный язык, который имеет строгие правила записи программы.

От естественных языков программирования эти языки отличаются тем, что имеют ограниченный набор слов, значения которых понятны транслятору, и очень строгими правилами записи команд. Совокупность подобных требований составляют синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды – его семантику. Семантические правила определяют действия, описываемые различными операторами, и сущность его алгоритма. Нарушение записи операторов и структуры программы приводит к тому, что транслятор не понимает написанный оператор и выдается синтаксическая ошибка. Транслятором называется программа цифровой электронно-вычислительной машины, которая предназначается для перевода программы, составленной на естественном языке.

Основные требования, которые предъявляются к языкам программирования – это наглядность, единство, гибкость, модульность, однозначность.

Наглядность - использование в языке программирования символов, которые хорошо известны и понятны пользователю и программисту.

Единство – использование одних и тех же символов для обозначения одних и тех же понятий в различных частях алгоритма.

Гибкость – возможность несложного описания распространенных приемов математических вычислений с помощью набора изобразительных средств.

Модульность – возможность описания сложных алгоритмов в виде совокупности простых модулей.

Однозначность – недвумысленность записи любого алгоритма.

1.1 История развития языков программирования

Первые языки программирования были достаточно примитивны и мало чем отличались от упорядоченной последовательности нулей и единиц. Использование таких языков было достаточно неудобно программисту, потому что в этом случае он должен был знать все числовые коды последовательностей и ячейки памяти компьютера, в которых они хранятся. И вот для облегчения труда человека появляются машинно-ориентированные языки.

В 40-50 годах XX века появляются машинные языки программирования. Программы, записанные на таком языке, были очень длинные и содержали огромное количество нулей и единиц. Эти языки программирования являлись машинно – зависимыми, то есть для каждой электронно-вычислительной машины нужно было составлять собственную программу.

В начале 50 годов XX века возникает язык ассемблер. Он позволял программисту пользоваться текстовыми мнемоническими кодами, например, add. Язык ассемблера мог использовать различные системы счисления, например десятичную, для представления числовых констант. Программы на языке ассемблера по - прежнему остались машинно – зависимыми. Для преобразования в машинный код необходимо было пользоваться специальной программой, которая называлась компилятор (от англ. Compile). Знание программистом языка ассемблера дает ему понимание архитектуры компьютера.

С середины 50 годов XX века начали создаваться первые языки программирования высокого уровня. Они стали машинно – независимыми. Но для каждого искусственного языка создавался свой компилятор. Языки программирования высокого уровня были разработаны для того, чтобы освободить программиста от знания технических особенностей компьютерной системы и архитектуры. Преимуществом языка программирования этого вида является универсальность и независимость от электронно-вычислительной машины. Примерами языков программирования высокого уровня являются – Fortran (1954), Cobol (1959), Basic (1964), Lisp (1952), Algol (1960), Рефал (1966), ЛОГО (1960).

Язык программирования Рефал (РЕкурсивных Функций АЛгоритический) был разработан у нас в России в 1966 году. Он удобен и прост для описания манипуляций над произвольными текстовыми данными. Рефал применяется достаточно широко при разработке трансляторов с алгоритмических языков. Данный язык программирования имеет применение в теоретической физике, прикладной математике. Программирование на нем имеет специфику, связанную с тем, что язык является языком функционального типа в отличие от обычных языков типа Алгол. Эффективность программы зависит от выбора структуры обрабатываемой информации.

Язык программирования ЛОГО (от англ. LOGO) был создан в 1960 году в образовательных целях для обучения детей. Он используется и в настоящее время и является языком программирования высокого уровня. Язык достаточно прост, но, несмотря на это, имеет богатые возможности (графические средства, процедуры). Данный язык создал учеными С.Пейпером и И.Харелем. Исследователи показали, что различные качества мышления эффективно развиваются у детей, занимающихся программированием на ЛОГО. Поэтому именно он представляется наиболее подходящим с педагогической точки зрения. С помощью него можно создавать интересные и красочные проекты.

Язык программирования Algol дал начало семейству алгол – подобных языков. Одним из важнейших является язык Паскаль. В 1968 году выходит новая версия языка. Но она не нашла широкого применения, в отличие от первой. Язык был достаточно интересен, так как обладал на тот момент уникальными характеристиками. Algol оказал значительное влияние на развитие языков программирования высокого уровня, даже выделяют три направления развития языка. Первое направление – это расширение языка в области структуры и операций, второе – формализация и обобщение языка, его описания и, наконец, третье направление – это появление новых концепций.

Язык Фортран был разработан фирмой IBM в 1954 году. Это первый язык программирования высокого уровня. Дословно название языка означает преобразование формул. В 60-70 годы Фортран приобрел большую известность и популярность. Язык обладает простой структурой, но следует сказать, что Фортран не был тем языком, на котором было удобно и легко программировать. Программа записывалась в виде последовательности предложений, операторов и оформляется по определенным правилам. Эти самые правила накладывают ограничения на запись программы, на расположение частей программы. Программа на Фортране состоит из сегментов или подпрограмм. На этом языке накоплено достаточно много программ. Он используется для инженерных расчетов, для решения задач по физике и математике.

Язык Cobol был предназначен для коммерческих приложений, являлся универсальным языком символьных конструкций для начинающих. Работа над первой версией языка закончилась в декабре 1959 года, а в 1960 зимой был опубликован предварительный отчет. На Коболе написаны тысячи прикладных коммерческих систем. Язык являлся первым языком программирования, в котором введен тип данных «запись». Отличительной особенностью языка является возможность эффективной работы с большими массивами данных. Популярность Кобола высока, даже в настоящее время используется Кобол -74, 85.

Язык программирования Лисп (Lisp) предназначался скорее для работы со строками символов, нежели для работы с числами. Поэтому числа в мире Лиспа играют далеко не главную роль. Язык был предложен Джоном Маккарти в 1960 году. Это предназначение языка открыло для специалистов новую область деятельности, которая в настоящее время известна, как «искусственный интеллект» (от англ. artifical intellect) наука и технология создания интеллектуальных машин, особенно интеллектуальных компьютерных программ). Сейчас этот язык можно встретить в экспертных системах, в системах аналитических вычислений, кроме того он нашел широкое применение в исследованиях по созданию искусственного интеллекта.

Язык программирования Бейсик (BASIC) может делать практически все, что и язык Фортран. Бейсик считается деловым языком. Этому языку было легко обучиться, поэтому и программы писались быстрее. При проектировании языка к нему предъявлялись такие требования, как простота в использовании, возможность расширения функциональных возможностей, интерактивность, высокая скорость работы и некоторое другое. Бейсик был доступен на любых персональных компьютерах. И в скором времени завоевал большую популярность. Следует обратить внимание и на то, что и сейчас он по-прежнему остается самым простым в освоении и обучении. Бейсик – это не один язык, а целое семейство языков, которые различаются между собой временем создания, синтаксисом.

С начала 80 годов XX века начали создаваться языки программирования, которые помогли перейти к структурному программированию. Структурное программирование представляет собой методологию разработки программного обеспечения, в основе которой лежит методология представление программы в виде иерархической структуры блоков. Например, языки структурного программирования Pascal (1970), Си (1971), Ada (1983).

Язык Паскаль является высокоуровневым языком программирования общего назначения. Широко применяется в промышленном программировании, является базой для других языков. Он был создан как язык для обучения процедурному программированию. Процедурное программирование – это программирование, когда программа отделена от данных и состоит из последовательности команд, обрабатывающих данные. Свое название язык получил в честь французского ученого Блеза Паскаля. Особенностями языка является строгая типизация и наличие средств структурного программирования. В Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис интуитивно понятен. В приложении к курсовой работе (А, Б, В) имеется несколько программ, разработанных на языке программирования Pascal ABC.