Файл: Классификация языков программирования высокого уровня (ОБЗОР И АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ).pdf

В машинно-независимых системах программирования используются высокоуровневые языки программирования. Сравнивая с машинно-ориентированными системами такие системы программирования наиболее просты в применении.

3.2. Классификация языков программирования высокого уровня

Языки программирования высокого уровня делятся на группы:

процедурно-ориентированные, употребляющиеся для записи процедур или же алгоритмов обработки информации на любом круге задач;

проблемно-ориентированные языки используются для разрешения целых классов новых задач, которые появляются при постоянном расширении области применения вычислительной техники;

объектно-ориентированные языки развиваются и в наше время. Большинство из таких языков — более новые версии проблемных и процедурных языков, однако, программирование с помощью языков этой группы более просто и наглядно.

Каждый из описанных ниже языков программирования применяется для решения определенного круга задач.

К первому классу языков, который применяется для записи процедур, либо алгоритмов обработки информации относят:

а) язык Фортран (Fortran) (от Formulae Translation — «преобразование формул»).

Внутри корпорации IBM, в 1954 году, был создан язык программирования Fortran группой разработчиков во главе с Джоном Бэкусом. Этот язык является одним из самых первых языков программирования высокого уровня. Главным его преимуществом является наличие большого числа математических библиотек, поддержка работы с целыми, вещественными и комплексными числами высокой точности [3,4], встроенных средств обработки массивов. Программист впервые по-настоящему мог отвлечься от особенностей машинной архитектуры.

К недостаткам относится отсутствие средств отладки и анализа поведения программы, сложность понимания исходного кода. Вообще, на данный момент Fortran является узкоспециализированным языком, который применяется для инженерных и научных вычислений.

Язык Fortran используется по сей день для научных вычислений. Страдая от отсутствия многих привычных языковых конструкций и атрибутов, компилятор практически никак не проверяет синтаксически правильную программу с точки зрения семантической корректности. В нем нe имеется поддержки современных способов структурирования кода и данных. Осозновали это сами разработчики. Перед ними стояла задача разработки скорее компилятора, чем самого языка. Понимание самостоятельного значения языков программирования пришло довольно позже.

Появление Фортрана было встречено более яростной критикой, чем внедрение ассемблера. Программисты боялись снижения эффективности программ из-за использования промежуточного звена в виде компилятора. Эти опасения имели под собой основания: ведь программист, при решении какой-либо маленькой задачи вручную напишет код, работающий намного быстрее, чем код, полученный результатом компиляции. Через какое-то время пришло понимание, что реализовать большие проекты невозможно без применения языков высокого уровня. Мощность у вычислительных машин росла, и с падением эффективности стало возможным смириться. Преимущества языков программирования высокого уровня стали настолько сильно очевидными, что вскоре это побудило разработчиков к созданию новых, более совершенных языков.

б) В 1963 году в Дартмурском колледже (Dartmouth College) был создан язык программирования BASIC (Beginners’ All-Purpose Symbolic Instruction Code — многоцелевой язык символических инструкций для начинающих). Язык был направлен как средство обучения, как первый изучаемый язык программирования. Он подразумевался как легко компилируемым и интерпретируемым.

Основными заслугами этого языка является, простой синтаксис, позволяющий в небольшие сроки освоить этот язык программирования, простоту реализации графического интерфейса, возможность использовать WinAPI функций, что значительно расширяет возможности языка.

BASIC действительно стал языком, на котором учатся программировать (так было несколько лет назад, а сейчас эту роль занимает Pascal). Было создано несколько мощных реализаций BASIC, поддерживающих самые современные концепции программирования (лучший пример — Microsoft Visual Basic).

Одним из его главных недостатков является то, что он поддерживает только операционные системы Windows, DOS и Mac OS X, что в значительной степени уменьшает область его применения. Ещё к недостаткам можно отнести низкую скорость работы и отсутствие механизма наследования реализации объектов [6].

в) в 1969—1973 годах язык Си (С) был создан в качестве языка предназначенного в качестве для написания ОС UNIX и системного программирования [4,12]. В 1980-х годах язык С был дополнен инструментами объектно-ориентированного программирования и на основе него был создан язык C++.

Одним из больших достоинств является кроссплатформенность, а также минимальные системные требования для запуска скомпилированных программ, обширный набор средств для реализации как системных, так и прикладных задач.

К недостаткам данного языка можно отнести отсутствие четкой стандартизации. Вне зависимости от наличия других элементов, в ходе развития языка его элементы зачастую взимались из других языков. Это привело к наличию повторных и иногда противопоставляющих друг другу элементов. Данное отношение привели к тому, что язык стал слишком сложным для восприятия.

г) язык Паскаль (Pascal). В 1970 году был создан математиком Никлаусом Виртом ориентированный непосредственно для обучения программированию. Но со временем стал широко распространяться для разработки программных средств в профессиональном программировании.

Самая первая версия была создана в 1968 году профессором кафедры вычислительной техники Швейцарского федерального института технологии Никласом Виртом [3]. Главной целью, разработки нового языка, его простота, с сохранением всех преимуществ уже имеющихся в то время языков высокого уровня программирования.

Популярность этого созданного языка стала настолько высокой, что уже к 1980 году насчитывалось более восьмидесяти его трансляторов. А в начале восьмидесятых годов язык программирования Pascal еще сильнее усилил свои позиции после создания трансляторов Turbo-Pascal для персональных компьютеров. С того момента язык вышел за рамки узкого использования профессиональными программистами. Pascal стал использоваться как рабочий инструмент и как средство для обучения языку программирования.

Одним из преимуществ Pascal является четкая структуризация, удобная среда разработки и отладки, которая позволяет пользователю обнаружить синтаксические и логические ошибки в программе. А ещё к его преимуществам можно отнести возможность использования вставок языка Ассемблер и высокую скорость компиляции программ.

В отличии от языка С (С++) при использовании Pascal сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности [1,2], построение языка интуитивно понятно и доступно, потому что, как уже было отмечено раньше, язык разрабатывался для обучения студентов программированию.

К плохим сторонам изначально разработанного компилятора можно отнести такие ограничения, как невозможность передачи функциям массивов переменной длины, отсутствие средств для подключения функций написанных на других языках и раздельной компиляции, а также ограниченная библиотека ввода-вывода, [7,9].

Плохой чертой языка являлось не имения в нем средств для разбивки программы на модули. Вирт понимал это и в 1978 году создал язык Modula-2, в котором идея модуля стала одной из самых главных концепций языка. В 1988 году появился Modula-3, с объектно-ориентированными чертами. Продолжением Modula и Pascal являются язык Oberon и Oberon-2. Характеризующиеся движением в сторону компонентно- и объектно- ориентированности.

Pascal является активно развивающимся языком программирования высокого уровня. Новые версии компилятора убрали большинство из перечисленных недостатков.

Посмотрим на особенности другого класса языков. Основным достоинством проблемно-ориентированных языков программирования является минимизация трудозатрат программиста при решении задач принадлежащих некоторому четко выделяемому классу [3]. К проблемно-ориентированным относят следующие языки программирования:

а) язык Lisp. Является вторым после Фортрана старейшим высокоуровневым языком программирования [3,16]. Этот язык часто применяется при разработке систем аналитических вычислений и экспертных систем. Существуют также современные версии этого языка, активно применяющиеся при разработке новых web-технологий. Модификации этого языка используются также в качестве встроенных языков программирования в САПР. Примером может быть AutoLISP – язык примеяющийся для разработки надстроек в продуктах компании AutoDesk.

б) язык Prolog. Используют для реализации разного рода систем ИИ (искусственного интеллекта) и интеллектуальных систем баз данных [3].

Написание программ на языке Prolog довольно сильно отличается от применения других языков программирования. Программа на Прологе представляет собой запись на языке формальной логики [16]. В общем, данный язык относится к описывающим языкам программирования.

Областью применения этого языка является решение логических задач. Для создания графических, вычислительных задач и реализации пользовательского интерфейса данный язык не предназначен.

Развитые версии процедурно-ориентированных и проблемно-ориентированных - это большинство объектно-ориентированных языков.

Программирование с помощью языков этой группы наиболее просто и наглядно. Среди таких языков можно выделить следующие языки:

а) Visual Basic (Basic);

б) Delphi (Pascal);

в) Visual Fortran (Fortran);

г) С++ (С);

д) Prolog++ (Prolog).

Объектом исследования данной курсовой работы является изучение такого вопроса, как использование подпрограмм, процедур и функции в языках высокого уровня и основных подходов к созданию пользовательских меню.

Одним из важных элементов для выполнения поставленной задачи может оказаться верный выбор языка программирования. Для осуществления поставленной задачи также возможно использовать любые языки высокого уровня, для начинающих программистов наиболее распространенным из которых является BASIC.

Этот язык выбран потому, что он достаточно прост и его можно легко установить на компьютере. Существует несколько видов данного языка. Это GW-Basic, TurboBasic, Qbasic и так далее. Работа с этими версиями очень похожи друг на друга принципами построения, базовыми наборами операторов и конструкциями. Поэтому, изучив один вариант, легко перейти к другому.

В этой главе курсовой работы были рассмотрены области применения языков программирования высокого уровня, произведена классификация языков программирования, в мелких деталях изложены их основные недостатки, особенности и достоинства.

Проанализировав все выше мной изложенное, был сделан выбор языка программирования BASIC для дальнейшего изучения предмета исследования.

4. ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ VISUAL BASIC. ПОНЯТИЕ ПРОЦЕДУРЫ. ПОДПРОГРАММЫ И ФУНКЦИИ. МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНОГО КОДА

Весь программный код в Visual Basic находится внутри процедур и подпрограмм. Общая конструкция описания подпрограммы Visual Basic выглядит:

Sub <имя_подпрограммы> [(<параметры>)]

 <операторы> 

End Sub

Такие процедуры могут быть вызваны самим Visual Basic, или другими процедурами. С помощью следующих операторов выполняется вызов подпрограммы:

• Call <имя_подпрограммы> [(<параметры>)];
• <имя_подпрограммы> [<параметры>]. Как и процедура, функция построена точно так же, но результатом работы функции является только одно возвращаемое значение.

Общая структура описания функции следующая:

Function <имя_функции> [(<аргументы>)] [As <Тип>] <операторы> 
<имя_функции> = <выражение> End Function

С помощью оператора присваивания выполняется вызов функции:

<переменная> = <имя_функции> {(<аргументы>)].

Принципы модульного программирования Windows-приложения в среде проектирования Visual Basic выражено в двух сторонах.

1. Разбивка программного кода на отдельные сжатые модули.

В файле модуля формы (frm) содержится программный код, который относится к объектам и форме этой формы. В стандартном модуле (bas) содержатся программные коды, использующиеся не в одной, а в нескольких формах, и возможно, даже в нескольких проектах.

2. Разбиение программного кода уже внутри модуля на отдельные части — процедуры.

Процедуры в Visual Basic делятся на функции и подпрограммы. В свою очередь подпрограммы разделяются на общие процедуры обработки событий. В ответ на какое-либо событие начинают работать процедуры обработки, к примеру, нажатие кнопки в экранной форме. Общие процедуры начинают работать только после вызова из какого-нибудь места программы. После выполнения этой процедуры происходит автовозврат в то место программы, откуда эта процедура была вызвана.