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

Введение

Всего два десятилетия назад практически ни у кого не было домашних компьютеров, интернета, мобильных телефонов. Современное общество невозможно представить без данных средств коммуникации. Языки программирования — это часть жизни каждого из нас если бы их не было, то не было бы всем нам известных приложений, игр, страниц в интернете и многих других вещей. Сейчас практически каждый человек немного, но точно соприкасается с языком программирования. Технологии не стоят на месте, а развиваются и очень активно. Тоже происходит и с языками программирования.

Актуальность темы обусловлена тем, что языков программирования стало так много, что теперь разбегаются глаза при выборе языка для разработки. В них постоянно добавляется что-то новое, для улучшения качества кода или удобности написания. А выбирать приходится не только язык, но и среду для разработки программы.

Объектом исследования являются языки программирования история их развития и среды для разработки программ.

Целью курсовой работы является изучение типологии языков программирования и их использование.

Цели курсовой работы:

1. Просмотр общих сведений о языках программирования.

2. Рассмотреть историю развития языков программирования.

3. Сделать обозрение языков программирования.

4. Сделать обозрение сред для разработки программ.

Задачи курсовой работы:

1. Ознакомится с языками программирования.

2. Рассмотрение истории развития языков программирования.

3. Рассмотрение языков программирования.

4. Посмотреть по каким критериям выбирается среда и язык для разработки программ.

В первом разделе будут рассмотрены общие данные по языкам программирования.

Во втором разделе будут рассмотрены языки программирования и их типология.

В третьем разделе будет рассмотрена методология программирования и среды для разработки программ.

1. Языки программирования

1.2. История развития языков программирования

Одной из самых революционных идей, которая привела к созданию автоматических цифровых вычислительных машин, была высказанная в 20-х годах 19 века Чарльзом Беббиджем мысль о предварительной записи порядка действия машины для последующей автоматической реализации вычислений – программе. И, хотя использованная Беббиджем запись программы на перфокартах, придуманная для управления такими станками французским изобретателем Жозефом Мари Жаккаром, технически не имеет ничего схожего с современными приемами хранения программ в персональном компьютере, принцип здесь по один. С этого момента началась история программирования.

Аду Лавлейс, жившую в одно время с Чарльзом Беббиджем, называют первым в мире программистом. Она теоретически разработала некоторые приемы управления последовательностью вычислений, которые мы используем в программировании и сейчас. Ею же была описана и одна из важнейших конструкций практически любого современного языка программирования –цикл.

Революционным моментом в истории языков программирования стало появление системы кодирования машинных команд с помощью специальных символов, предложенной Джоном Моучли. Система кодирования, которую он предложил, вдохновила одну из его сотрудниц Грейс Мюррей Хоппер. При работе на компьютере «Марк-1» ей и ее группе пришлось столкнуться со многими проблемами и все, что ими придумано, было впервые. Они придумали подпрограммы. И еще одно основное понятие техники программирования впервые ввели Хоппер и ее группа – «отладка».

В конце 40-х годов Дж. Моучли создал систему под названием «Short Code», которая являлась простым языком программирования высокого уровня. В ней программист записывал решаемую задачу в виде математических формул, а затем, используя специальную таблицу, переводил символ за символом, преобразовывал эти формулы в двухлитерные коды. В дальнейшем специальная программа компьютера превращала эти коды в двоичный машинный код. Система, разработанная Дж. Моучли, считается одним из первых простых интерпретаторов.

Уже в 1951 г. Хоппер создала первый в мире компилятор и ею же был введен сам этот термин. Компилятор Хоппер осуществлял функцию объединения команд и в ходе трансляции производил организацию подпрограмм, выделение памяти компьютера, преобразование команд высокого уровня в машинные команды. «Подпрограммы находятся в библиотеке компьютера, а когда вы подбираете материал из библиотеки – это называется компиляцией» – так она объясняла происхождение введенного ею термина.

В 1954 году группа под руководством Г. Хоппер создала систему, включающую язык программирования и компилятор, которая в будущем обрела название Math-Matic. После удачного окончания работ по созданию Math-Matic Хоппер и ее группа взялись за создание нового языка и компилятора, который позволил бы пользователями программировать на языке, похожем на обычный английский. В 1958 г. появился компилятор Flow-Matic. Компилятор Flow-Matic был первым языком для задач обработки коммерческих данных. Разработки в этом направлении привели к созданию языка COBOL (Common Business Oriented Language). Он был создан в 1960 году.

Середина 50-х годов характеризуется быстрым прогрессом в области программирования. Роль программирования в машинных командах стала меньше. Начали появляться языки программирования нового типа, выступающие в роли посредника между машинами и программистами.

Первым и одним из самых распространенных был FORTRAN (FORmula TRANslator – переводчик формул), созданный группой программистов фирмы IBM в 1954 году. Этот язык был направлен на научно-технические расчеты математического характера и является классическим языком программирования при решении на ПК математических и инженерных задач. Значимое место среди языков про-гримирования занимает Algol, первая версия которого появилась в 1958 году. Одним из создателей Algol был «отец» Фортрана Джон Бэкус. Название языка ALGOrithmic Language отмечает то обстоятельство, что он предназначен для записи алгоритмов. Благодаря четкой логической структуре Algol стал стандартным средством записи алгоритмов в научной и технической литературе.

В середине 60-х годов Томас Курц и Джон Кемени разработали специализированный язык программирования, который состоял из простых слов английского языка. Новый язык назвали «универсальным символическим кодом для начинающих» (Beginner All-Purpose Symbolic Instruction Code, или, сокращенно, BASIC). Годом рождения нового языка считают 1964. Сегодня универсальный язык Basic (имеющий множество версий) стал очень популярен и получил широкое распространение среди пользователей ПК разных категорий во всем мире. В значительно мере этому способствовало то, что Basic стали использовать как встроенный язык персональных компьютеров, широкое распространение которых началось в конце 70-х годов. Однако Basic неструктурный язык, и поэтому он не очень подходит для обучения качественному программированию. Справедливости ради следует отметить, что последние версии Basic для ПК (например, QBasic) стали более структурными и по своим изобразительным возможностям приближаются к таким языкам, как Pascal.

Разработчики ориентировали языки на разные классы задач, в той или иной мере привязывали их к определенной архитектуре ПК, реализовывали личные идеи. В 60-е годы были приняты попытки преодолеть эту «разноголосицу» путем создания универсального языка программирования.

Первым в этом направлении стал PL/1 (Program Language One), разработанный фирмой IBM в 1967 году. Данный язык претендовал на возможность решать любые задачи: вычислительные, обработки текстов, накопления и поиска информации. Однако он оказался очень сложным, транслятор с него – недостаточно оптимальным и содержал ряд не выявленных ошибок.

Но линия на универсализацию языков была поддержана. Старые языки были Усовершенствованы в универсальные варианты: Algol-68 (1968 г.), FORTRAN -77. Подразумевалось, что подобные языки будут развиваться и усовершенствоваться, станут вытеснять все остальные. Но ни одна из этих попыток не увенчалась успехом.

Язык LISP появился в 1965 году. Основным в нем служит понятие рекурсивно определенных функций. Поскольку доказано, что любой алгоритм может быть описан с помощью некоторого набора рекурсивных функций, то LISP по сути является универсальным языком. С его помощью ПК может моделировать достаточно сложные процессы, в частности – интеллектуальную деятельность людей.

Prolog разработан во Франции в 1972 году для решения проблем «искусственного интеллекта». Prolog позволяет в формальном виде описывать различные утверждения, логику рассуждений и заставляет ПК давать ответы на заданные вопросы.

Значительным событием в истории языков программирования стало создание в 1971 году языка Pascal. Его автор – швейцарский ученый Никлаус Вирт. Вирт назвал его в честь великого французского математика и религиозного философа XVII века Блеза Паскаля, который изобрел первое суммирующее устройство, именно поэтому новому языку было присвоено его имя. Этот язык изначально разрабатывался как учебный язык структурного программирования, и, действительно, сейчас он является одним из основных языков обучения программированию в школах и вузах.

В 1975 году два события стали вехами в истории программирования – Билл Гейтс и Пол Аллен заявили о себе, разработав свою версию Basic, а Вирт и Йенсен выпустили классическое описание языка «Pascal User Manual and Report».

Не менее впечатляющей, в том числе и финансовой, удачи добился Филип Кан, француз, разработавший в 1983 году систему Turbo-Pascal. Суть его идеи состояла в соединении последовательных этапов обработки программы – компиляции, редактирования связей, отладки и диагностики ошибок – в едином интерфейсе. Turbo-Pascal – это не только язык и транслятор с него, но еще и операционная оболочка, позволяющая пользователю удобно работать на Pascal. Этот язык вышел за рамки учебного предназначения и стал языком профессионального программирования с универсальными возможностями. В силу названных достоинств Pascal стал источником многих современных языков программирования. С тех пор появилось несколько версий Turbo-Pascal.

Фирма Borland/Inprise завершила линейку продуктов Turbo-Pascal и перешла к выпуску системы визуальной разработки для Windows – Delphi.

Большой отпечаток на современное программирование наложил язык С (первая версия – 1972 год), являющийся очень популярным в середе разработчиков систем программного обеспечения (включая операционные системы). Этот язык создавался как инструментальный язык для создания операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си объединяет в себе как черты языка высокого уровня, так и машинно-ориентированного языка, допуская программиста ко всем машинным ресурсам, чего не обеспечивают такие языки как Basic и Pascal.

Период с конца 60-х до начала 80-х годов характеризуется бурным ростом числа различных языков программирования, который сопровождался кризисом программного обеспечения. В январе 1975 года Пентагон решил навести порядок в хаосе трансляторов и учредил комитет, которому было предписано создать один универсальный язык. В мае 1979 года был объявлен победитель – группа ученых во главе с Жаном Ишбиа. Победивший язык назвали Ada, в честь Августы Ады Лавлейс. Этот язык предназначен для создания и многолетнего сопровождения больших программных систем, допускает возможность параллельной обработки, управления процессами в реальном времени. Много лет программное обеспечение строилось на основе операционных и процедурных языков, таких как FORTRAN, Basic, Pascal, Ada, C. По мере эволюции языков программирования широкое распространение получили и другие, принципиально иные языки программирования. [4]

1.3. История развития среды для разработки программ

История развития операционных сред непосредственно связана с историей развития вычислительной техники и базового программного обеспечение – операционных систем.

Кардинальные изменения в сфере технологий были связаны с использованием алфавитно-цифровых, а затем и графических дисплеев, разработкой операционной IBM OS/360, изобретением микропроцессоров, появлению персональных ЭВМ, распространением Интернета.

Изменялся способ общения программиста с ЭВМ. Первые компьютеры вообще не имели базового программного обеспечения. Программа могла вводиться вручную с пульта, а впоследствии с помощью перфолент и перфокарт.

Под операционной средой понималась совокупность компьютерных программ, обеспечивающая оператору возможность управлять вычислительными процессами и файлами.

В начале 70-х годов – время массового перехода на языки программирования, появление операционных систем первого поколения. По мере возрастания мощности ЭВМ стал возможным коллективный доступ к ее ресурсам, и дисплей стал инструментом программиста.

Несмотря на развитие способов общения с ЭВМ для программиста неизменным оставался основной цикл разработки и отладки программ: редактирование программы – компиляция – сборка – выполнение программы – анализ ошибок – редактирование. Этот цикл всегда надо иметь в виду при оценке эффективности операционной среды. [11]