Файл: Современные языки программирования (Языки программирования и их парадигмы).pdf

Введение

Связь между языком, на котором мы думаем, программируем, и задачами и решениями, которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка. Язык предоставляет программисту набор концептуальных инструментов, если они не отвечают задаче, то их просто игнорируют. Хорошее проектирование и отсутствие ошибок не может гарантироваться чисто за счет языковых средств. Сегодня практически все программы создаются с помощью языков программирования.

Неотъемлемая часть современных ЭВМ–системы программного обеспечения, являющиеся логическим продолжением логических средств ЭВМ, расширяющим возможности аппаратуры и сферу их использования. Основное назначение программного обеспечения–повышение эффективности труда пользователя, а также увеличение пропускной способности ЭВМ посредством сокращения времени и затрат на подготовку и выполнение программ.

Другой важной особенностью языкотворчества последних десятилетий можно считать прекращение попыток создания "универсального" языка программирования, призванного объединить в себе все последние достижения в области разработки языков (из попыток 60-х - 70-х годов можно вспомнить Алгол, PL/1 или Аду). Крупные "языковые" проекты безвозвратно ушли в прошлое вместе с порожденными ими языками.

Наконец, появление персонального компьютера и ОС с графическим интерфейсом (прежде всего MacOS и Windows) переместило внимание разработчиков программного обеспечения из сферы языков программирования в другие области средств разработки ПО, такие, как визуальное или объектно-ориентированное программирование, сетевые протоколы или модели баз данных. Программист сегодня использует в качестве инструмента не столько язык, сколько конкретную систему программирования (например, Delphi), а какой язык является для нее базовым, не так уж важно.

Актуальность темы выбранной мною состоит в том, что интерес к языкам программирования снизился,а круг используемых языков стабилизировался. В некотором смысле можно считать, что в области языков программирования "все сказано" и развитие средств разработки ПО пойдет дальше другими путями.Наступил удачный момент для анализа современных языков программирования и выяснения достигнутых практических результатов.

Цель работы — разобрать некоторые основные современные языки программирования такие как Python, С и его разновидности,Visual Basic,Java и JavaScript и их особенности.

Задачи:

1.Выбрать наиболее подходящий для разработки язык программирования.

2.Разобрать реализацию языков программирования,системы программирования и их составляющие.

Глава 1. Языки программирования и их парадигмы

Язык программирования – формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, определяющих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (обычно – ЭВМ) под её управлением. Наверное, нет такого программиста, который не хотел бы создать свой собственный язык программирования: самый быстрый и надежный, самый удобный и простой. Именно поэтому за всю свою «компьютерную» историю человек придумал множество самых разных языков программирования. Одни из них послужив своим создателям, канули в «лету», другие, получив признание программистов всего мира, существуют до сих пор. Но тщеславие программистов не единственная причина возникновения новых языков программирования. Время не стоит на месте, развивается и наука и технологии, то, что ещё вчера казалось пределом научно–технического прогресса, сегодня уже вчерашний день.

В настоящее время перед программистами ставятся задачи по созданию систем обработки и хранения информации, которые ещё двадцать лет назад казались невозможными. Появляются устройства и технологии, требующие принципиально новых подходов к программированию. Развитие Интернета предоставляет новые, ещё до конца не освоенные возможности по созданию распределённых сетевых технологий.

Всё это служит благодатной почвой для создания новых языков программирования, отвечающих всем современным задачам, использующих новые принципы программирования и позволяющих решать актуальные проблемы.

Не смотря на огромное множество языков программирования, лишь немногие из них получили широкую известность и признание программистов. Для того, что бы определить самые популярные языки программирования воспользуемся данными голландской компании «TIOBE Software BV» в первую очередь известной своим регулярно рассчитываемым рейтингом популярности языков программирования. Несмотря на многолетние споры, относительно качества и достоверности рейтинга, других источников позволяющих хоть как-то оценить тенденции в развитии языков программирования на сегодняшний день нет.

По данным компании «TIOBE Software BV» десять самых популярных языков программирования на январь 2017 года представлены в таблице 1.

Таблица 1

Рейтинг языков программирования

Все эти языки программирования, безусловно, очень разные. Каждый из них имеет своё собственное назначение, подчас уникальную среду разработки, и конечно свой синтаксис и семантику.

Сравнение языков программирования между собой, по их возможностям, по способам реализации и даже сложности освоения, задача очень сложная. Оценить удобство тех или иных семантических конструкций возможно только на реальных примерах и для каждого языка программирования можно найти задачу, для которой он подходит лучше, чем все остальные. Зачастую подобные сравнения выливаются в настоящие «войну» между сообществами программистов. Каждая из сторон защищает «свой» язык программировании и никак не принимает доводы другой стороны. Как правило, такие «войны» заканчиваются «ничьей» или не заканчиваются вовсе.

Однако, рассмотрение языков программирования по общим для них всех концепциям, позволяет судить о развитии программирования в целом. О том, какие задачи наиболее актуальны, какими методами они решаются, и какие подходы для этого используются.

1.1. История развития языков программирования

Программа – алгоритм, записанный на языке программирования. Программа – последовательность операторов языка. Языки программирования – искусственные языки, строго формализованные; существует правила записи операторов языка – синтаксис языка.

1. Машинный язык (40-50 годы XX в.).

Программы на машинном языке – очень длинные последовательности единиц и нулей, являлись машинно зависимыми, т.е. для каждой ЭВМ необходимо было составлять свою программу.

1. Ассемблер (начало 50-ых годов XX в.).

Вместо 1 и 0 программисты теперь могли пользоваться операторами (MOV, ADD, SUB и т.д.), которые похожи на английские слова. Программы на ассемблере также являются машинно-зависимыми. Для преобразования в машинный код использовался компилятор (спец. программа – переводчик в машинный код).

1. Первые языки программирования высокого уровня.

С середины 50-ых гг. XX в. начали создавать первые языки программирования высокого уровня (high-level language). Эти языки были Машино независимыми (не привязаны к опред. типу ЭВМ). Но для каждого языка были разработаны собственные компиляторы.

Примеры таких языков: FORTRAN (FORmula TRANslator; 1954) предназначен для научных и технических расчетов; COBOL (1959) был предназначен в основном для коммерческих приложений (обрабатывал большие объемы нечисловых данных) – Common Business-Oriented Language); язык BASIC (Beginner’s All Purpose Instuction Code – универсальный язык символьных инструкций для начинающих) (1964 г.)

1. Алгоритмические языки программирования.

С начала 80-ых г. XX в. начали создаваться языки программирования, которые позволили перейти к структурному программированию (использование операторов ветвления, выбора, цикла и практически отказ от частого использования операторов перехода (goto). К этим языкам относятся: язык Pascal (назван его создателем Никлаусом Виртом в честь великого физика Блеза Паскаля; 1970); язык Си, позволяющий быстро и эффективно создавать программный код (1971)

1. Языки объектно-ориентированного программирования

(90-ые г. XX в.). В основу этих языков положены программные объекты, которые объединяют данные и методы их обработки. В этих языках сохранялся алгоритмический стиль программирования. Для них были разработаны интегрированные среды программирования, позволяющие визуально конструировать графический интерфейс приложений:

язык С++ (1983) - продолжение алгоритм. языка Си;

язык Object Pascal (1989) был создан на основе языка Pascal. После создания среды программирования – Delphi (1995);

язык Visual Basic(1991) был создан корпорацией Microsoft на основе языка Qbasic (1975) для разработки приложений с графическим интерфейсом в среде ОС Windows.

1. Языки программирования для компьютерных сетей.

В 90-ые годы XX в. в связи с бурным развитием Интернета были созданы языки, обеспечивающие межплатформенную совместимость. На подключенных к Интернету компьютерах с различными ОС (Windows, Linux, Mac OS и др.) могли выполняться одни и те же программы. Исходная программа компилируется в промежуточный код, который исполняется на компьютере встроенной в браузер виртуальной машиной:

язык Java - объектно-ориентированный язык был разработан фирмой Sun Microsystems для создания сетевого программного обеспечения (1995);

язык JavaScript – язык сценариев Web-страниц (компания Netscape). (1995)

1. Языки программирования на платформе .NET.

Интегрированная среда программирования Visual Studio .Net, разработанная корпорацией Microsoft, позволяет создавать приложения на различных языках объектно-ориентированного программирования, в том числе:

на языке Visual Basic .Net ( на основе Visual Basic) - 2003 г.;

на языке Visual C# (С-шарп) – на основе языков С++ и J – 2003 г.;

на языке Visual J# (J-шарп) – на основе Java и JavaScript – 2003 г.; [10]

1.2. Парадигмы программирования

Парадигма (от греч. παράδειγμα, «пример, модель, образец») – набор теорий, стандартов и методов, которые совместно представляют собой способ организации научного знания.

Парадигма программирования – это совокупность идей и понятий, определяющая стиль написания программ,а так же модель или подход к решению проблемы.Парадигма, в первую очередь, определяется базовой программной единицей и самим принципом достижения модульности программы. В качестве этой единицы выступают определение, действие, правило, диаграмма переходов и др. сущности. Парадигма программирования определяет то, в каких терминах программист описывает логику программы. Например, как последовательность действий, в виде выражения и множества определений функций, рассматривать программу как набор взаимодействующих объектов.

Важно отметить, что парадигма программирования не определяется однозначно языком программирования – многие современные языки программирования являются мультипарадигменными, то есть допускают использование различных парадигм.

На сегодняшний день самые известные модели программирования:

– Императивная

Процедурное программирование

– Декларативная

Функциональное программирование

Логическое программирование

– Структурная

Модульное программирование

Объектно-ориентированное программирование

– Метапрограммирование

Генерация кода

Самомодифицирующийся код

Рассмотрим эти модели подробнее.[4]

Императивная модель – это парадигма программирования, характеризующаяся принципом последовательного изменения состояния вычислителя пошаговым образом. При этом управление изменениями полностью определено и полностью контролируемо.