Файл: «Классификация языков программирования высокого уровня».pdf

Введение

Актуальность исследования определяется тем, что работая с более усовершенствованными программами, будущему программисту необходимо владеть базовыми навыками программирования. В современном мире продукт деятельности программистов используется во многих сферах общества.

Степень разработанности темы определяется существованием достаточного количества актуальных научных и публицистических материалов, в которых рассматривается программирование в целом. В последнее время, программированию уделяется все большее внимание. Среди русских ученых этой темы занимались: Артемов И.Л., Жданова Ю.С., Немнюгин С.Березин Н.А., Роганов Е.А., Вострикова З.П. и др. Среди зарубежных ученых это: Перри Г., Корнелл Г., Хорстманн Кей С., Дейтел Х. и др.

Цель: изучить языки программирования высокого уровня.

Задачи:

• Определить понятия языков программирования
• Изучить классификацию языков программирования высокого уровня
• Рассмотреть машинно-независимые и машинно-ориентированные языки
• Рассмотреть объектно-ориентированные и декларативные языки
• Изучить логические и функциональные языки

Объект работы: языки программирования высокого уровня

Предмет работы: классификация языков программирования высокого уровня

Глава 1. Сущность языков программирования

Понятие языков в программировании

Первые компьютеры программировались совсем не так, как современные. Для их программирования требовалось значительно больше усилий. В память первых компьютеров программы не заносились-там хранились только данные. Концепция программирования совершенно отличалась от нынешней, поскольку программа «вшивалась» в компьютер. Программы генерации и обработки данных физически монтировались в компьютер соответствующими специалистами. Первые программисты никогда не слышали понятий «клавиатура», «редактор» или «компилятор». Программирование таких компьютеров было крайне сложным. Для внесения изменений «программист» должен был осуществить перекоммутацию проводов. Так приходилось работать до тех пор, пока человек по имени Джон фон Нейман не предложил концепцию совместного использования программ. Он продемонстрировал, что программа может храниться в памяти вместе с данными. После этого программы стали хранить в памяти, а не с помощью аппаратной коммутации, что позволило очень быстро изменять их. Такой прорыв был очень важным во всей истории компьютеров. Эта концепция используется и в современных машинах. [1, с.59]

Язык машинных кодов и язык ассамблера-называются языками программирование низкого уровня. [1, с.60]

Ассемблер-вспомогательная программа в составе операционной системы для автоматического перевода исходой программы, подлежащее выполнение на ЭВМ, на машинный язык. Один из видов транслятора. [43, с.27]

Машинный язык-это шестнадцатеричный программный код, который понимает и может выполнять процессор компьютера. [20, с.387]

Для перевода ассемблера в машинные коды не требуется специальных средств, поскольку каждая инструкция ассемблера один в один соответствует машинному коду (хотя одна машинная команда может занимать в памяти более одного байта). Языки низкого уровня в настоящее время используются редко благодаря преимуществам и эффективности языков высокого уровня (например, C++ и Visual Basic).

Программирование в машинных кодах является сложным для восприятия. Современные коды машинного уровня более эффективны. Языки программирования высокого уровня позволяют избежать сложностей языков низкого уровня. После того как появился ассемблер, использование компьютеров значительно расширилось. С началом широкомасштабного использования компьютеров возникла потребность в написании более сложных приложений. Использование машинных кодов и ассемблера становилось неэффективным и не соответствовало обороту компаний. Были разработаны языки высокого уровня, что сравнимо с добавлением еще одного слоя между разработчиком и аппаратной частью компьютера. Наличие дополнительного слоя подразумевает, что для перевода языка более высокого уровня в машинный код компьютеру придется выполнить еще больше работы, но разработчик будет освобожден от работы на низком машинном уровне. Двумя первыми языками высокого уровня были Fortran и Cobol. [1, с.60-61]

Языки высокого уровня-это язык программирования, характеризующийся высоким уровнем об общении понятии, соответствующих некоторой области применения и позволяющий лаконично и емко определять задания для вычислительной машины в терминах, близких к использованию профессиональной деятельности людей. [20, с.588-589]

К языкам высокого уровня относятся: Фортран, Бейсик, Паскаль, С,С++, Visual Basic,Delphi,Java, Пролог и Лисп. [28, с.15]

1.2 Классификация языков программирования высокого уровня

Язык программирования представляет собой стандартизированное средство коммуникации для сообщения компьютеру команд на выполнение конкретных задач. Языки программирования являются искусственными языками, в которых синтаксис и семантика строго определены. Поэтому при применении их по назначению они не допускают свободного толкования выражения, характерного для естественного языка. Язык программирования-это формальный язык описания данных с целью их обработки на компьютере. [20, с.590]

Язык программирования-это формальный язык описания данных (информации) с целью их обработки на вычислительной машине. [43, с.131]

Таблица №1

Общая классификация языков программирования

Таблица составлена по книге автора Г. Р. Кадырова “Основы алгоритмизации и программирования» [28, с.19 ]

К языкам высшего уровня относятся процедурные языки, но только пункт «Высокого уровня». Ассемблер к языкам высокого уровня не относится.

К языкам программирования высшего уровня относятся непроцедурные языки. В непроцедурные языки включаются объектно-ориентированные и декларативные языки.

Программирование, в основу которого положено понятие объекта.

Объект-это элемент программирования, объединяющий в себе
как данные, так и действия над ними.

Объектно-ориентированное программирование позволяет упростить
программирование, сделать его более естественным; характеризуется
тремя основными свойствами: инкапсуляцией, наследованием и полиморфизмом.

Объект является неотъемлемым элементом процедурно-ориентированных языков программирования, например Visual Basic, Delphi, C++, Си. [45, с.127]

Декларативный язык-это язык программирования, в котором программист описывает факты, касающееся некоторые предметной области (т.е. формулирует прикладную задачу), оставляя интерпретатору языка самостоятельно вывести из них соответствующие заключения. Программист использует этот язык для описания набора фактов и связей так, что пользователь в соответствии с возникшей необходимостью может дать указание системе выдать определённый результат. [20, с.298-299]

Первыми двумя языками высокого уровня были Fortan и Cobol. [1, с.61]. После того как Fortan и Cobol продвинулись вперед компьютерная индустрия уже не останавливалась. [1, с.65]

Вывод первой главы

Для того чтобы стать хорошим программистом необходимо понимать внутреннюю работу техники. Только после изучения составляющего корпуса можно добиться хороших результатов в разработке программы. Языки высокого уровня предполагают более простой способ научить технику делать то, что от него требуется. Языки программирования высокого уровня облегчают программирование поскольку они ближе к разговорному. Языки программирования высшего уровня позволяют обойти все сложности языков низкого уровня.

Глава 2. Процедурные языки

2.1 Высокий уровень, машинно-независимый

К машинно-независимым языкам высокого уровня относят: Фортран, Бейсик, Паскаль.

Одним из алгоритмических языков, получивших в настоящее время наибольшее распространение, яв­ляется фортран (Mathematical. FORmula TRANslating System). Этот язык был разработан сотрудниками фирмы IBM (США) в 1954-1956 годах для маши­ны IBM 704. В первом документе, посвященном форт­рану и выпущенном в ноябре 1954 года, было сказано: «Система трансляции математических формул, со­кращенно фортран, будет состоять из большего коли­чества программ, позволяющих IBM 704 воспринимать сжатую формулировку задачи в терминах математи­ческих обозначений и составлять автоматически вы­сокоэффективную программу для решения задачи». [5, с.9]

Фортран построен на базе английского языка. По­этому все выражения Фортрана, слова языка, назва­ния переменных составлены исключительно из букв ла­тинского алфавита. [6, с.14]

В приложении №1 «Допустимые символы фортрана» отображены буквы, цифры и знаки, которые разрешаются при записи предложений (операторов).

В фортране не различают строчные и прописные буквы, и поэтому принято пользоваться только про­писными буквами. [5, с.12]

Все специальные слова языка Фортран являются ключевыми. Они могут использоваться в составе предложений или операторов языка, но допускает­ся и произвольное их применение. [7,с.9] В приложении №2 «Основные ключевые слова языка Фортран» отображена таблица-перечень ключевых слов.

Предложения в машинных языках обычно называют операторами. Каждое предложение-оператор есть законченная ин­струкция, программа действий для машины.

Простейшим и наиболее употребимым оператором является оператор присваивания. Он позволяет при­своить переменной результат вычисления выражения. Запись этого оператора имеет вид:

А=Е

где А-идентификатор, Е-арифметическое выра­жение. [5, с.20]

При программировании арифметических выражений следует помнить о при­оритетах операций. Приоритет операций определяет порядок их выполне­ния. Первыми выполняются унарные операции (возведение в степень и т. п.). Затем арифметические операции умножения и деления, они счита­ются равноприоритетными. Далее выполняются операции сложения и вычи­тания, тоже равноприоритетные. Если подряд идут несколько операций с одинаковыми приоритетами, они выполняются слева направо, по очереди. Исключение составляет операция возведения в степень. Несколько идущих подряд операций возведения в степень выполняются справа налево.

Порядок выполнения операций может быть изменен с помощью круглых скобок. При наличии в арифметическом выражении круглых скобок первыми будут выполняться операции в круглых скобках, начиная с самых внутрен­них. [7, с.27-28]

В СИ-программах операция присваивания помимо выполнения пересылки еще приобретает и значение равное присваиваемому. [8, с.39]

Так что в СИ можно одним предложением выполнить несколько операций присваивания:

float x,y,z,t;

x=y=z=t=10;

Оператор присваивания выполняется справа налево. [8,с.39]

Логическое выражение является совокупностью логических переменных, объединенных знаками логических операций. [20,с.285]

Оператор if...then...end if называется условным оператором.

Логическое выражение принимает одно из двух возможных значений — "истина" или "ложь". Часто в роли логиче­ского выражения выступает какое-то условие, которое может выполняться либо нет. Условный оператор IF...THEN...ELSE...END IF

Оператор if...then...else...end if является полной версией условного опера­тора. Условные операторы можно вкладывать друг в друга, программируя таким образом сложные (многовариантные) ветвления.

Оператор SELECT. Для ситуаций, где имеется несколько (три и более) альтернатив, больше подходит оператор select case. Этот оператор реализует многовариантное ветвление, называется оператором выбора.

Оператор цикла со счетчиком DO...END DO.Оператор цикла является важнейшим оператором и имеется в большинстве современных языков программирования. Цикл позволяет многократно вы­полнить некоторое множество действий, задаваемых операторами, состав­ляющими его тело.

Оператор цикла с предусловием DO WHILE...END DO. При выполнении этого оператора вначале вычисляется значение логиче­ского выражения в круглых скобках. [7, с.30-34]

Язык Фортран – старейший и сегодня активно используемый в решении задач математической ориентации язык. Является классическим языком для программирования на ЭВМ математических и инженерных задач. [28,с.19]

Вторым языком, который я разберу в этой главе будет язык Бейсик.

Бейсик (BASIC) – это сокращение английских слов Beginners Allpurpouse Symbolic Instraction Code, что в переводе означает «многоцелевой язык символических инструкций для начинающих». Он был разработан профессорами Дартмутского колледжа (США) Т. Куртцем и Дж. Кемени в 1965 году для обучения студентов, незнакомых с вычислительной техникой. Этот язык, благодаря простоте, стал очень популярным. Особенно его популярность повысилась с появлением персональных компьютеров, где он стал одним из основных языков программирования. [10,с.51]