Вопрос 28

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования. К наиболее распространённым утверждениям, признаваемым большинством разработчиков, относятся следующие:

• Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

• Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Можно обобщить определение «языков программирования» — это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

• Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Вопрос 29

Неструктурные языки (широко использовались 40-е годы)

Преимущества

• Оптимизация программы под аппаратную архитектуру.

• Как следствие, обеспечение высокой эффективности вычислений.

Недостатки

• Для каждого типа вычислительной машины должен был быть написан свой вариант исходного кода.

Применение

• Быстрые численные расчеты

• Создание драйверов устройств

Примеры языков: Ассемблеры.

Директивные (структурные) языки (появились в 50-е годы)

Преимущества

• Повторное использование ранее написанных блоков кода.

• Высокая степень независимости программы от типа вычислительной машины.

• Повышение эффективности труда разработчиков, в том числе и за счет абстрагирования от конкретных деталей аппаратного обеспечения.

Недостатки

• Некоторая потеря в скорости вычислений.

Применение

• Создание операционных систем и системных программ.

• Разработка небольших пользовательских приложений.

• Научные расчеты.

Примеры языков: FORTRAN, C, Pascal.

Декларативные (функциональные и логические) языки (зародились в 60-е годы)

Особенность

• Программный код на декларативном языке программирования представляет собой описание действий, которые можно осуществлять, а не последовательный набор команд.

Преимущества

• Легче формализуется математическими средствами.

• Как следствие, программы проще тестировать, т.е. проверять на наличие ошибок.

• Высокая степень абстракции.

Недостатки

• Снижение скорости работы программы.

Применение

• Доказательство теорем.

• Возможность обработки разнородных данных.

a) Функциональные языки

Особенность

• Программу на функциональном языке можно представить как функцию с одним или несколькими аргументами.

Преимущества

• Автоматическое динамическое распределение памяти компьютера для хранения данных.

• Программист получает возможность абстрагироваться от представления данных и других рутинных операциях и сосредоточиться на предметной области.

Недостатки

• Нелинейная структура программы, следовательно, такое программирование сложно для понимания.

• Относительно невысокая эффективность вычислений.

Применение

• Обработка рекурсивных структур данных.

• Обработка символьной информации.

Примеры языков: Haskell.

b) Логические языки

Особенность

• Программа представляет собой совокупность правил или логических высказываний.

• В программе могут быть логические причинно-следственные связи.

Преимущества

• Возможность откатов, т.е. возвращения к предыдущей подцели при отрицательном результате одного из вариантов в процессе поиска решения. Это избавляет от необходимости поиска решения путем полного перебора вариантов и увеличивает эффективность реализации.

Недостатки

• Узкий класс решаемых задач.

Применение

• Эмуляция искусственного интеллекта.

• Разработка экспертных систем.

Примеры языков: Prolog.

Объектно-ориентированные языки

Особенности

• Программа представляет собой описание объектов, их свойств (или атрибутов), классов и отношений между ними, способов взаимодействия.

Преимущества

• Смысловая близость к предметной области любой структуры и назначения. Механизм наследования свойств и методов позволяет строить производные понятия на основе базовых, создавая тем самым модели предметной области.

• Использование ранее созданных библиотек классов позволяет сэкономить время при разработке новых программных продуктов.

• Полиморфизм, заложенный в ООП, обеспечивает гибкость и универсальность программного обеспечения.

• Удобство разработки ПО группой лиц.

Недостатки

• Сложность полной формализации реального мира создает в дальнейшем трудности тестирования созданного ПО.

Применение

• Разработка больших пользовательских приложений.

Примеры языков (большинство современных языков программирования поддерживают концепцию объектно-ориентированного программирования): C++, Python.

Языки сценариев

Особенности

• Программа представляет собой совокупность возможных сценариев обработки данных. Выбор конкретного сценария зависит от наступления того или иного события.

Преимущества

• Основные достоинства данного класса языков программирования унаследованы от объектно-ориентированных языков.

• Легкость использования с инструментальными средствами автоматизированного проектирования и быстрого создания ПО.

Недостатки

• Сложность тестирования.

• Большое количество вариантов, которые требуется предусмотреть.

• Большая вероятность побочных эффектов.

Применение

• Интернет технологии

Примеры языков: JavaScript, Python, PHP.