Процедурное (императивное) программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ. Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в императивном программировании. Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту определять каждый шаг в процессе решения задачи. Особенность таких языков программирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом. Императивное программирование наиболее пригодно для реализации небольших подзадач, где очень важна скорость исполнения на современных компьютерах.

К процедурным языкам программирования относятся: Ada, Basic (версии, начиная с Quick Basic до появления Visual Basic), Си, КОБОЛ, Фортран, Модула- 2, Pascal, ПЛ/1, Рапира, REXX.

Структурное программирование - методология разработки программного обеспечения в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков построенных из трёх типов базовых конструкций: последовательного выполнения, ветвления и цикла.

Объектно-ориентированное программирование - это методология программирования, которая основана на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является реализацией определенного класса (типа данных особого вида), а классы образуют иерархию, основанную на принципах наследования.

Под объектами понимается объединение данных и обрабатывающих их процедур в единое целое. Объекты могут обмениваться между собой сообщениями. При получении объектом сообщения запускается соответствующий ему обработчик, иначе называемый методом . У объекта есть ассоциативный контейнер, который позволяет получить по сообщению его метод для его обработки. Кроме этого, у объекта есть объект-предок. Если метод для обработки сообщения не найден, сообщение будет перенаправлено объекту-предку. Эту структуру в целом (таблица обработчиков + предки) из соображений эффективности выделяют в отдельный объект, называемый классом данного объекта. У самого объекта будет ссылка на объект, представляющий его класс. Объекты взаимодействуют исключительно через посылку сообщений друг другу.

Важно выделить следующие три основные свойства объектов.

Инкапсуляция (защита данных) - механизм, который объединяет данные и методы, манипулирующие этими данными, и защищает и то и другое от внешнего вмешательства.

Наследование - это процесс, посредством которого один объект может наследовать свойства другого объекта и добавлять к ним черты, характерные только для него. Отношение "потомок-предок" на классах принято называть наследованием.

Полиморфизм - это свойство, которое дает возможность подмены объекта другим объектом со сходной структурой класса. Поэтому если в каком-либо сценарии взаимодействия объектов заменить произвольный объект другим, способным обрабатывать те же сообщения, сценарий так же будет реализуем.

Декларативное программирование . Особое внимание в декларативном программировании уделяется тому, что нужно сделать, а не тому, как это нужно сделать (в императивных языках). Здесь главным является точная формулировка задачи, а выбор и применение необходимого алгоритма для ее решения - проблема исполняющей системы, но не программиста. Например, веб-страницы на языке HTML декларативны, так как они описывают, что должна содержать страница, а не как отображать страницу на экране. Этот подход отличается от языков императивного программирования, требующих от программиста указывать алгоритм для исполнения.

Существуют две ветви декларативного программирования: функциональное, основанное на математическом понятии функции, которая не изменяет свое окружение, в отличие от функций в процедурных языках, допускающих побочные эффекты, и логическое, в котором программы выражены в виде формул математической логики, и компьютер для решения задачи пытается вывести логические следствия из них.

Логическое программирование основано на математической логике. Но самым известным языком логического программирования является ПРОЛОГ (Prolog). Программа на языке ПРОЛОГ содержит две составные части: факты и правила. Факты представляют собой данные, с которыми оперирует программа, а совокупность фактов составляет базу данных ПРОЛОГа, которая, по сути, является реляционной базой данных. Основная операция, выполняемая над данными, - это операция сопоставления, называемая также операцией унификации или согласования.

Как и для других декларативных языков, при работе с ним программист описывает ситуацию (правила и факты) и формулирует цель (запрос), позволяя интерпретатору ПРОЛОГа найти для него решение задачи. Под интерпретатором ПРОЛОГа понимается механизм решения задачи при помощи языка ПРОЛОГ. Программа на языке ПРОЛОГ представляет собой набор фактов и (возможно) правил. Если программа содержит только факты, то ее называют база данных. Если она содержит еще и правила, то часто используют термин база знаний.

В отличие от программ, составленных на языках процедурного типа, предписывающих последовательность шагов, которые должен выполнять компьютер для решения задачи, на ПРОЛОГе программист описывает факты, правила, отношения между ними, а также запросы по проблеме. Самое характерное применение ПРОЛОГа - это экспертные системы.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое программа? Что понимают под исполнителем?

2. Что представляет собой машинный код?

3. Что такое транслятор? Перечислите типы трансляторов.

4. Как работает интерпретатор? В чем его достоинства?

5. В чем заключается достоинство компиляторов?

6. Какие компоненты входят в состав интегрированной системы программирования?

7. Что понимается под структурой данных, какова классификация структуры данных?

8. Что понимается под массивами данных и какие операции можно с ними производить?

9. Какие существуют алгоритмы сортировки массивов?

10. Каково назначение подпрограмм?

11. Для чего нужна библиотека подпрограмм?

12. Какие существуют виды программирования?

Литература

1. Ставровский А.Б., Карнаух Т.А. Первые шаги к программированию. Самоучитель. - М.: Вильямс, 2006. - 400 с.

2. Окулов С. Основы программирования Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2008. - 383 с.

3. Канцедал С.А. Основы алгоритмизации и программирования. - М.: Форум, 2008. - 351 с.

4. httn//www myfreesoft ru/default-windows-nroprams html - стандартные программы Windows

5. httn//khni-iin mink kharkiv edu/lihrary/datastr/hook/nrt01 html#lb11 - модели и структуры данных

6. httn://www.intuit.ru/denartment/se/nhmsu/11/3.html#sect5 - модели и структуры данных

7. http://inf.1sentemher.ru/2007/15/00.htm - энциклопедия учителя информатики

8. http://www.delnhi.int.ru/articles/119/ - подпрограммы.

9. httn//inroc ru/narallel-nroPramminP/lection-5/ - сортировка кучей.

Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими при различных обстоятельствах.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. 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 . Среди общиx мест, признаваемых большинством разработчиков, находятся 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 компьютеру, в то время как естественные языки используются лишь для общения людей между собой. В принципе, 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.

3. Этапы решения задачи на ЭВМ.

Наиболее эффективное применение ВТ нашла при проведении трудоемких расчетов в научных исследованиях и инженерных расчетах. При решении задачи на ЭВМ основная роль все-таки принадлежит человеку. Машина лишь выполняет его задания по разработанной программе. роль человека и машины легко уяснить, если процесс решения задачи разбить на перечисленные ниже этапы.

Постановка задачи. Этот этап заключается в содержательной (физической) постановке задачи и определении конечных решений.

Построение математической модели. Модель должна правильно (адекватно) описывать основные законы физического процесса. Построение или выбор математической модели из существующих требует глубокого понимания проблемы и знания соответствующих разделов математики.

Разработка ЧМ. Поскольку ЭВМ может выполнять лишь простейшие операции, она «не понимает» постановки задачи, даже в математической формулировке. Для ее решения должен быть найден численный метод, позволяющий свести задачу к некоторому вычислительному алгоритму. В каждом конкретном случае необходимо выбрать подходящее решение из уже разработанных стандартных.

Разработка алгоритма. Процесс решения задачи(вычислительный процесс) записывается в виде последовательности элементарных арифметических и логических операций, приводящей к конечному результату и называемой алгоритмом решения задачи.

Программирование. Алгоритм решения задачи записывается на понятном машине языке в виде точно определенной последовательности операций - программы. Процесс обычно производится с помощью некоторого промежуточного языка, а ее трансляция осуществляется самой машиной и ее системой.

Оладка программы. Составленная программа содержит разного рода ошибки, неточности, описки. Отладка включает контроль программы, диагностику (поиск и определение содержания) ошибок, и их устранение. Программа испытывается на решении контрольных (тестовых) задач для получения уверенности в достоверности результатов.

Проведение расчетов. На этом этапе готовятся исходные данные для расчетов и проводится расчет по отлаженной программе. при этом для уменьшения ручного труда по обработке результатов можно широко использовать удобные формы выдачи результатов в виде текстовой и графической информации, в понятном для человека виде.

Анализ результатов. Результаты расчетов тщательно анализируются, оформляется научно-техническая документация.

4. Для чего нужны языки программирования

Процесс работы компьютера заключается в выполнении программы, то есть набора вполне определённых команд во вполне определённом порядке. Машинный вид команды, состоящий из нулей и единиц, указывает, какое именно действие должен выполнить центральный процессор. Значит, чтобы задать компьютеру последовательность действий, которые он должен выполнить, нужно задать последовательность двоичных кодов соответствующих команд. Программы в машинных кодах состоят из тысячи команд. Писать такие программы – занятие сложное и утомительное. Программист должен помнить комбинацию нулей и единиц двоичного кода каждой программы, а также двоичные коды адресов данных, используемых при её выполнении. Гораздо проще написать программу на каком-нибудь языке, более близком к естественному человеческому языку, а работу по переводу этой программы в машинные коды поручить компьютеру. Так возникли языки, предназначенные специально для написания программ, - языки программирования.

Имеется много различных языков программирования. Вообще-то для решения большинства задач можно использовать любой из них. Опытные программисты знают, какой язык лучше использовать для решения каждой конкретной задачи, так как каждый из языков имеет свои возможности, ориентацию на определённые типы задач, свой способ описания понятий и объектов, используемых при решении задач.

Всё множество языков программирования можно разделить на две группы: языки низкого уровня и языки высокого уровня.

К языкам низкого уровня относятся языки ассемблера (от англ. toassemble – собирать, компоновать). В языке ассемблера используются символьные обозначения команд, которые легко понятны и быстро запоминаются. Вместо последовательности двоичных кодов команд записываются их символьные обозначения, а вместо двоичных адресов данных, используемых при выполнении команды, - символьные имена этих данных, выбранные программистом. Иногда язык ассемблера называют мнемокодом или автокодом.

Большинство программистов пользуются для составления программ языками высокого уровня. Как и обычный человеческий язык, такой язык имеет свой алфавит – множество символов, используемых в языке. Из этих символов составляются так называемые ключевые слова языка. Каждое из ключевых слов выполняет свою функцию, так же как в привычном нам языке нам языке слова, составленные из букв алфавита данного языка, могут выполнять функции разных частей речи. Ключевые слова связываются друг с другом в предложения по определённым синтаксическим правилам языка. Каждое предложение определяет некоторую последовательность действий, которые должен выполнить компьютер.

Язык высокого уровня выполняет роль посредника между человеком и компьютером, позволяя человеку общаться с компьютером более привычным для человека способом. Часто такой язык помогает выбрать правильный метод решения задачи.

Перед тем как писать программу на языке высокого уровня, программист должен составить алгоритм решения задачи, то есть пошаговый план действий, который нужно выполнить для решения этой задачи. Поэтому языки, требующие предварительного составления алгоритма, часто называют алгоритмическими языками.

5. Какие существуют языки программирования

1.1 Фортран

Языки программирования стали появляться уже с середины 50-х годов. Одним из первых языков такого типа стал язык Фортран (англ. FORTRAN от FORmulaTRANslator – переводчик формул), разработанный в 1957 году. Фортран применяется для описания алгоритма решения научно-технических задач с помощью ЦВМ. Так же, как и первые вычислительные машины, этот язык предназначался, в основном, для проведения естественно-научных и математических расчётов. В усовершенствованном виде этот язык сохранился до нашего времени. Среди современных языков высокого уровня он является одним из наиболее используемых при проведении научных исследований. Наиболее распространены варианты Фортран-II, Фортран-IV, EASICFortran и их обобщения.

1.2 Алгол

После Фортрана в 1958-1960 годах появился язык Алгол (Алгол-58, Алгол-60) (англ. ALGOL от ALGOrithmicLanguage – алгоритмический язык). Алгол был усовершенствован в 1964-1968 годах – Алгол-68. Алгол был разработан комитетом, в который входили европейские и американские учёные. Он относится к языкам высокого уровня (high-level language) и позволяет легко переводить алгебраические формулы в программные команды. Алгол был популярен в Европе, в том числе СССР, в то время как сравнимый с ним Фортран был распространен в США и Канаде. Алгол оказал заметное влияние на все разработанные позднее языки программирования, и, в частности, на язык Pascal. Этот язык так же, как и Фортран, предназначался для решения научно-технических задач. Кроме того, этот язык применялся как средство обучения основам программирования – искусства составления программ.

Обычно под понятием Алгол подразумевается язык Алгол-60 , в то время как Алгол-68 рассматривается как самостоятельный язык. Даже когда язык Алгол почти перестал использоваться для программирования, он ещё оставался официальным языком для публикации алгоритмов.

1.3 Кобол

В 1959 – 1960 годах был разработан язык Кобол (англ. COBOL от COmmom Business Oriented Language – общий язык, ориентированный на бизнес). Это язык программирования третьего поколения, предназначенный, в первую очередь, для разработки бизнес приложений. Также Кобол предназначался для решения экономических задач, обработки данных для банков, страховых компаний и других учреждений подобного рода. Разработчиком первого единого стандарта Кобола являлась Грейс Хоппер (бабушка Кобола ).

Кобол обычно критикуется за многословность и громоздкость, поскольку одной из целей создателей языка было максимально приблизить конструкции к английскому языку. (До сих пор Кобол считается языком программирования, на котором было написано больше всего строк кода). В то же время, Кобол имел прекрасные для своего времени средства для работы со структурами данных и файлами, что обеспечило ему долгую жизнь в бизнес приложениях, по крайней мере, в США.

1.4 Лисп

Почти одновременно с Коболом (1959 – 1960 гг.) в Массачусетском технологическом институте был создан язык Лисп (англ. LISP от LIStProcessing – обработка списков). Лисп основан на представлении программы системой линейных списков символов, которые притом являются основной структурой данных языка. Лисп считается вторым после Фортрана старейшим высокоуровневым языком программирования. Этот язык широко используется для обработки символьной информации и применяется для создания программного обеспечения, имитирующего деятельность человеческого мозга.

Любая программа на Лиспе состоит из последовательности выражений (форм). Результат работы программы состоит в вычислении этих выражений. Все выражения записываются в виде списков - одной из основных структур Лиспа, поэтому они могут легко быть созданы посредством самого языка. Это позволяет создавать программы, изменяющие другие программы или макросы, позволяющие существенно расширить возможности языка.

Основной смысл Лисп-программы "жизнь" в символьном пространстве: перемещение, творчество, запоминание, создание новых миров и т.д. Лисп как метафора мозга, символ, метафора сигнала: "Как происходит биологический анализ сигналов мозгом, как внешний фактор - физическое и химическое воздействие, являющееся для организма раздражителем превращается в биологически значимый сигнал, зачастую жизненно важный, определяющий все поведение человека или животного; и как происходит разделение разных сигналов на положительные, отрицательные и безразличные, индифферентные. Сигнал это уже интегративное понятие. Он представляет собой опознавательный знак группы, комплексных раздражителей, связанных между собой общей историей и причинно следственными отношениями. В этом комплексе, системе раздражителей, сигнальный стимул сам является также составляющим элементом и при иных обстоятельствах его роль может принадлежать другому стимулу из комплекса. В сигнале концентрируется весь прошлый опыт животного или человека.

1.5 Бейсик

В середине 60-х годов (1963 г.) в Дартмутском колледже (США) был создан язык Бейсик (англ. BASIC от Beginner’s Allpurpose Instruction Code – всецелевой символический код инструкций для начинающих). Со временем, когда стали появляться другие диалекты, этот «изначальный» диалект стали называть Dartmouth BASIC. Язык был основан частично на Фортран II и частично на Алгол-60, с добавлениями, делающими его удобным для работы в режиме разделения времени и, позднее, обработки текста и матричной арифметики. Первоначально Бейсик был реализован на мейнфрейме GE-265 с поддержкой множества терминалов. Вопреки распространённому убеждению, в момент своего появления это был компилируемый язык.

Бейсик был спроектирован так, чтобы студенты могли писать программы, используя терминалы с разделением времени. Он создавался как решение для проблем, связанных со сложностью более старых языков. Он предназначался для более «простых» пользователей, не столько заинтересованных в скорости программ, сколько просто в возможности использовать компьютер для решения своих задач. В силу простоты языка Бейсик многие начинающие программисты начинают с него свой путь в программировании.

1.6 Форт

В конце 60-х – начале 70-х годов появился язык Форт (англ. FOURTH – четвёртый). Этот язык стал применяться в задачах управления различными системами после того, как его автор Чарльз Мур написал на нём программу, предназначенную для управления радиотелескопом Аризонской обсерватории.

Ряд свойств, а именно интерактивность, гибкость и простота разработки делают Форт весьма привлекательным и эффективным языком в прикладных исследованиях и при создании инструментальных средств. Очевидными областями применения этого языка являются встраиваемые системы управления. Также находит применение при программировании компьютеров под управлением различных операционных систем.

1.7 Паскаль

Появившийся в 1972 году язык Паскаль был назван так в честь великого французского математика XVII века, изобретателя первой в мире арифметической машины Блеза Паскаля. Этот язык был создан швейцарским учёным, специалистом в области информатики Никлаусом Виртом как язык для обучения методам программирования. Паскаль – это язык программирования общего назначения.

Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного (процедурного) программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. По мнению Н. Вирта, язык должен способствовать дисциплинированию программирования, поэтому, наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис интуитивно понятен даже при первом знакомстве с языком.

Язык Паскаль учит не только тому, как правильно написать программу, но и тому, как правильно разработать метод решения задачи, подобрать способы представления и организации данных, используемых в задаче. С 1983 года язык Паскаль введён в учебные курсы информатики средних школ США.

1.8 Ада

В 1983 году под эгидой Министерства Обороны США был создан язык Ada. Язык замечателен тем, что очень много ошибок может быть выявлено на этапе компиляции. Кроме того, поддерживаются многие аспекты программирования, которые часто отдаются на откуп операционной системе (параллелизм, обработка исключений). В 1995 году был принят стандарт языка Ada 95, который развивает предыдущую версию, добавляя в нее объекно-ориентированность и исправляя некоторые неточности. Оба этих языка не получили широкого распространения вне военных и прочих крупномасштабных проектов (авиация, железнодорожные перевозки). Основной причиной является сложность освоения языка и достаточно громоздкий синтаксис.

Непосредственными предшественниками Ada являются Pascal и его производные, включая Euclid, Lis, Mesa, Modula и Sue. Были использованы некоторые концепции ALGOL-68, Simula, CLU и Alphard.

Разработчики Ada прежде всего беспокоились о:

· надежности и эксплуатационных качествах программ;

· программировании как разновидности человеческой деятельности;

· эффективности.

В табл. 1 приведены основные характеристики языка Ada с точки зрения объектного подхода.

Таблица 1. Ada.

1.9 Си

В настоящее время популярным среди программистов является язык Си (С – буква английского алфавита). Язык Си берёт своё начало от двух языков - BCPL и B. В 1967 году Мартин Ричардс разработал BCPL как язык для написания системного программного обеспечения и компиляторов. В 1970 году Кен Томпсон использовал В для создания ранних версий операционной системы UNIX на компьютере DEC PDP-7. Как в BCPL, так и в В переменные не разделялись на типы - каждое значение данных занимало одно слово в памяти и ответственность на различение, например, целых и действительных чисел целиком ложилась на плечи программиста.Язык Си был разработан (на основе В) Деннисом Ритчи из Bell Laboratories и впервые был реализован в 1972 году на компьютере DEC PDP-11. Известность Си получил в качестве языка ОС UNIX. Сегодня практически все основные операционные системы были написаны на Си или С++. По прошествии двух десятилетий Си имеется в наличии на большинстве компьютеров. Он не зависит от аппаратной части.В конце 70-х годов Си превратился в то, что мы называем «традиционный Си». В 1983 году Американским комитетом национальных стандартов в области компьютеров и обработкиинформации был учрежден единый стандарт этого языка. Этот язык имеет богатые средства, позволяет писать гибкие программы, использующие все возможности современных персональных компьютеров.

1.10 Пролог

Ещё один язык, который считается языком будущего, был создан в начале 70-х годов группой специалистов Марсельского университета. Это язык Пролог. Своё название он получил от слов «ПРОграммирование на языке ЛОГики». В основе этого языка лежат законы математической логики. Как и язык Лисп, Пролог применяется, в основном, при проведении исследований в области программной имитации деятельности мозга человека. В отличие от описанных выше языков, этот язык не является алгоритмическим. Он относится к так называемым дескриптивным (от англ. descriptive – описательный) – описательным языкам. Дескриптивный язык не требует от программиста разработки всех этапов выполнения задачи. Вместо этого, в соответствии с правилами такого языка, программист должен описать базу данных, соответствующую решаемой задаче, и набор вопросов, на которые нужно получить ответы, используя данные из этой базы.

В последние десятилетия в программировании возник и получил существенное развитие объектно-ориентированный подход. Это метод программирования, имитирующий реальную картину мира: информация, используемая для решения задачи, представляется в виде множества взаимодействующих объектов. Каждый из объектов имеет свои свойства и способы поведения. Взаимодействие объектов осуществляется при помощи передачи сообщений: каждый объект может получать сообщения от других объектов, запоминать информацию и обрабатывать её определённым способом и, в свою очередь, посылать сообщения. Так же, как и в реальном мире, объекты хранят свои свойства и поведение вместе, наследуя часть из них от родительских объектов.

Объектно-ориентированная идеология используется во всех современных программных продуктах, включая операционные системы.

Первый объектно-ориентированный язык Simula -67 был создан как средство моделирования работы различных приборов и механизмов. Большинство современных языков программирования – объектно-ориентированные. Среди них последние версии языка Turbo - Pascal , C ++, Ada и другие.

В настоящее время широко используются системы визуального программирования Visual Basic , Visual C ++, Delphi и другие. Они позволяют создавать сложные прикладные пакеты, обладающие простым и удобным пользовательским интерфейсом.

1.11 Java

С 1995 года стал широко распространяться новый объектно-ориентированный язык программирования Java, ориентированный на сети компьютеров и, прежде всего, на Internet. Синтаксис этого языка напоминает синтаксис языка C++, однако эти языки имеют мало общего. Java интерпретируемый язык: для него определены внутреннее представление (bytecode) и интерпретатор этого представления, которые уже сейчас реализованы на большинстве платформ. Интерпретатор упрощает отладку программ, написанных на языке Java, обеспечивает их переносимость на новые платформы и адаптируемость к новым окружениям. Он позволяет исключить влияние программ, написанных на языке Java, на другие программы и файлы, имеющиеся на новой платформе, и тем самым обеспечить безопасность при выполнении этих программ. Эти свойства языка Java позволяют использовать его как основной язык программирования для программ, распространяемых по сетям (в частности, по сети Internet).

1.12 Object Pascal

Object Pascal создавался сотрудниками компании Apple Computer (некоторые из которых были участниками проекта Smalltalk) совместно с Никлаусом Виртом (Niklaus Wirth), создателем языка Pascal. Object Pascal известен с 1986 года и является первым объектно-ориентированным языком программирования, который был включен в Macintosh Programmer"s Workshop (MPW), среду разработки для компьютеров Macintosh фирмы Apple.

В этом языке нет методов класса, переменных класса, множественного наследования и метаклассов. Эти механизмы исключены специально, чтобы сделать язык простым для изучения начинающими "объектными" программистами.

В табл. 2 приведены общие характеристики Object Pascal.

Таблица 2. Object Pascal.

В последние годы этот язык стал очень популярен благодаря системе Delphi фирмы Borland.

1.13 Система визуального объектно-ориентированного проектирования Delphi.

Появление Delphi не могло пройти незамеченным среди многочисленных пользователей компьютера. Оценки экспертов, изучающих возможности этого нового продукта фирмы Borland, обычно окрашены в восторженные тона. Основное достоинство Delphi состоит в том, что здесь реализованы идеи визуального программирования. Среда визуального программирования превращает процесс создания программы в приятное и легко понимаемое конструирование приложения из большого набора графических и структурных примитивов.

Система Delphi позволяет решать множество задач, в частности:

· Создавать законченные приложения для Windows самой различной направленности: от чисто вычислительных и логических, до графических и мультимедиа.

· Быстро создавать (даже начинающим программистам) профессионально выглядящий оконный интерфейс для любых приложений.

· Создавать мощные системы работы с локальными и удаленными базами данных

· Создавать справочные системы (файлы.hlp) для своих приложений и мн. др.

Delphi – чрезвычайно быстро развивающаяся система. Первая версия – Delphi 1.0 была выпущена в феврале 1995 г. А затем новые версии выпускались ежегодно.

Каждая последующая версия Delphi дополняла предыдущую.Большинство версий Delphi выпускается в нескольких вариантах: Standart – стандартном, Professional – профессиональном, Client/Server – клиент/сервер, Enterprise – разработка баз данных предметных областей. Различаются варианты в основном разным уровнем доступа к системам управления базами данных. Последние варианты - Client/Server и Enterprise, в этом отношении наиболее мощные.

Delphi - это комбинация нескольких важнейших технологий:

· Высокопроизводительный компилятор в машинный код

· Объектно-ориентированная модель компонент

· Визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов

· Масштабируемые средства для построения баз данных

Структура экрана в среде Delphi.

После вызова Delphi в Windows появляются несколько окон (рис 1.):

Главное окно,

Окно формы,

Окно инспектора объектов,

Окно дерева объектов,

Окно кода программы.

Рис1. Структура экрана в среде Delphi.

Рассмотрим расположенное в верхней части экрана графическое меню системы Delphi, составленное из пиктограмм.В левой части графического меню находится панель инструментов. Инструменты выполняют некоторые команды главного меню - такое дублирование часто практикуется в инструментальных средах.На этой панели есть, в частности, кнопка сохранения проекта на диске, кнопка открытия проекта, кнопка запуска программы на выполнение.

Следующая часть графического меню - палитра компонентов, устроенная в виде наборов пиктограмм. Совокупность наборов составляет библиотеку визуальных компонентов (VCL). Имеется несколько категорий компонентов, каждая из которых связана со своей закладкой. С помощью палитры компонентов мы будем создавать экземпляры компонентов (или объекты) в форме.

Для того чтобы разместить объект в форме, нужно "щелкнуть" на соответствующей кнопке палитры и затем щелкнуть внутри окна формы: в указанное место формы будет вставлен объект - экземпляр компонента выбранного типа.

Окно Object Inspector - это окно, отображающее свойства либо формы, либо размещенного на форме объекта. В нашем случае текущим компонентом является форма, поэтому на рисунке окно свойств показывает свойства формы.

Окно свойств имеет две закладки - Properties и Еvents, с помощью которых можно получить в окне строки (поля) для задания, соответственно, свойств компонента (т. е. объекта или формы) и его реакции на различные события. Свойство определяет атрибут компонента, например, размер кнопки или шрифт метки. Событие означает, например, такие действия, как щелчок мыши на кнопке или закрытие окна.

Окно дерева объектов появилось в версии 6 и предназначено для наглядного отображения связей между отдельными объектами, размещенными на активной форме или в активном модуле данных.

Окно кода программы предназначено для создания и редактирования текста программы. Первоначально оно содержит минимальный исходный текст.

Проекты Delphi. Проект Delphiсостоит изформ, модулей, установок параметров проекта, ресурсов и т.д.Вся эта информация размещается в файлах. Многие из этих файлов автоматически создаются Delphi, когда вы строите ваше приложение. Ресурсы, такие как битовые матрицы, пиктограммы и т.д., находятся в файлах, которые вы получаете из других источников или создаете при помощи многочисленных инструментов и редакторов ресурсов, имеющихся в вашем распоряжении. Кроме того, компилятор также создает файлы.

Создающиеся в процессе проектирования файлы показаны в табл. 3.

Главной частью приложения является файл проекта (.dpr), содержащий код на языке Object Pascal, с которого начинается выполнение программы и который обеспечивает инициализацию других модулей. Он создается и модифицируется Delphi автоматически в процессе разработки приложения. Имя, которое дается файлу проекта в процессе сохранения, становится именем исполняемого файла.

Файл проекта (.dpr)	Этот текстовый файл используется для хранения информации о формах и модулях. В нем содержатся операторы инициализации и запуска программ на выполнение
Файл модуля (.pas)	Каждой создаваемой вами форме соответствует текстовый файл модуля, используемый для хранения кода. Можно создавать модули, не связанные с формами. Многие из функций и процедур Delphi хранятся в модулях.
Файл формы (.dfm)	Это двоичный или текстовый файл, который создается Delphi для хранения информации о формах. Каждому файлу формы соответствует файл модуля (.pas)
Файл параметров проекта(.dfo)	В этом файле хранятся установки параметров проекта
Файл ресурсов(.res)	Этот бинарный файл содержит используемую проектом пиктограмму и прочие ресурсы
Файлы резервных копий (.~dpr, .~dfm, .~pas)	Это соответственно файлы резервных копий для файлов проекта, формы и модуля. Если что-то безнадежно испорчено в проекте, можно соответственно изменить расширения этих файлов и таким образом вернуться к предыдущему не испорченному варианту
Файлконфигурации окон (.dsk)	Файл хранит конфигурацию всех окон среды разработки
Исполняемыйфайл (.exe)	Это исполняемый файл приложения. Он является автономным исполняемым файлом, для которого больше ничего не требуется, если только не используются библиотеки, содержащиеся в DLL, OCX и т.д.
Объектный файлмодуля (.dcu)	Это откомпилированный файл модуля (.pas), который компонуется в окончательный исполняемый файл.

Таблица 3. Файлы, создающиеся в процессе проектирования.

В настоящее время вышла уже 7-я версия системы Delphi. За рекордно короткий срок она стала одной из самых популярных систем программирования в мире. Многие разработчики в мире твердо ориентируются на использование Delphi как на инструмент, позволяющий создавать высокоэффективные клиент-серверные приложения.

Дерево эволюции программирования

Рисунок 1Дерево эволюции программирования

6. Список литературы:

1. И.Т. Зарецкая, Б.Г. Колодяжный, А.Н. Гуржий, А.Ю. Соколов. Информатика 10-11 класс. - К.: «Форум», 2001 г.

1. Структура экрана в среде Delphi (http://textbook.keldysh.ru/distant/delphi/del_2.htm)

2. Патрикеев Ю. Н. «Объектно-ориентированное проектирование» (http://www.object.newmail.ru/oop1.html)

3. С. Немнюгин, Л. Перколаб «Изучаем TurboPascal» - СПб.: Питер, 2002.

2. Х.М. Дейтел. Как программировать на С. – М.: «Бином», 2000 г.

3. Интернет-страница: http://ru.wikipedia.org/wiki/LISP

Учебник состоит из двух разделов: теоретического и практического. В теоретической части учебника изложены основы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины, включающей изучение структуры и общих свойств информации и информационных процессов, общих принципов построения вычислительных устройств, рассмотрены вопросы организации и функционирования информационно-вычислительных сетей, компьютерной безопасности, представлены ключевые понятия алгоритмизации и программирования, баз данных и СУБД. Для контроля полученных теоретических знаний предлагаются вопросы для самопроверки и тесты. Практическая часть освещает алгоритмы основных действий при работе с текстовым процессором Microsoft Word, табличным редактором Microsoft Excel, программой для создания презентаций Microsoft Power Point, программами-архиваторами и антивирусными программами. В качестве закрепления пройденного практического курса в конце каждого раздела предлагается выполнить самостоятельную работу.

Книга:

Разделы на этой странице:

8.2. Языки программирования

Виды программирований

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования. Смысл появления такого языка – оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, что превращает данный набор в алгоритм.

Языки программирования – это искусственно созданные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом «слов» и очень строгими правилами записи команд (операторов). Совокупность подобных требований образует синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды и других конструкций языка – его семантику.

Языки программирования – это формальные языки общения человека с ЭВМ, предназначенные для описания совокупности инструкций, выполнение которых обеспечивает правильное решение требуемой задачи. Их основная роль заключается в планировании действий по обработке информации. Любой язык программирования основан на системе понятий, и уже с ее помощью человек может выражать свои соображения.

Связь между языком, на котором мы думаем/программируем, и задачами и решениями, которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка. По этой причине ограничивать свойства языка только целями исключения ошибок программиста в лучшем случае опасно. Как и в случае с естественными языками, есть огромная польза быть по крайней мере двуязычным. Язык предоставляет программисту набор концептуальных инструментов, если они не отвечают задаче, то их просто игнорируют. Например, серьезные ограничения концепции указателя заставляют программиста применять вектора и целую арифметику, чтобы реализовать структуры, указатели и т. п. Хорошее проектирование и отсутствие ошибок не может гарантироваться чисто за счет языковых средств.

Может показаться удивительным, но конкретный компьютер способен работать с программами, написанными на его родном машинном языке. Существует почти столько же разных машинных языков, сколько и компьютеров, но все они суть разновидности одной идеи – простые операции производятся со скоростью молнии на двоичных числах.

Машиннозависимые языки программирования

Машиннозависимые языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т. д.). Эти языки называются языками программирования низкого уровня. Они ориентированы на конкретный тип процессора и учитывают его особенности. Операторы такого языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора, то есть данный язык является машинно зависимым. Языком низкого уровня является язык Ассемблер. С его помощью создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. Подобные языки применяются для написания небольших системных приложений, драйверов устройств, библиотек. В тех случаях, когда объем ОЗУ и ПЗУ мал (в районе нескольких килобайт) альтернативы ассемблеру нет. Именно эти языки программирования позволяют получать самый короткий и самый быстродействующий код программы.

Машиннонезависимые языки программирования

Машиннонезависимые языки – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и вычислительной системы.

Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка (задачи, сегменты, блоки и т. д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на машинный язык.

Командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.

Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку. В них не учитываются особенности конкретных компьютерных архитектур, то есть данные языки являются машиннонезависимыми. Это позволяет использовать однажды записанную на таком языке программу на различных ЭВМ.

Можно писать программы непосредственно на машинном языке, хотя это и сложно. На заре компьютеризации (в начале 1950-х гг.) машинный язык был единственным языком, большего человек к тому времени не придумал. Для спасения программистов от сурового машинного языка программирования были созданы языки высокого уровня (т. е. немашинные языки), которые стали своеобразным связующим мостом между человеком и машинным языком компьютера. Языки высокого уровня работают через трансляционные программы, которые вводят «исходный код» (гибрид английских слов и математических выражений, который считывает машина) и в конечном итоге заставляют компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на машинном языке.

К языкам программирования высокого уровня можно отнести следующие: Fortran, Cobol, Algol, Pascal, Basic, C, C++, Java, HTML, Perl и другие.

С помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее текст, описывающий ранее разработанный алгоритм. Чтобы получить работающую программу, надо либо автоматически перевести этот текст в машинный код и затем использовать отдельно от исходного текста, либо сразу выполнять команды языка, указанные в тексте программы. Для этого используются программы-трансляторы.

Существует два основных вида трансляторов (рис. 8.4): интерпретаторы, которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг, и компиляторы, сканирующие исходный код для производства текста программы на машинном языке, которая затем выполняется отдельно.

Рисунок 8.4. Виды трансляторов

При использовании компиляторов весь исходный текст программы преобразуется в машинные коды, и именно эти коды записываются в память микропроцессора. При использовании интерпретатора в память микропроцессора записывается исходный текст программы, а трансляция производится при считывании очередного оператора. Естественно, что быстродействие интерпретаторов намного ниже по сравнению с компиляторами, т. к. при использовании оператора в цикле он транслируется многократно. Однако при программировании на языке высокого уровня объем кода, который нужно хранить во внутренней памяти, может быть значительно меньше по сравнению с исполняемым кодом. Еще одним преимуществом применения интерпретаторов является легкая переносимость программ с одного процессора на другой.

Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретаторной реализации состоит в том, что она допускает «непосредственный режим». Непосредственный режим позволяет вам задавать компьютеру задачу и возвращает вам ответ, как только вы нажмете клавишу ENTER. Кроме того, интерпретаторы имеют специальные атрибуты, которые упрощают отладку. Можно, например, прервать обработку интерпретаторной программы, отобразить содержимое определенных переменных, бегло просмотреть программу, а затем продолжить исполнение. Однако интерпретаторные языки имеют недостатки. Необходимо, например, иметь копию интерпретатора в памяти все время, тогда как многие возможности интерпретатора, а следовательно, и его возможности могут не быть необходимыми для исполнения конкретной программы. При исполнении программных операторов интерпретатор должен сначала сканировать каждый оператор с целью прочтения его содержимого (что этот человек просит меня сделать?), а затем выполнить запрошенную операцию. Операторы в циклах сканируются излишне много.

Компилятор – это транслятор текста на машинный язык, который считывает исходный текст. Он оценивает его в соответствии с синтаксической конструкцией языка и переводит на машинный язык. Другими словами, компилятор не исполняет программы, он их строит. Интерпретаторы невозможно отделить от программ, которые ими прогоняются, компиляторы делают свое дело и уходят со сцены. При работе с компилирующим языком, таким, как Турбо-Бейсик, вы придете к необходимости мыслить о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни: периода компилирования и периода прогона. Большинство программ будут прогоняться в четыре – десять раз быстрее их интерпретаторных эквивалентов. Если вы поработаете над улучшением, то сможете достичь 100-кратного повышения быстродействия. Оборотная сторона монеты состоит в том, что программы, расходующие большую часть времени на возню с файлами на дисках или ожидание ввода, не смогут продемонстрировать какое-то впечатляющее увеличение скорости.

Процесс создания программы называется программированием.

Выделяют несколько разновидностей программирования.

Алгоритмическое или модульное

Основная идея алгоритмического программирования – разбиение программы на последовательность модулей, каждый из которых выполняет одно или несколько действий. Единственное требование к модулю – чтобы его выполнение всегда начиналось с первой команды и всегда заканчивалось на самой последней (то есть чтобы нельзя было попасть на команды модуля извне и передать управление из модуля на другие команды в обход заключительной).

Алгоритм на выбранном языке программирования записывается с помощью команд описания данных, вычисления значений и управления последовательностью выполнения программы.

Текст программы представляет собой линейную последовательность операторов присваивания, цикла и условных операторов. Таким способом можно решать не очень сложные задачи и составлять программы, содержащие несколько сот строк кода. После этого понятность исходного текста резко падает из-за того, что общая структура алгоритма теряется за конкретными операторами языка, выполняющими слишком детальные, элементарные действия. Возникают многочисленные вложенные условные операторы и операторы циклов, логика становится совсем запутанной, при попытке исправить один ошибочный оператор вносится несколько новых ошибок, связанных с особенностями работы этого оператора, результаты выполнения которого нередко учитываются в самых разных местах программы.

Структурное программирование

При создании средних по размеру приложений (несколько тысяч строк исходного кода) используется структурное программирование, идея которого заключается в том, что структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. Для этого надо иметь средства для создания программы не только с помощью трех простых операторов, но и с помощью средств, более точно отражающих конкретную структуру алгоритма. С этой целью в программирование введено понятие подпрограммы – набора операторов, выполняющих нужное действие и не зависящих от других частей исходного кода. Программа разбивается на множество мелких подпрограмм (занимающих до 50 операторов – критический порог для быстрого понимания цели подпрограммы), каждая из которых выполняет одно из действий, предусмотренных исходным заданием. Комбинируя эти подпрограммы, удается формировать итоговый алгоритм уже не из простых операторов, а из законченных блоков кода, имеющих определенную смысловую нагрузку, причем обращаться к таким блокам можно по названиям. Получается, что подпрограммы – это новые операторы или операции языка, определяемые программистом.

Возможность применения подпрограмм относит язык программирования к классу процедурных языков.

Наличие подпрограмм позволяет вести проектирование и разработку приложения сверху вниз – такой подход называется нисходящим проектированием. Сначала выде ляется несколько подпрограмм, решающих самые глобальные задачи (например, инициализация данных, главная часть и завершение), потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, разбиваясь, в свою очередь, на небольшое число других подпрограмм, и так происходит до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.

Такой подход удобен тем, что позволяет человеку постоянно мыслить на предметном уровне, не опускаясь до конкретных операторов и переменных. Кроме того, появляется возможность некоторые не реализовывать сразу подпрограммы, а временно откладывать, пока не будут закончены другие части. Например, если имеется необходимость вычисления сложной математической функции, то выделяется отдельная подпрограмма такого вычисления, но реализуется она временно одним оператором, который просто присваивает заранее выбранное значение. Когда все приложение будет написано и отлажено, тогда можно приступить к реализации этой функции.

Немаловажно, что небольшие подпрограммы значительно проще отлаживать, что существенно повышает общую надежность всей программы.

Очень важная характеристика подпрограмм – это возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность труда за счет использования чужой работы по созданию часто применяемых подпрограмм.

Подпрограммы бывают двух видов – процедуры и функции. Отличаются они тем, что процедура просто выполняет группу операторов, а функция вдобавок вычисляет некоторое значение и передает его обратно в главную программу (возвращает значение). Это значение имеет определенный тип (говорят, что функция имеет такой-то тип).

Подпрограммы решают три важные задачи:

Избавляют от необходимости многократно повторять в тексте программы аналогичные фрагменты;

Улучшают структуру программы, облегчая ее понимание;

Повышают устойчивость к ошибкам программирования и непредвидимым последствиям при модификациях программы.

Объектно-ориентированное программирование

В середине 80-х годов в программировании возникло новое направление, основанное на понятии объекта. До того времени основные ограничения на возможность создания больших систем накладывала разобщенность в программе данных и методов их обработки.

Реальные объекты окружающего мира обладают тремя базовыми характеристиками: они имеют набор свойств, способны разными методами изменять эти свойства и реагировать на события, возникающие как в окружающем мире, так и внутри самого объекта. Именно в таком виде в языках программирования и реализовано понятие объекта как совокупности свойств (структур данных, характерных для этого объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать и которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта.

Появление возможности создания объектов в программах качественно повлияло на производительность труда программистов. Максимальный объем приложений, которые стали доступны для создания группой программистов из 10 человек, за несколько лет увеличился до миллионов строк кода, при этом одновременно удалось добиться высокой надежности программ и, что немаловажно, повторно использовать ранее созданные объекты в других задачах.

Объекты могут иметь идентичную структуру и отличаться только значениями свойств. В таких случаях в программе создается новый тип, основанный на единой структуре объекта. Он называется классом, а каждый конкретный объект, имеющий структуру этого класса, называется экземпляром класса.

Объектно-ориентированный язык программирования характеризуется тремя основными свойствами:

1. Инкапсуляция – объединение данных с методами в одном классе;

Поколения языков программирования

Необходимость в программировании возникла даже раньше программируемых компьютеров. Известно, что с 18того века, например, существовали ткацкие станки, программируемые при помощи деревянных дощечек, в которых были в нужных местах проделаны дырки.

Развитию программирования поспособствовала идея Джона Фон Ньюмана (англ. John Von Neumann), опубликованная в 1945 году, в которой он описал компьютер, где в памяти вместе с данными хранится и сама программа.

Языком программирования первого поколения считается машинный код. Машинный код состоит из инструкций, которые компьютер (процессор) может выполнить (а также данных, которые принадлежат этим инструкциям). Программируя на машинном коде, программист должен был писать свою программу в двоичном коде, так что бы процессор мог это понять и исполнить. В сущности, такое программирование требует хорошего знания и понимания аппаратного обеспечения, потому что в процессе программирования необходимо знать что процессор может сделать, где находятся устройства ввода-вывода (англ. I/O- Input-Output), а также как с ними необходимо общаться и сколько времени будет потрачено на ту или иную операцию. Таким образом, машинный код очень крепко связан с аппаратным обеспечением, на котором соответствующая программа будет работать. На сегодняшний день машинный код из компьютеров никуда не исчез, все действия на низком уровне (уровне аппаратного обеспечения) происходят до сих пор в машинном коде, т.е. на каком бы языке программирования не была написана программа в, конечном итоге она преобразуется в понятный аппаратному обеспечению машинный код.

Языками второго поколения считаются языки Ассемблера. В случае машинного кода всё программирование происходило в двоичном коде, и в связи с этим его чтение и отладка были очень трудоёмкими. При программировании на языке Ассемблера же инструкции представлены человеку в понятной форме. Само программирование является очень похожим на программирование в машинном коде, потому что инструкции те же самые, что и в машинном коде (только в другом виде - в виде слов). Программа, написанная на языке Ассемблера, представляет собой что-то вроде следующего:

MOV AL, 19

ADD AL, 4

OUT 2

Данный отрывок кода присваивает регистру AL значение 19(обычно значения представлены числами в шестнадцатеричной системе), прибавляет к значению регистра AL число 4 и после этого отправляет на выход номер 2. Написанная программа переводится из ассемблера в машинный код и после этого процессор может начать её выполнение.

Языки ассемблера и машинный код считаются языками низкого уровня.

Языками программирования третьего поколения называются уже языки высокого уровня. Такие языки программирования не очень связаны с аппаратными средствами. Это значит, что программист не должен больше очень точно знать устройство и особенности аппаратного обеспечения, однако может сравнительно независимо аппаратных средств, после чего эта программа преобразуется при помощи некоторых разных инструментов в форму понятную аппаратному обеспечению. Конкретнее о том, как это делается, будет описано позже.

К числу языков третьего поколения относится большинство известных и используемых языков программирования, например:

FORTRAN (The IBM Mathematical FORmula TRANslating System) - язык программирования, разработанный в 1950-тых годах для математических вычислений и в научных целях.

COBOL (COmmon Business Oriented Language) - Объектно-ориентированный язык программирования, созданный в 1959году, в основном для написания программ удовлетворяющих бизнес нуждам.

BASIC (Beginner"s All-purpose Symbolic Instruction Code) - Язык, разработанный в 1963 году, который поначалу создавался для того, чтобы инженеры могли производить на компьютерах различные симуляции.

Pascal - Язык программирования, созданный в 1970х годах и который создавался для обучения программированию.

С - имя происходит от того, что этот язык в основном базировался на языке с именем B. Создавался для написания операционных систем (многие UNIX совместимые операционные системы написаны на этом языке), уже долгое время является одним из самых популярных языков программирования.

С++ - объектно-ориентированный С.

Java - язык программирования, разработанный на основе С++.

Visual Basic, Delphi, Python, C# - все являются языками третьего поколения. Многие языки программирования третьего поколения моложе (новее), чем некоторые языки четвёртого и пятого поколений.

Языки программирования четвертого поколения разработаны с целью упростить их изучение и использование. Эти языки, как правило, непроцедурные сосредоточены на единственном применении. Примером языка программирования четвертого поколения может служить SQL(Structured Query Language). Тут больше говориться «что делать» и меньше - «как делать». Языки пятого поколения созданы для разработки систем искусственного интеллекта и для решения связанных с этой темой проблем.

Базовые типы языков программирования.

В отличие от поколений языков программирования, базовые типы описывают каким образом можно программировать на каком-либо языке. К главным базовым типам относят: процедурные, функциональные и объектно-ориентированные языки программирования.

В процедурных языках программирования на языке программирования описываются действия и порядок их выполнения, а также эти действия разбиваются на группы (подпрограммы). Из процедур в свою очередь формируются структуры кода, которые можно повторно использовать. В функциональных языках программирования всё решение описывается при помощи функций. В объектно-ориентированных языках программирования решение проблемы производится при помощи функций и структур данных, описанных в классах (англ. Class). Из каждого класса можно создать объект, у которого будет набор свойств и/или методов.

Свойства - это значения, которые объект может содержать, и которые могут влиять на поведение объекта. Например, на основе класса «консольное окно» можно создать объект «консоль1», который будет виден пользователю, как одно консольное окно. У этого объекта присутствуют некоторые свойства (показано, скрыто, ширина, высота, цвет текста в консольном окне, цвет фона и т.д.), изменяя эти свойства можно в данном конкретном случае менять внешний вид объекта.

В этом же примере у объекта могут быть и некоторые методы, так например, обращаясь к соответствующему методу можно записать в консольное окно какой-то текст, прочитать в некоторую переменную текст введённый пользователем и т.д.

Вторым примером можно привести класс «текстовая переменная», создав на базе этого класса объект «ПростоТекст», создаём одну текстовую переменную, основное свойство которой - это хранящееся текстовое значение, однако на самом деле свойств у этого объекта больше (например, длина хранящегося текстового значения). Также у текстовой переменной должен быть некий набор методов (изменить символы хранящегося значения на строчные, заглавные, удалить некоторые символы и т.д.).

Поэтому описывая классы и манипулируя объектами, возможно составить очень сложные программы и выполнить различные действия.

Интерпретируемые и компилируемые языки

До того, как компьютер сможет выполнить программу, написанную на языке высокого уровня, её приходится «переводить» на понятный компьютеру язык, т.е. машинный код. Этот процесс перевода называют трансляцией, а программу-переводчик - транслятором. Трансляторы делятся на два класса: компиляторы и интерпретаторы.

Компиляция заключается в том, что программа в машинном коде (называемая компилятором) преобразует другую программу, написанную на языке программирования в машинный код. После этого полученный машинный код программы выполняется. Примером компилируемых языков можно назвать C, Fortran, Pascal.

Интерпретация заключается в том, что программа в машинном коде (интерпретатор) записывает файл программы во внутреннюю память и начинает её построчно выполнять. Примером может служить старый язык BASIC.

Интерпретация программы примерно в 10-200 раз медленнее, чем выполнение скомпилированного кода. В противовес отладка (удаление ошибок из программы) интерпретируемой программы, как правило, проще, чем в случае транслируемой программы. В некоторых подходящих случаях и при наличии подручных инструментов эти различия могут быть гораздо меньше. Хорошим примером служит Java с кодом, оптимизированным и скомпилированном на промежуточном уровне, который во время выполнения транслируется компилятором Just-in-Time в подходящий конкретному аппаратному обеспечению.

В принципе программу, написанную на любом языке можно как интерпретировать, так и скомпилировать.

На данный момент существует множество направлений в программировании. Каждый сможет найти занятие по душе, но для этого нужно знать, чем именно ты будешь заниматься в своей сфере.

Разработка web-приложений

Это направление ориентировано на разработку веб-приложений (проще говоря, сайтов, но в настоящее время сайты обладают таким богатым функционалом, что их можно назвать полноценными приложениями).

Web-программирование можно разделить на backend (написание серверных скриптов - PHP, Python, Ruby) и frontend (разработка юзерского интерфейса - Javascript, HTML, CSS).

Разработка desktop-приложений

Разработка программного обеспечения для различных операционных систем. Все разнообразие софта, что мы используем в повседневности. Хотите написать свой обработчик фотографий, аудио-плеер или текстовый редактор, тогда вам сюда.

Разработка серверных приложений

Это различные игровые сервера (ваша любимая Дотка, CS: GO), IM-сервисы (серверная часть Skype, ICQ, MSN), банковские базы данных.

Разработка мобильных приложений

Множество Java-приложений. VK, Viber, Яндекс.Карты, переводчики, электронные читалки.

Программирование встраиваемых систем

Интересная отрасль программирования для различной домашней техники: пылесосы, холодильники, стиральные машины, плееры, навигаторы, электронные весы. Здесь задействованы научные разработки с использованием специализированных языков, типа MATLAB.

Системное программирование

Написание различных драйверов для оборудования, программирования «ядра» операционных систем. Кстати, создание компиляторов и интерпретаторов для языков программирования относятся сюда же.

Разработка игр

Гигантская отрасль. Сюда включается разработка игр и для ПК, и для консолей, и для мобильный устройств.

Олимпиадное программирование и решение задач

Программирование на различных «непрактичных» и не распространенных языках (Pascal, Delphi) для решения каких-то оригинальных задач, требующих нестандартного подхода, смекалки и IQ выше 160.

Программирование для бухгалтерских и финансовых продуктов

«1С: Предприятие». Вся бухгалтерия в России завязана на этом продукте. Но недостаточно знать лишь сам язык, важно понимать основы бухгалтерского учета. Плюс в том, что работы очень много, и без хлеба вы не останетесь.

Программирование баз данных

Серьезное направление. Хотите разрабатывать базы данных, способных хранить миллиарды строк информации о всех пользователях VKontakte или Facebook и при этом не тормозить - вам сюда.

Science

Наука и этим все сказано. Нейронные сети, моделирование структуры ДНК, запуск спутников, моделирование Большого Взрыва.

Кстати, недавно на сайте NASA была опубликована новость о поиске программиста на «древнем» языке Fortran, которому уже более 60 лет. Требовался программист для разработки программ по управлению автоматическими зондами Вояджер-1 и Вояджер-2, программное обеспечение для которых было написано на Ассемблере, Фортране и языке COBOL еще в 1970-х годах. Никогда не знаешь, какие знания могут пригодиться.