Ещё вчера информатику считали в Советском Союзе лженаукой. А сегодня правительства некоторых стран жалуются на атаки российских хакеров.

И хоть в России пока что производится мало высокотехнологичных устройств и девайсов, умных программистов хватает и у нас.

Сегодня мы расскажем про компьютерные языки, их классификацию, суть, возможности и перспективы использования в будущем.

Начнем рассматривать тему с теории. Первым делом разберёмся с понятием.

Что такое компьютерные языки?

Это система знаков, символов, которая создана для "общения" человека с компьютером. Ведь мы не можем просто так взять, подойти к компьютеру и начать ему что-то объяснять. Для этого существуют специальные слова-коды и лексика, из которых состоят компьютерные языки. А они уже доносятся до компьютера в понятной ему форме.

На сегодняшний день существует более 8 тысяч различных языков для общения человека с компьютером. Конечно же, все их знать нельзя. Кто-то создаёт язык для себя, а кто-то занимается этим на коммерческой основе.

Но хороший программист должен знать в совершенстве хотя бы несколько базовых из них.

Какие языки программирования самые популярные?

Мир компьютерных технологий постоянно совершенствуется: появляются новые разработки, доводятся до ума прошлые. Вместе с этим появляются или упорядочиваются компьютерные языки программирования. Самыми популярными из них, которые используются глобально, можно отнести следующие:

Конечно же, языков на самом деле ещё больше, но мы выбрали самые основные, на которых написано более 90% всех компьютерных приложений. Далее рассмотрим подробнее каждый из них.

Процедурный С/С++

Языки С и C++ можно назвать двумя братьями. Есть утверждения о том, что это два абсолютно разных языка программирования, что неверно. С++ является некоторым усовершенствованием предыдущего языка, облегчающим написание программ и сохранившим прежний синтаксис.

С разрабатывали начиная с семидесятых годов прошлого века, в восьмидесятых приступили к созданию С++. На сегодняшний день последний можно назвать одним из самых популярных. Он настолько многофункционален, что с его помощью можно создать операционную систему, драйверы для устройств, игры и многое другое.

Говоря о достоинствах и недостатках этого языка, нельзя делать однозначные выводы. Есть его сторонники, а есть и беспощадные критики. Основой для споров является то, что в этом языке программирования нет ничего своего.

Его создатели, можно так сказать, объединили функции и возможности нескольких языков программирования в один. В итоге получился комплексный и масштабный инструмент программирования. Но если разбирать его по отдельно взятым функциям, то он уступает узкоспециализированным языкам.

Независимый и безопасный Java

Этот английский компьютерный язык разработали в компании Sun Microsystems. Благодаря тому, что написанная программа транслируется в особенный байт-код, она способна работать независимо от типа операционной системы или компьютерной архитектуры.

Это сделало язык Java самым популярным. Его можно встретить абсолютно во всей бытовой технике, банкоматах, городских автоматах и практически во всём, что связано с компьютерными технологиями. Именно на Java пишется большинство популярных приложений для смартфонов и телефонов.

Также у этого языка программирования достаточно высокий уровень безопасности. Выполнение программой действий в рамках своих полномочий контролируется которая передаёт команды на устройства. Поэтому при попытке выполнить какую-либо другую задачу работа программы тут же прекращается.

Если говорить о простоте языка, то стоит отметить исследования, которые показали, что аналогичные операции пишутся в 1,2-2 раза дольше, чем на языке C++. Также в несколько раз больше ресурсов требуется на выполнение команд. Но команда производителя постоянно выпускает множество обновлений, которые сводят к минимуму все недостатки этого языка программирования.

Покоривший Интернет PHP

Вы хотите создать свой сайт или заняться веб-программированием? В этом вам поможет отличный язык PHP, который способен создавать динамические страницы. Он является, пожалуй, самым популярным при создании сайтов и написании веб-приложений.

Благодаря тому, что этот язык программирования создавался разработчиками с открытым кодом, его удалось довести до совершенства, и он набрал бешеную популярность. PHP легко взаимодействует с самыми разными базами данных - от MySQL до Access.

Самые популярные сайты Интернета, такие как Facebook или Wikipedia, написаны именно на этом языке.

Писать на нём достаточно просто. Существует даже статистика, что более 60% программистов мира, которые работают на коде PHP, достаточно ограниченно знают (на базовом уровне) английский язык. Компьютерная грамотность в этом случае ограничивается лишь знанием необходимых функций и процедур.

Нельзя обойти стороной и критику языка. Несмотря на то что в рейтингах самых популярных языков 2015 года PHP занял 6-е место, в его адрес нередко высказывается недовольство.

Прежде всего, этот язык создавался не одной группой программистов, а несколькими. Из-за этого синтаксис языка не унифицирован и не имеет единой архитектуры. Встречаются разные процедуры, которые необходимо описывать по-особенному, а не по стандартизированному шаблону.

Также одной из главных проблем можно назвать отсутствие совместимости между разными версиями языков. Более ранние версии абсолютно отказываются работать с обновлениями, что часто создаёт проблемы по переносу кода из одной версии в другую.

Актуальность знания и понимания языков программирования

Тема умения "разговаривать" с компьютером в последнее десятилетие набирает все больше оборотов.

И это не удивительно, ведь информационные технологии неугомонно внедряются в нашу жизнь и уже даже зубная щетка не обходится без "мозгов". Программировать код и обслуживать устройства должен специалист. Поэтому спрос на грамотных программистов всегда есть.

Ещё одной причиной того, почему многие изучают компьютерные языки, можно назвать спад экономики страны. Человек, умеющий профессионально писать на Java, может удалённо работать на иностранную компанию по созданию приложений и зарабатывать за месяц такие деньги, которые в своей стране придётся копить в течение десятков лет.

Но если задуматься, то достаточно сложно начать успешно заниматься программированием и писать компьютерные программы. Английский язык - это главная преграда для начинающих. Ведь большинство программ и языков написаны именно с учётом лексики этого международного языка.

Изучить языки можно онлайн

Так что придётся изучить иностранный язык хотя бы на базовом уровне, пока русский компьютерный язык не придумали.

Но не переживайте, мир не стоит на месте. Сегодня можно обучаться, не выходя из дома. Главное - иметь компьютер и Интернет. Есть множество сайтов, которые проводят компьютерное обучение языкам. Самые популярные из них - это Codecademy, Code School и Udacity.

Классификация языков программирования

На заре компьютерной эры машинный код был единственным средством общения человека с компьютером. Огромным достижением создателей языков программирования было то, что они сумели заставить сам компьютер работать переводчиком с этих языков на машинный код.

Существующие языки программирования можно разделить на две группы: процедурные и непроцедурные (см. рис. 4.1).

Процедурные (или алгоритмические) программы представляют из себя систему предписаний для решения конкретной задачи. Роль компьютера сводится к механическому выполнению этих предписаний.

Процедурные языки разделяют на языки низкого и высокого уровня.

Разные типы процессоров имеют разные наборы команд. Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня.
Имеется в виду, что операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора.

Рис. 4.1. Общая классификация языков программирования

Языки низкого уровня (машинно-ориентированные) позволяют создавать программы из машинных кодов, обычно в шестнадцатеричной форме. С ними трудно работать, но созданные с их помощью высококвалифицированным программистом программы занимают меньше места в памяти и работают быстрее. С помощью этих языков удобнее разрабатывать системные программы, драйверы (программы для управления устройствами компьютера), некоторые другие виды программ.

Языком низкого уровня (машинно-ориентированным) является Ассемблер , который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью условных символьных обозначений, называемых
мнемониками.

С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора.

Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.

Основное достоинство алгоритмических языков высокого уровня - возможность описания программ решения задач в форме, максимально удобной для восприятия человеком. Но так как каждое семейство ЭВМ имеет свой собственный, специфический внутренний (машинный) язык и может выполнять лишь те команды, которые записаны на этом языке, то для перевода исходных программ на машинный язык используются специальные программы-трансляторы.

Работа всех трансляторов строится по одному из двух принципов: интерпретация или компиляция.

Интерпретация подразумевает пооператорную трансляцию и последующее выполнение оттранслированного оператора исходной программы. В связи с этим можно отметить два недостатка метода интерпретации: во-первых, интерпретирующая программа должна находиться в памяти ЭВМ в течение всего процесса выполнения исходной программы, т. е. занимать определенный объем памяти; во-вторых, процесс трансляции одного и того же оператора повторяется столько раз, сколько раз должна исполняться эта команда в программе, что резко снижает производительность работы программы.

Несмотря на указанные недостатки, трансляторы-интерпретаторы получили достаточное распространение, так как они удобны при разработке и отладке исходных программ.

При компиляции процессы трансляции и выполнения разделены во времени: сначала исходная программа полностью переводится на машинный язык (после чего наличие транслятора в оперативной памяти становится ненужным), а затем оттранслированная программа может многократно исполняться. Следовательно, для одной и той же программы трансляция методом компиляции обеспечивает более высокую производительность вычислительной системы при сокращении требуемой оперативной памяти.

Большая сложность в разработке компилятора по сравнению с интерпретатором с того же самого языка объясняется тем, что компиляция программы включает два действия: анализ, т. е. определение правильности записи исходной программы в соответствии с правилами построения языковых конструкций входного языка, и синтез – генерирование эквивалентной программы в машинных кодах. Трансляция методом компиляции требует неоднократного «просмотра» транслируемой программы, т. е. трансляторы-компиляторы являются многопроходными: при первом проходе они проверяют корректность синтаксиса языковых конструкций отдельных операторов независимо друг от друга, при последующем проходе – корректность синтаксических взаимосвязей между операторами и т. д.

Полученная в результате трансляции методом компиляции программа называется объектным модулем , который представляет собой эквивалентную программу в машинных кодах, но не «привязанную» к конкретным адресам оперативной памяти. Поэтому перед исполнением объектный модуль должен быть обработан специальной программой операционной системы (редактором связей – Link) и преобразован в загрузочный модуль .

Наряду с рассмотренными выше трансляторами-интерпретаторами и трансляторами-компиляторами на практике используются также трансляторы интерпретаторы-компиляторы, которые объединяют в себе достоинства обоих принципов трансляции: на этапе разработки и отладки программ транслятор работает в режиме интерпретатора, а после завершения процесса отладки исходная программа повторно транслируется в объектный модуль (т. е. уже методом компиляции). Это позволяет значительно упростить и ускорить процесс составления и отладки программ, а за счет последующего получения объектного модуля обеспечить более эффективное исполнение программы.

Классическое процедурное программирование требует от программиста детального описания того, как решать задачу, т. е. формулировки алгоритма и его специальной записи. При этом ожидаемые свойства результата обычно не указываются. Основные понятия языков этих групп – оператор и данные.
При процедурном подходе операторы объединяются в группы – процедуры. Структурное программирование в целом не выходит за рамки этого направления, оно лишь дополнительно фиксирует некоторые полезные приемы
технологии программирования.

Принципиально иное направление в программировании связано с методологиями (иногда говорят «парадигмами») непроцедурного программирования. К ним можно отнести объектно-ориентированное и декларативное программирование. Объектно-ориентированный язык создает окружение в виде множества независимых объектов. Каждый объект ведет себя подобно отдельному компьютеру, их можно использовать для решения задач как «черные ящики», не вникая во внутренние механизмы их функционирования. Из языков объектного программирования, популярных среди профессионалов, следует назвать прежде всего Си++, для более широкого круга программистов предпочтительны среды типа Delphi и Visual Basic.

При использовании декларативного языка программист указывает исходные информационные структуры, взаимосвязи между ними и то, какими свойствами должен обладать результат. При этом процедуру его получения («алгоритм») программист не строит (по крайней мере, в идеале). В этих языках отсутствует понятие «оператор» («команда»). Декларативные языки можно подразделить на два семейства – логические (типичный представитель – Пролог) и функциональные (Лисп).

Охарактеризуем наиболее известные языки программирования.

1.Фортран (FORmula TRANslating system – система трансляции формул); старейший и по сей день активно используемый в решении задач математической ориентации язык. Является классическим языком для программирования на ЭВМ математических и инженерных задач

2.Бейсик (Beginner"s All-purpose Symbolic Instruction Code – универсальный символический код инструкций для начинающих); несмотря на многие недостатки и изобилие плохо совместимых версий – самый популярный по числу пользователей. Широко употребляется при написании простых программ.

3.Алгол (ALGOrithmic Language – алгоритмический язык); сыграл большую роль в теории, но для практического программирования сейчас почти не используется.

4.ПЛ/1 (PL/1 Programming Language – язык программирования первый); многоцелевой язык; сейчас почти не используется.

5.Паскаль (Pascal – назван в честь ученого Блеза Паскаля); чрезвычайно популярен как при изучении программирования, так и среди профессионалов. Создан в начале 70-х годов швейцарским ученым Никлаусом Виртом. Язык Паскаль первоначально разрабатывался как учебный, и, действительно, сейчас он является одним из основных языков обучения программированию в школах и вузах. Однако качества его в совокупности оказались столь высоки, что им охотно пользуются и профессиональные программисты. Не менее впечатляющей, в том числе и финансовой, удачи добился Филип Кан, француз, разработавший систему Турбо-Паскаль. Суть его идеи состояла в объединении последовательных этапов обработки программы – компиляции, редактирования связей, отладки и диагностики ошибок – в едином интерфейсе. Версии Турбо-Паскаля заполонили практически все образовательные учреждения, программистские центры и частные фирмы. На базе языка Паскаль созданы несколько более мощных языков (Модула, Ада, Дельфи).

6.Кобол (COmmon Business Oriented Language – язык, ориентированный на общий бизнес); в значительной мере вышел из употребления. Был задуман как основной язык для массовой обработки данных в сферах управления
и бизнеса.

7.АДА ;является языком, победившим (май 1979 г.) в конкурсе по разработке универсального языка, проводимым Пентагоном с 1975 году. Разработчики – группа ученых во главе с Жаном Ихбиа. Победивший язык окрестили АДА, в честь Огасты Ады Лавлейс. Язык АДА – прямой наследник языка
Паскаль. Этот язык предназначен для создания и длительного (многолетнего) сопровождения больших программных систем, допускает возможность параллельной обработки, управления процессами в реальном времени и многое другое, чего трудно или невозможно достичь средствами более простых языков.

8.Си (С – «си»); широко используется при создании системного программного обеспечения. Наложил большой отпечаток на современное программирование (первая версия – 1972 г.), является очень популярным в среде разработчиков систем программного обеспечения (включая операционные системы). Си сочетает в себе черты как языка высокого уровня, так и машинно-ориентированного языка, допуская программиста ко всем машинным ресурсам, чего не обеспечивают такие языки, как Бейсик и Паскаль.

9.Си++ (С++);объектно-ориентированное расширение языка Си, созданное Бьярном Страуструпом в 1980 году. Множество новых мощных возможностей, позволивших резко повысить производительность программистов, наложилось на унаследованную от языка Си определенную низкоуровневость.

10.Дельфи (Delphi); язык объектно-ориентированного «визуального» программирования; в данный момент чрезвычайно популярен. Созданный на базе языка Паскаль специалистами фирмы Borland язык Delphi, обладая мощностью и гибкостью языков Си и Си++, превосходит их по удобству и простоте интерфейса при разработке приложений, обеспечивающих взаимодействие с базами данных и поддержку различного рода работ в рамках корпоративных сетей и сети Интернет.

11.Ява (Java); платформенно-независимый язык объектно-ориентированного программирования, чрезвычайно эффективен для создания интерактивных веб-страниц. Этот язык был создан компанией Sun в начале 90-х годов на основе СИ++. Он призван упростить разработку приложений на основе Си++ путем исключения из него всех низкоуровневых возможностей.

12.Лисп (Lisp) – функциональный язык программирования. Ориентирован на структуру данных в форме списка и позволяет организовать эффективную обработку больших объемов текстовой информации.

13.Пролог (PROgramming in LOGic – логическое программирование). Главное назначение языка – разработка интеллектуальных программ и систем. Пролог – это язык программирования, созданный специально для работы с базами знаний, основанными на фактах и правилах (одного из элементов систем искусственного интеллекта). В языке реализован механизм возврата для выполнения обратной цепочки рассуждений, при котором предполагается, что некоторые выводы или заключения истинны, а затем эти предположения проверяются в базе знаний, содержащей факты и правила логического вывода.
Если предположение не подтверждается, выполняется возврат и выдвигается новое предположение. В основу языка положена математическая модель теории исчисления предикатов.

Языки программирования для Интернета:

1. HTML. Общеизвестный язык для оформления документов. Он очень прост и содержит элементарные команды форматирования текста, добавления рисунков, задания шрифтов и цветов, организации ссылок и таблиц.

2. PERL. Он задумывался как средство эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами.
По мощности Perl значительно превосходит языки типа Си. В него введено много часто используемых функций работы со строками, массивами, управление процессорами, работа с системной информацией.

3. Tcl/Tk. Этот язык ориентирован на автоматизацию рутинных процессов и состоит из мощных команд. Он независим от системы и при этом позволяет создавать программы с графическим интерфейсом.

4. VRML. Создан для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете. Он позволяет описывать в текстовом виде различные трехмерные сцены, освещение и тени, текстуры.

Выбор языка программирования зависит от многих факторов: назначения, удобства написания исходных программ, эффективности получаемых объектных программ и т. п. Разнотипность решаемых компьютером задач и определяет многообразие языков программирования.

Контрольные вопросы

1. Что такое системы программирования и к какому классу программ они относятся?

2. Что входит в состав систем программирования?

3. На каком языке программирования создавались первые программы?

4. На какие языки подразделяются процедурные языки?

5. Охарактеризуйте языки низкого уровня.

6. Какой язык относится к языку низкого уровня?

7. Достоинства языков низкого уровня.

8. Охарактеризуйте языки высокого уровня.

9. Достоинства языков высокого уровня.

10. Приведите примеры языков высокого уровня.

11. Для чего предназначены трансляторы?

12. Чем отличается компилятор от интерпретатора?

13. Недостатки интерпретации (как вид транслятора).

14. Что представляет собой процесс компиляции программы?

15. Какие действия выполняются при компиляции?

16. Чем отличается загрузочный модуль от объектного?

17. Чем отличается процедурное программирование от непроцедурного?

18. Какие виды программирования относятся к непроцедурному
программированию?

19. Особенность декларативных языков.

20. Охарактеризуйте кратко языки программирования: Фортран, Бейсик, Паскаль, Кобол.

21. Охарактеризуйте кратко языки программирования: Ада, Си, Си++, Delphi, Java.

22. Приведите примеры объектно-ориентированных языков.

23. К какому классу языков относится язык Лисп?

24. К какому классу языков относится язык Пролог?

Название доклада

Современные языки программирования и их использование

Автор проекта

Структура проекта

● Схема классификации языков программирования

● Классификация языков программирования

● Обзор языков программирования

● Полезные ресурсы

Схема классификации языков программирования

Классификация языков программирования

Процедурное программирование - есть отражение фон Неймановской архитектуры компьютера. Программа, написанная на процедурном языке, представляет собой последовательность команд, определяющих алгоритм решения задачи. Основная идея процедурного программирования - использование памяти для хранения данных. Основная команда- присвоение, с помощью которой определяется и меняется память компьютера. Программа производит преобразование содержимого памяти, изменяя его от исходного состояния к результирующему.

Различают такие языки процедурного программирования:

 Язык Фортран создан в начале 50-х годов 20-го века для программирования научно-технических задач;

 Кобол – создан в конце 60-х годов 20-го века для решения задач обработки больших объемов данных, хранящихся на различных носителях данных;

 Алгол (1960 год) – это многоцелевой расширенный язык программирования. В нем впервые введены понятия «блочная структура программы» и «динамическое распределение памяти»;

 В середине 60-х годов 20-го века был создан специализированный язык программирования для начинающих – BASIC. Характеризуется простотой освоения и наличием универсальных средств для решения научных, технических и экономических задач, а также задач, например, игровых.

Все перечисленные выше языки были ориентированы на различные классы задач, но они в той или иной мере были привязаны к конкретной архитектуре ЭВМ.

 В 1963-1966гг был создан многоцелевой универсальный язык PL-1. Этот язык хорошо приспособлен для исследования и планирования вычислительных процессов, моделирования, решения логических задач, разработки систем математического обеспечения.

 Язык Паскаль (PASCAL) (1968-1971гг)- язык процедурного программирования наиболее популярный для ПК, который и в настоящее время успешно применяется. В основу языка Pascal положен подход от общей задачи к частным (более простым и меньшим по объему). К основным принципам, которыми обладает Паскаль, можно отнести: а) Структурное программирование, которое основано на использовании подпрограмм и независимых структур данных; б) Программирование «сверху-вниз», когда задача делится на простые, самостоятельно решаемые задачи. Затем выстраивается решение исходной задачи полностью сверху вниз.

 К языкам процедурного программирования можно отнести язык АДА (1979 г) Язык назван в честь первой программистки Ады Лавлейс- дочери Байрона. Его отличает модульность конструкций.

 Язык СИ (начало 70-х годов) также относится к языкам процедурного программирования. Первоначальный его вариант планировался как язык для реализации операционной системы Unix вместо языка Ассемблера. Одной из особенностей языка СИ является то, что различия между выражениями и операторами сглаживаются, что приближает его к функциональным языкам программирования. Кроме того, в языке СИ отсутствует понятие процедуры, а использование подпрограмм основано на понятии функции, которая может сочетать в себе возможности процедуры. С одной стороны, по набору управляющих конструкций и структур данных его можно отнести к языкам высокого уровня, а с другой – он имеет набор средств прямого обращения к функциональным узлам компьютера, а это означает, что его можно использовать как операционный язык.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) - это метод программирования, при использовании которого главными элементами программ являются объекты. В языках программирования понятие объекта реализовано как совокупность свойств (структур данных, характерных для данного объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения их свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать и, которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта. Объединение данных и свойственных им процедур обработки в одном объекте, называется инкапсуляцией и является одним из важнейших принципов ООП.

Другим фундаментальным понятием является класс. Класс это шаблон, на основе которого может быть создан конкретный программный объект, он описывает свойства и методы, определяющие поведение объектов этого класса. Каждый конкретный объект, имеющий структуру этого класса, называется экземпляром класса.

Следующими важнейшими принципами ООП являются наследование и полиморфизм. Наследование предусматривает создание новых классов на базе существующих и позволяет классу потомку иметь (наследовать) все свойства класса – родителя.

Полиморфизм означает, что рожденные объекты обладают информацией о том, какие методы они должны использовать в зависимости от того, в каком месте цепочки они находятся.

Другим важнейшим принципом ООП является модульность – объекты заключают в себе полное определение их характеристик, никакие определения методов и свойств не должны располагаться вне его, это делает возможным свободное копирование и внедрение одного объекта в другие.

Наиболее современными языками программирования являются С++ и Java. С середины 90-х годов многие объектно–ориентированные языки реализуются как системы визуального проектирования, в которых интерфейсная часть программного продукта создается в диалоговом режиме, практически без написания программных операторов. К объектно – ориентированным системам визуального проектирования относятся Visual Basic, Delphi, C++ Builder, Visual C++. Язык VBA (Visual Basic for Application) – язык приложений Microsoft Office (Excel, Word, Power Point и др). VBA соблюдает основной синтаксис языка и правила программирования языков Basic – диалектов, позволяет создавать макросы для автоматизации выполнения некоторых операций и графический интерфейс пользователя, интеграцию между различными программными продуктами.

Декларативные языки программирования

К ним относятся функциональные и логические языки программирования. Функциональное программирование- это способ составления программ, в которых единственным действием является вызов функции. В функциональном программировании не используется память, как место для хранения данных, а, следовательно, не используются промежуточные переменные, операторы присваивания и циклы. Ключевым понятием в функциональных языках является выражение. Программа, написанная на функциональном языке, представляет собой последовательность описания функций и выражений. Выражение вычисляется сведением сложного к простому. Все выражения записываются в виде списков. Первым языком стал язык Лисп (LISP, LIST Processing- обработка списков) создан в 1959г. Этот язык позволяет обрабатывать большие объемы текстовой информации. Логическое программирование- это программирование в терминах логики. В 1973 году был создан язык искусственного интеллекта Пролог (PROLOG) (Programming in Logic). Программа на языке Пролог строится из последовательности фактов и правил, затем формулируется утверждение, которое Пролог пытается доказать с помощью правил. Язык сам ищет решение с помощью методов поиска и сопоставления, которые в нем заложены. Логические программы не отличаются высоким быстродействием, так как процесс их выполнения сводится к построению прямых и обратных цепочек рассуждений разнообразными методами поиска.

Обзор языков программирования

Ассемблер

Языки программирования компьютеров делятся на 2 основные группы:

1) языки низкого уровня;

2) языки высокого уровня.

К языкам низкого уровня относятся языки Ассемблера. Свое название они получили от имени системной программы Ассемблер, которая преобразует исходные программы, написанные на таких языках, непосредственно в коды машинных команд. Частями здесь служат операторы, а результатом сборки последовательность машинных команд Язык Ассемблера объединяет в себе достоинства языка машинных команд и некоторые черты языков высокого уровня. Ассемблер обеспечивает возможность применения символических имен в исходной программе и избавляет программиста от утомительного труда (неизбежного при программировании на языке машинных команд) по распределению памяти компьютера для команд, переменных и констант.

Ассемблер позволяет также гибко и полно использовать технические возможности компьютера, как и язык машинных команд. Транслятор исходных программ в Ассемблере проще транслятора, требующегося для языка программирования высокого уровня. На Ассемблере можно написать столь же эффективную по размеру и времени выполнения программу, как и программу на языке машинных команд. Это достоинство отсутствует у языков высокого уровня. Этот язык часто применяют для программирования систем реального времени, технологическими процессами и оборудованием, обеспечение работы информационно-измерительных комплексов. К таким системам обычно предъявляются высокие требования по объему занимаемой машинной памяти. Часто язык Ассемблера дополняется средствами формирования макрокоманд, каждая из которых эквивалентна целой группе машинных команд. Такой язык называют языком макроассемблера. Применение мак "строительных" блоков и приближает язык Ассемблера к языку высокого уровня. Ассемблер машинно-зависимый язык, т. е. он отражает особенности архитектуры конкретного типа компьютера

Паскаль

Язык программирования Паскаль был разработан профессором кафедры вычислительной техники Швейцарского Федерального института технологии Николасом Виртом в 1968 году как альтернатива существующим и все усложняющимся языкам программирования, таким, как PL/1, Algol, Fortran. Интенсивное развитие Паскаля привело к появлению уже в 1973 году его стандарта в виде пересмотренного сообщения, а число трансляторов с этого языка в 1979 году перевалило за 80. В начале 80-х годов Паскаль еще более упрочил свои позиции с появлением трансляторов MS-Pascal и Turbo-Pascal для ПЭВМ. С этого времени Паскаль становится одним из наиболее важных и широко используемых языков программирования. Существенно то, что язык давно вышел за рамки академического и узко профессионального интереса и используется в большинстве университетов высокоразвитых стран не только как рабочий инструмент пользователя. Важнейшей особенностью Паскаля является воплощенная идея структурного программирования. Другой существенной особенностью является концепция структуры данных как одного из фундаментальных понятий.

Основные причины популярности Паскаля заключаются в следующем:

Простота языка позволяет быстро его освоить и создавать алгоритмически сложные программы

Развитые средства представления структур данных обеспечивают удобство работы как с числовой, так и с символьной и битовой информацией

Наличие специальных методик создания трансляторов с Паскаля упростило их разработку и способствовало широкому распространению языка

Оптимизирующие свойства трансляторов с Паскаля позволяют создавать эффективные программы. Это послужило одной из причин использования Паскаля в качестве языка системного программирования

В языке Паскаль реализуются идеи структурного программирования, что делает программу наглядной и дает хорошие возможности для разработки и отладки

Сотрудник фирмы Bell Labs Денис Ритчи создал язык Си в 1972 году во время совместной работы с Кеном Томпсоном, как инструментальное средство для реализации операционной системы Unix, однако популярность этого языка быстро переросла рамки конкретной операционной системы и конкретных задач системного программирования. В настоящее время любая инструментальная и операционная система не может считаться полной если в ее состав не входит компилятор языка Си. Ритчи не выдумывал Си просто из головы – прообразом служил язык Би разработанный Томпсоном. Язык программирования Си был разработан как инструмент для программистов-практиков. В соответствии с этим главной целью его автора было создание удобного и полезного во всех отношениях языка.

Си является орудием системного программиста и позволяет глубоко влезать в самые тонкие механизмы обработки информации на ЭВМ. Хотя язык требует от программиста высокой дисциплины, он не строг в формальных претензиях и допускает краткие формулировки.

Си – современный язык. Он включает в себя те управляющие конструкции, которые рекомендованы теорией и практикой программирования. Его структура побуждает программиста использовать в своей работе нисходящее проектирование, структурное программирование и пошаговую разработку модулей.

Си – мощный и гибкий язык. Большая часть операционной системы Unix, компиляторы и интерпретаторы языков Фортран, Паскаль, Лисп, и Бейсик написаны именно с его помощью.

Си – удобный язык. Он достаточно структурирован, чтобы поддерживать хороший стиль программирования и вместе с тем не связан жесткими ограничениями. В некотором смысле язык Си – самый универсальный, т.к. кроме набора средств, присущих современным языкам программирования высокого уровня (структурность, модульность, определенные типы данных), в него включены средства для программирования практически на уровне ассемблера. Большой набор операторов и средств требуют от программиста осторожности, аккуратности и хорошего знания языка со всеми иго преимуществами и недостатками.

Язык C++ появился в начале 80-х годов. Созданный Бьерном Страуструпом с первоначальной целью избавить себя и своих друзей от программирования на ассемблере, Си или различных других языках высокого уровня.

По мнению автора языка, различие между идеологией Си и C++ заключается примерно в следующем: программа на Си отражает “способ мышления” процессора, а C++ - способ мышления программиста. Отвечая требованиям современного программирования, C++ делает акцент на разработке новых типов данных наиболее полно соответствующих концепциям выбранной области знаний и задачам приложения. Класс является ключевым понятием C++. Описание класса содержит описание данных, требующихся для представления объектов этого типа и набор операций для работы с подобными объектами.

В отличие от традиционных структур Си и Паскаля, членами класса являются не только данные, но и функции. Функции – члены класса имеют привилегированный доступ к данным внутри объектов этого класса и обеспечивают интерфейс между этими объектами и остальной программой. При дальнейшей работе совершенно не обязательно помнить о внутренней структуре класса и механизме работы встроенных функций. В этом смысле класс подобен электрическому прибору – мало кто знает о его устройстве, но все знают, как им пользоваться.

Язык С++ является средством объектного программирования, новейшей методики проектирования и реализации программ, которая в текущем десятилетии, скорее всего, заменит традиционное процедурное программирование. Главной целью создателя языка доктора Бьерна Страустрапа было оснащение языка С++ конструкциями, позволяющими увеличить производительность труда программистов и облегчить процесс овладения большими программными продуктами.

Абстракция, реализация, наследование и полиморфизм являются необходимыми свойствами которыми обладает язык С++, благодаря чему он не только универсален, как и язык Си, но и является объектным языком. Фортран Фортран широко распространенный язык, особенно среди пользователей, которые занимаются численным моделированием. Это объясняется несколькими причинами:

Существованием огромных фондов прикладных программ на Фортране, накопленных за эти годы, а также наличием огромного количества программистов, эффективно использующих этот язык;

Наличием эффективных трансляторов Фортрана на всех типах ЭВМ, причем версии для различных машин достаточно стандартизированы и перенос программ с машины на машину обычно не составляет больших трудностей;

Изначальной направленностью Фортрана на физико-математические и технические приложения; в частности, это проявилось в том, что в течение долгого времени он оставался единственным языком со встроенным комплексным типом переменных и большим набором встроенных функций для работы с такими переменными.

За прошедший период сформировалась новая методология и философия программирования. С начала 70-х годов Фортран подвергался заслуженной критике. В 1977 году был принят новый стандарт языка Фортран-77. На создание нового стандарта ушло много времени, но сейчас уже можно считать, что его разработка завершена и новый стандарт Фортран-90 начал входить в практику пользователей Фортрана. Только на машинах типа IBM PC существует несколько трансляторов например, Watfor, Lap-Fortran и т. д. Но наибольшее распространение на машинах этого типа получили различные версии транслятор Fortran-77. Выпущенный в 1990 году транслятор MS-Fortran 5.0 практически полностью соответствует стандарту Fortran-90. Большинство крупных научно-технических прикладных программ написано на Фортране потому, что он обладает переносимостью и устойчивостью, а также благодаря наличию встроенных математических и тригонометрических функций. Дополнительной, неотъемлемой частью любой прикладной программы на языке Фортран является расширенная графическая библиотека, позволяющая использовать различные графические данные и изображения.

Язык создан в основном в 1975 - 1980 годах в результате грандиозного проекта, предпринятого Министерством Обороны США с целью разработать единый язык программирования для так называемых встроенных систем (т. е. систем управления автоматизированными комплексами, работающими в реальном времени). Имелись в виду прежде всего бортовые системы управления военными объектами (кораблями, самолетами, танками, ракетами, снарядами и т. п.). Поэтому решения, принятые авторами Ады не следует считать универсальными. Их нужно воспринимать в контексте особенностей выбранной предметной области. Язык Ада возник в результате международного конкурса языковых проектов проходящего в 1978-1979 годах. Участники должны были удовлетворить довольно жестким, детально разработанным под эгидой Министерства Обороны США требованиям. Интересно, что все языки, дошедшие до последних туров этого конкурса, были основаны на Паскале. В этой связи Аду можно предварительно охарактеризовать как Паскаль, развитый с учетом перечисленных выше пяти основных требований. При этом авторы пошли в основном по пути расширения Паскаля новыми элементами. В результате получился существенно более сложный язык.

Кобол

Кобол - это сравнительно старый язык, разработанный прежде всего для исследований в экономической сфере. Язык позволяет эффективно работать с большим количеством данных, он насыщен разнообразными возможностями поиска, сортировки и распределения. О программах на Коболе, основанных на широком использовании английского языка, говорят, что они понятны даже тем, кто не владеет Коболом, поскольку тексты на этом языке программирования не нуждаются в каких-либо специальных комментариях. Подобные программы принято называть самодокументирующимися. К числу других плюсов Кобола обычно относят его структурированность. Довольно мощные компиляторы с этого языка разработаны для персональных компьютеров. Некоторые из них столь эффективны, что программу, отлаженную на персональном компьютере, нетрудно перенести на большие ЭВМ.

Перечисляя минусы нельзя не вспомнить о том, что на Коболе можно запрограммировать лишь простейшие алгебраические вычисления. Для инженерных расчетов этот язык не годится. Еще одна причина, которая в какой-то мере сдерживает развитие языка, - это наличие в США специально созданного отраслевого комитета, вырабатывающего стандарты, за соблюдением которых следит правительственная комиссия. Как это всегда бывает в подобных случаях, фирмы, занимающиеся разработкой программного обеспечения, не торопятся подгонять свои заготовки к жестким требованиям комиссии, отсутствует конкуренция версий, а в итоге проигрывает распространение языка

ПЛ/1 разработан в 1964-1965 годах фирмой IBM. ПЛ/1 относится к числу универсальных языков, т. е. позволяет решать задачи из разных областей: численные расчеты, текстовая обработка, экономические задачи и т. д. По своим возможностям он перекрывает такие языки, как Фортран, Алгол-60 (созданный для численных расчетов), Кобол (для экономических задач), хотя в силу ряда причин вытеснить эти языки ПЛ/1 не смог.

ПЛ/1 содержит все основные конструкции, характерные для так называемых языков высокого уровня, а также ряд специфичных средств, удобных для практического программирования. Язык напоминает конструктор с большим числом деталей – пользователю достаточно освоить только те части языка, которые ему практически необходимы. Его операторы довольно емки, что часто позволяет получить запись программы более компактную, чем на других языках. Знающий ПЛ/1 программист без труда осваивает любой другой язык того же или близкого класса.

Вместе с тем, ПЛ/1 имеет и ряд недостатков, затрудняющих изучение и использование языка. Основные из них таковы. Во-первых, имеется много дублирующих друг друга средств их сложно запомнить, не ясно, что когда применять, кроме того, это снижает как скорость трансляции, так и скорость выполнения программ. Во-вторых, программы получаются не совсем машинно-независимыми.

Модула

Можно считать, что история языка Модула начинается в 1980 году, когда Никлаус Вирт, один из выдающихся специалистов по теории информации, известный большинству специалистов по вычислительной технике в основном как создатель языка Паскаль, опубликовал описание нового языка программирования, названного им Модула. В отличие от Паскаля, который был по замыслу языком для обучения программирования, Модула с самого начала представлял собой язык для профессиональных системных программистов, продолжая лучшие традиции своего предшественника и обогащая их новыми идеями, соответствующих таким требованиям к языкам программирования, как структурность, модульность и способность к расширению. Как и множество других языков программирования, Модула подвергалась эволюции, во время которой ее первоначальное название было переделано в имя Модула-2. Одновременно с развитием языка Модула для него создавались новые компиляторы, однако, ни один из них не мог соперничать с лучшими реализациями языков Паскаль и Си, например, разработанных фирмой Борланд. В этот переходный для языка Модула период лучшей считались реализации выполненные фирмой Logitech, которые по своим характеристикам проигрывала Турбо Паскалю и Турбо Си. Только в 1988 году после появления на американском рынке системы Top Speed, Модула-2 заняла достойное место среди процедурных языков, предназначенных для системного программирования. Возраставшей популярности системы Top Speed способствовало несколько факторов: удобное и, кроме того, легко изменяемая по желанию пользователей операционное окружение, быстрый компилятор и селективный редактор связей. Но наиболее существенным оказалось то, что создаваемые программы отличались большим быстродействием и занимали не много места в памяти.

Бейсик

Бейсик (Basic - Beginner’s All-Purpose Symbolic Instruction Code – “универсальный символический код инструкций для начинающих”). Прямой потомок Фортрана и до сих пор самый популярный язык программирования для персональных компьютеров. Появился Бейсик в 1963 году (назвать автора было бы трудно, но основная заслуга в его появлении несомненно принадлежит американцам Джону Кемени и Томасу Курцу). Как и любые преимущества, простота Бейсика оборачивалась, особенно в ранних версиях трудностями структурирования; кроме того, Бейсик не допускал рекурсию – интересный прием, позволяющий составлять эффективные и в то же время короткие программы.

Разработаны мощные компиляторы Бейсика, которые обеспечивают не только богатую лексику и высокое быстродействие, но и возможность структурного программирования. По мнению некоторых программистов, наиболее интересными версиями являются GWBASIC, Turbo-Basic и Quick Basic.

В свое время появление Quick Basic ознаменовало рождение второго поколения систем программирования на языке Бейсик. Он предоставлял возможность модульного и процедурного программирования, создания библиотек, компиляции готовых программ и прочее, что вывело его на уровень таких классических языков программирования, как Си, Паскаль, Фортран и др. Более того, в связи с отсутствием официального стандарта языка Бейсик, его реализация в виде Quick Basic стала фактическим стандартом. Безусловными лидерами среди различных версий Бейсика были Quick Basic 4.5 и PDS 7.1 фирмы Microsoft, появившиеся в конце 80-х годов.

Лисп

Язык Лисп был предложен Дж. Маккарти в работе в 1960 году и ориентирован на разработку программ для решения задач не численного характера. Английское название этого языка – LISP является аббревиатурой выражения LISt Processing (обработка списков) и хорошо подчеркивает основную область его применения. Понятие “список” оказалось очень емким. В виде списков удобно представлять алгебраические выражения, графы, элементы конечных групп, множества, правила вывода и многие другие сложные объекты. Списки являются наиболее гибкой формой представления информации в памяти компьютеров. Неудивительно поэтому, что удобный язык, специально предназначенный для обработки списков, быстро завоевал популярность.

После появления Лиспа различными авторами был предложен целый ряд других алгоритмических языков ориентированных на решение задач в области искусственного интеллекта, среди которых можно отметить Плэнер, Снобол, Рефал, Пролог. Однако это не помешало Лиспу остаться наиболее популярным языком для решения таких задач. На протяжении почти сорокалетней истории его существования появился ряд диалектов этого языка: Common LISP, Mac LISP, Inter LISP, Standard LISP и др. Различия между ними не носят принципиального характера и в основном сводятся к несколько отличающемуся набору встроенных функций и некоторой разнице в форме записи программ. Поэтому программист, научившийся работать на одном из них без труда сможет освоить и любой другой. Большим достоинством Лиспа является его функциональная направленность, т. е. программирование ведется с помощью функций. Причем функция понимается как правило, сопоставляющее элементам некоторого класса соответствующие элементы другого класса. Сам процесс сопоставления не оказывает никакого влияния на работу программы, важен только его результат – значение функции. Это позволяет относительно легко писать и отлаживать большие программные комплексы. Ясность программ, четкое разграничение их функций, отсутствие каверзных побочных эффектов при их выполнении является обязательными требованиями к программированию таких логически сложных задач, каковыми являются задачи искусственного интеллекта. Дисциплина в программировании становится особенно важной, когда над программой работает не один человек, а целая группа программистов.

Язык программирования Лисп предназначен в первую очередь для обработки символьной информации. Поэтому естественно, что в мире Лиспа числа играют далеко не главную роль. Основные типы данных в Лиспе называются “атом” и “точечная пара”.

Пролог

Язык логического программирования предназначен для представления и использования знаний о некоторой предметной области. Программы на этом языке состоят из некоторого множества отношений, а ее выполнение сводится к выводу нового отношения на основе заданных. В Прологе реализован декларативный подход, при котором достаточно описать задачу с помощью правил и утверждений относительно заданных объектов. Если это описание является достаточно точным, то ЭВМ может самостоятельно найти требуемое решение.

Object PAL

Object PAL является мощным языком программирования. Object PAL представляет собой объектно-ориентированный, управляемый по событиям, визуальный язык программирования. На начальном уровне функциональности Object PAL можно осуществлять операции с данными, создавать специальные меню, а также управлять сеансом ввода данных. События в Object PAL порождают команды, которые имитируют эффект использования Paradox в интерактивном режиме. Существует возможность автоматизировать часто выполняемые задания, а также осуществлять над таблицами, формами и отчетами действия, которые были не доступны при интерактивной работе. Также Object PAL предоставляет все средства полнофункционального языка программирования в среде Windows. Можно использовать Object PAL для создания законченных систем, в которых реализованы специальная система меню, справочная система, а также всевозможные проверки данных. В Object PAL можно сохранить свои наработки в динамически компонуемой библиотеке, доступ к которой будут иметь несколько форм. Кроме того, можно установить связь с другими динамическими библиотеками, содержащие прграммы написанные на таких языках как Си, C++ или Паскаль.

Object PAL может быть использован в качестве инструмента для создания автономных программ. Можно написать законченное Windows–приложение и запустить его под Paradox.

Object PAL поддерживает механизм динамического обмена данными в качестве как клиента, так и сервера. Кроме того, Object PAL поддерживает в качестве клиента механизм работы с составными документами. В дополнение к сказанному существует возможность включать в свое приложение мультимедийные средства, снабдив выполняемое приложение звуковыми и анимационными эффектами.

Созданная фирмой Борланд реализация языка dBase представляет собой удачный гибрид объектной ориентации и традиционных способов программирования. Он позволил создавать системы с помощью объектного дизайна и использовать обычные приемы обработки записей. Большим достижением фирмы Борланд явилось то, что она очень удачно совместила объектные и процедурные приемы программирования. Первая версия для Windows давала пользователю самый мощный объектный инструмент на рынке программ баз данных. Она позволяет создавать новые классы объектов, которые обладают свойствами наследования, инкапсуляции и полиморфизма. Она также позволяет программировать эти объекты при помощи традиционных команд dBase, идеально подходящих для управления простыми табличными базами данных. Все это дает неоспоримое преимущество – осуществлять без особого труда переход к приемам объектного программирования, переход столь сложный, например, как в – СУБД Paradox.

Язык Java зародился как часть проекта создания передового программного обеспечения (ПО) для различных бытовых приборов. Реализация проекта была начата на языке С++, но вскоре возник ряд проблем, наилучшим средством борьбы с которыми было изменение самого инструмента - языка программирования. Стало очевидным, что необходим платформо-независимый язык программирования, позволяющий создавать программы, которые не приходилось бы компилировать отдельно для каждой архитектуры и можно было бы использовать на различных процессорах под различными операционными системами. Язык Java потребовался для создания интерактивных продуктов для сети Internet. Фактически, большинство архитектурных решений, принятых при создании Java, было продиктовано желанием предоставить синтаксис, сходный с Си и Cи++. В Java используются практически идентичные соглашения для объявления переменных, передачи параметров, операторов и для управления потоком выполнением кода. В Java добавлены все хорошие черты C++.

Три ключевых элемента объединились в технологии языка Java

Java предоставляет для широкого использования свои апплеты (applets) - небольшие, надежные, динамичные, не зависящие от платформы активные сетевые приложения, встраиваемые в страницы Web. Апплеты Java могут настраиваться и распространяться потребителям с такой же легкостью, как любые документы HTML.

Java высвобождает мощь объектно-ориентированной разработки приложений, сочетая простой и знакомый синтаксис с надежной и удобной в работе средой разработки. Это позволяет широкому кругу программистов быстро создавать новые программы и новые апплеты.

Java предоставляет программисту богатый набор классов объектов для ясного абстрагирования многих системных функций, используемых при работе с окнами, сетью и для ввода-вывода. Ключевая черта этих классов заключается в том, что они обеспечивают создание независимых от используемой платформы абстракций для широкого спектра системных интерфейсов.

Языки программирования для компьютерных сетей

Языки программирования для компьютерных сетей являются интерпретируемыми. Интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы – в исходных текстах. Такие языки называются скрипт – языками.

Perl является интерпретируемым языком, созданным программистом Лари Уоллом для обработки больших текстов и файлов и расшифровывается, как Practical Extraction and Report Language (язык для практического извлечения данных и составления отчетов). С помощью Perl вы, например, можете создать скрипт, который открывает один или несколько файлов, обрабатывает информацию и записывает результаты.

Perl - язык, приспособленный для обработки произвольных текстовых файлов, извлечения из них необходимой информации и выдачи сообщений. Perl также удобен для написания различных системных программ. Этот язык прост в использовании, эффективен, но про него трудно сказать, что он элегантен и компактен. Синтаксис выражений Perl близок к синтаксису Си. Рекурсия может быть произвольной глубины. Хотя Perl приспособлен для сканирования текстовых файлов, он может обрабатывать так же двоичные данные. Perl позволяет использовать регулярные выражения, создавать объекты, вставлять в программу на Си или Си++ куски кода на Perl, а также позволяет осуществлять доступ к базам данных, в том числе Oracle.

С изобретением World Wide Web, Perl оказался прекрасным средством для взаимодействия с web-серверами через Common Gateway Interface (CGI) - общий интерфейс взаимодействия. Команды Perl могут легко получить данные из формы HTML или другого источника и выполнить с ними какое-нибудь действие.

Язык PHP (1995-1997гг) обладает средствами доступа к БД и используется создателями динамических сайтов во всем мире.

Язык Tcl/Tk (конец 80-х годов) состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами и позволяет создавать программы с графическим интерфейсом.

Язык VRML (1994г) создан для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете.

Язык XML . С 1996г идет работа над созданием универсального языка структуры документов. Может стать заменой языка HTML.

Вывод

Полезные ресурсы

Отзыв Айзили

Где доклад?

Отзыв Ранифка

Re: Где доклад?
Все будет:-D

Отзыв Шамагуловой Элиты

Отзыв Мишина Александра

Отличный доклад. Узнал много нового о языках программирования.

Отзыв Морозова Александра

Конечно хотелось бы видеть доклад или хотя бы презентацию в каком либо виде.

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

Разные языки программирования и их области применения. Лекция в Яндексе

Наш первый пост в этом году мы решили посвятить очень базовой теме, лекция на которую была прочитана в Малом ШАДе. Занимаются в нём старшеклассники, которым интересны технологии, отсюда специфичность изложения - лекция будет особенно интересна тем, кто только начинает программировать и задумывается о том, в каком направлении развиваться. Для них же у Яндекса есть курс «Введение в программирование (С++)» , который можно пройти на платформе Stepic.org.

Лектор Михаил Густокашин - куратор академических программ Яндекса, директор центра студенческих олимпиад факультета компьютерных наук ВШЭ. Михаил подготовил десятки победителей и призёров Всероссийских олимпиад по программированию.

В рамках лекции рассказывается о том, какие бывают языки программирования, чем они отличаются, как они появились и какие из них лучше, а какие - хуже. В начале речь немного пойдет об истории языков - как они появились, как люди начали программировать, как все развивалось, что сейчас происходит. Во второй части будет затронуто то, для каких задач какой язык подходит, как «выбрать себе любимый язык и получать удовольствие от жизни». Лектор также немного расскажет о том, как, по его мнению, всему этому научиться и потом устроиться на работу.

Как всегда, под катом - подробная расшифровка лекции, чтобы вы могли сориентироваться в ее содержании.

История языков программирования

Давайте начнём с самого начала. В самом начале у компьютеров не было даже клавиатуры! То есть всё было очень плохо - у них не было ни клавиатуры, ни экрана, были перфокарты (это такие штучечки с дырочками или с отсутствием дырочек). Соответственно, то ли штырьки туда засовывали, то ли там светом светили. Если есть дырочка (или наоборот нет) - это означало нолик или единичку. И программы в то время писали с помощью машинных кодов - у каждой операции в компьютере (сложение, вычитание, какие-то более сложные операции) был какой-то код машинный. Люди сами по табличке выбирали этот код, всякие адреса в памяти, всё это выбивали руками и засовывали в считыватель - и оно всё считалось. Конечно, работа программиста была, наверное, тогда не особо интересной - проделывать дырочки - и с развитием науки и техники, конечно, начали придумывать всякие, более «интересные» штуки. Например, ассемблер (Assembler), который уже несколько облегчал жизнь.

Ну, как он облегчал жизнь? Вместо запоминания того, что там какой-то «волшебный» код у команды, использовались всякие слова, похожие на «человеческий» английский язык - какие-нибудь add или mov - ну и затем перечислялись регистры или области памяти, переменные, с которыми нужно эти операции производить. Но понятное дело, что это в общем-то тоже требовало достаточно большого напряжения ума, чтобы держать у себя в голове, в каком регистре у нас что лежит, где какие переменные и что вообще происходит. Почему так происходило? Потому что компьютеры были «глупые» и ничего более «умного» понять не могли. Вообще-то и собрать из ассемблера машинный код тоже требует времени, памяти (по тем временам было конечно мало её).

Постепенно, становилось понятно, что разрабатывать так большие сложные программы очень сложно. Производительность программиста в этих командах была предельно низкой - то есть он писал несколько строк в день (осмысленных), и каждая строка ничего особо и не делала - какие-нибудь простые арифметические действия. И людям хотелось сделать языки гораздо более похожими на человеческий язык, на английский в частности, чтобы писать программы было легче и удобнее. И пошло-поехало!

Старые и мертвые языки

Одним из первых языков стал Fortran . Кстати, его тоже ещё выбивали на перфокартах - были специальные перфокарты для выбивания программ на Fortran’е. Но если вы сейчас возьмёте этот Fortran - по-моему, он даже где-то между 50-60 гг. появился - и попытаетесь на нём что-то написать, то вам будет очень неприятно, я вам гарантирую! Современный Fortran до сих пор живой, но уже довольно сильно отличается от того, что было раньше.

Другие языки - сейчас напишу одну штуку, о которой наверное вы если и слышали, то только на всяких мероприятиях, где рассказывают про историю программирование - это COBOL . Это был язык для написания бизнес-приложений. Что такое бизнес-приложения? Какие-нибудь транзакции в банках, еще что-то, всё это писали на Коболе. У нас, понятное дело, не очень популярен. Я думаю, программиста на Коболе, в Москве, вы найдёте с большим трудом. А где-нибудь не в Москве -- с ещё большим трудом. Но, что удивительно, ещё 10 лет назад больше половины всего кода, написанного человечеством, было написано на Коболе. И до сих пор, значительная часть всяких банковских транзакций идёт с помощью программ, написанных на нём (COBOL), и до сих пор люди на нём что-то пишут.

Есть ещё «забавный» язык, он назывался Алгол (68-я версия, что характеризует год его создания). Это алгоритмический язык. В общем, они что-то там умели, но нам сейчас не очень интересно, что они умеют. И на этом наш экскурс в древность и в относительно неиспользуемые языки можно закончить и перейти к тому, что живо до сих пор (и активно живёт).

Старые, но живые языки

Алгол придумали в Европе, а Фортраном пользовались в основном в Штатах - больших отличий нет. Какая тенденция заметна? Сначала всё было сложно и чтобы писать нужно было быть чуть ли не инженером, электротехником, понимать, где какие контакты замыкаются и ещё что-то для программирования. Потом тоже нужно было сидеть с листочками и считать память, смотреть за ней. И постепенно всё становилось проще, проще, проще и дальше ещё проще для программиста - как можно меньше думать человеку, как можно больше делать автоматически. Примерно в конце вот этого периода (лектор указывает на Алгол и Кобол) начинают появляться языки, которые в каком-то смысле «дожили» до наших дней.

BASIC . Возможно, до сих пор некоторые люди на нём что-то пишут, по крайней мере я видел, что в некоторых заведениях учат на QBasic ’е - такое синее окошко, где написано «1989». В общем, «вовсю» живёт! Он придумывался как язык для не программистов. В то время программист была такая очень специализированная профессия. А здесь тебе говорят: «Вот у нас есть классный язык Basic, и любой разумный человек возьмёт и напишет программу на нём - легко». Опять же тот Бейсик и современный Бейсик - это огромная разница. Всякие вот эти строки с нумерацией через 10, всякие GOTO и прочий ужас - они к современному Бейсику уже не имеют никакого отношения и даже к Бейсику 89-го года они имеют мало отношения.

Ещё одна забавная история - язык Паскаль , широко известный в вузовских кругах, в основном в России и в странах бывшего Советского Союза. Он использовался и продолжает использоваться на удивление как учебный язык. Во всём остальном мире он поменьше распространён, но тоже живёт и здравствует. Есть такой человек Вирт - вот он учёный, теоретик. Он участвовал в обсуждении Алгола, ему не понравилось то, что получилось, и он придумал свой язык - Pascal. А потом фирма Borland (и до этого многие другие фирмы - Apple занималась, в частности) взяли и всё испортили. У него была красивая теория, стройная - «всё будет хорошо», - а они взяли и напихали туда того, что людям нужно для работы. Ну, и получилось не так красиво, как он хотел.

И, наконец, . Си придумали инженеры. Если Паскаль придумал учёный, то Си придумали Керниган и Ритчи , они работали инженерами в Bell. Как это произошло? В то время на этих языках (лектор указывает на Fortran, COBOL, Algol) ничего системного написать было нельзя. Что такое «системное»? Например, операционную систему, драйвера какие-нибудь, ещё что-то. Эти языки предназначались для математических расчётов, для бизнес-расчётов, для всего такого. А всё остальное писали на Ассемблере . Были какие-то языки, они сейчас умерли, то есть язык Си появился не сразу от Ассемблера, а через какие-то промежуточные вещи.

Суть в чем? Керниган и Ритчи любили играть в игрушку Asteroids - летает космический корабль, и тут есть астероиды, он в них стреляет, и они разваливаются на части. У них был сервер, на котором они играли, но там было много народу, и игрушка тормозила. И они обнаружили у себя где-то в кабинете, что у них стоит какой-то компьютер, которым никто не пользуется. Но было проблема - он другой архитектуры был, а игра была написана на Ассемблере.

Они её переписали, конечно, даже впилили фичи какие-то, чтобы играть на нём. Но это навело их на мысль, что переписывать под новую архитектуру каждый раз - это не очень умно. И они решили написать такой язык высокого уровня, который будет подходить для системного программирования, то есть, в котором можно будет управлять памятью, в котором можно будет понимать где-что лежит и как обращаться к этим кусочкам памяти. И так появился язык Си, который оказал огромное влияние на всё дальнейшее. Они все (лектор показывает на Алгол, Фортран и прочие упомянутые языки) оказали большое влияние, но вот Си - прямо да…

Соответственно, это был основной язык в Unix - операционной системе, которая в то время была ещё популярнее, чем сейчас. И примерно к 80-м годам ситуация была какая-то вот такая (лектор показывает на Basic, C и прочие упомянутые языки). Допустим, что всё это у нас уже потихоньку умерло (лектор стирает упоминания об Ассемблере, Фортране и Алголе)… И в 80-е годы компьютеры стали меньше, умнее, дешевле, и людям захотелось всяких странностей, чтобы жить стало ещё лучше, жить стало ещё веселее.

Языки родом из 80-х

Одна из первых странностей - это был язык C++ . Язык C имеет огромное количество недостатков (ну просто вообще огромное) - на нём можно делать вообще всё, в том числе стрелять себе в ногу, стрелять себе в ногу с выдумкой, в другую ногу, одной ногой стрелять в другую ногу, в общем - что угодно делать. Но при этом некоторые архитектурные вещи там делаются довольно сложно - опять же, как и в Ассемблере, нам приходится всё время следить, где мы, чего и какую память выделили; она там всё время «течёт» куда-то эта память -- то есть мы выделили, забыли удалить, удалили не то, вылезли за пределы памяти, в общем - огребли кучу проблем.

C++ создавался сначала как набор дополнений к языку C, который облегчит разработку. В то время стало модно объектно-ориентированное программирование и люди решили, что всё можно описать в виде иерархии, то есть - есть у вас мячик (абстрактный), вы от него наследуете футбольный мяч, волейбольный мяч, ещё один абстрактный мяч. Тогда было модно, что «мы сейчас пишем всё в виде какой-то иерархии, и всё будет хорошо, жизнь наладится, всё станет прекрасно и всё». C++ в каком-то смысле реализовывал этот объектный подход - это не был первый язык объектно-ориентированного программирования, но он стал достаточно популярным и в нём начали появляться всякие фичи. При этом C++ сохранял почти полную совместимость (на тот момент) с языком C, программа написанная на Си в 99% случаев успешной компилировалась как C++-ная и даже работала также. Это было задумано, чтобы с Си было легко перейти на C++.

Помимо объектного подхода (в C++) достаточно быстро появилась стандартная библиотека шаблонов (STL). Я думаю, что в школе те, кто ещё учил Паскаль, обнаруживали, что у вас там, во-первых, нет встроенной сортировки (в древнем, синем Борланд Паскале, сейчас она уже есть в современных версиях) - там есть пример (исходник) сортировки, его можно скопировать и вставить. Но если вы хотите здесь отсортировать целые числа, здесь хотите вещественные числа, а здесь строки, которые можно между собой сравнивать, вам приходилось писать три разные сортировки, которые делают абсолютно одно и тоже, просто у них разные типы данных. Вот это не очень хорошо и шаблоны, которые не сразу появились в C++, эту проблему здорово облегчили. То есть, у вас была абстрактная программа, которая что-то, что может между собой сравниваться, успешно сортировала.

Скриптовые языки из 90-x

Но время не стояло на месте, в 80-е годы ещё много чего интересного происходило. Но где-то на рубеже 80-х и 90-х компьютеры стали настолько хороши, что можно уже было делать совсем странные и очень неэффективные вещи. В частности, это были скриптовые языки, которые не компилировались в машинный код, а интерпретировались. Бейсик тоже в какое-то время интерпретировался, но эти скриптовые языки были предназначены в основном для обработки текстов - это, например, Perl , Python (он был тогда не очень знаменит), PHP , Ruby - вот те скриптовые языки, которые в той или иной степени живут до сих пор (они все успели появиться до 2000 года, даже сильно раньше).

Давайте немного по ним пройдёмся, потому что это специфичные вещи и сейчас много где используются. Идея заключается в чём? Если мы не компилируем, то можно позволить намного больше всего. Например, программа может смотреть на свой код и как-то пользоваться этим; она знает, что в ней происходит и за счёт этого можно много чего интересного делать.

Perl был предназначен для обработки текстов - в те времена уже памяти стало настолько много в компьютерах, что туда можно было запихнуть какой-то текст и с этим текстом что-то полезное делать (например, считать слова, поиск какой-то). Но, на мой взгляд, его проектировали люди, которые были немного не в себе, потому что про него шутка такая есть: «Любой набор символов, написанный, является корректной программой на Перле». На мой взгляд, на нём можно только писать, читать его нельзя. Когда я смотрю на код на Перле и пытаюсь что-то понять, я ничего не понимаю. Может быть, если бы я знал его лучше, я бы что-то понимал, но как я слышал от тех людей, которые всё таки умеют, - они говорят, что легче переписать заново. То есть, программки получаются коротки и реально проще переписать заново, чем разобраться с тем, что там есть и исправить.

Примерно в то время, в середине 90-х, появился интернет. Сначала это были почта, сайтики со статичным HTML, но людям захотелось добавить туда какую-то динамику, чтобы у нас всё происходило динамично, формочки какие-то можно было заполнять, гостевые книги делать, ещё что-то. Соответственно это требовало какого-то взаимодействия, придумали протокол, как это взаимодействует, и, самое главное, генерацию этих статических (условно) страниц, которые будут «выплёвываться» пользователю в ответ на его запрос.

В общем, ничего кроме Перла на тот момент не подходило. Писать на чистом Си или на C++ обработчик было плохой идеей. И от неимения лучшего в то время (и достаточно долго) Перл был популярным языком для веб-разработки. Конечно, масштабы не сравнятся с тем, что сейчас происходит.

PHP появился как… случайно. Один человек довольно быстро перестал заниматься этим - делал свою страничку какую-то, была у него гостевая книга какая-то, ещё что-то, какие-то штуки. И он написал набор макросов каких-то для Перла, которые были похожи на Си, потому что он на Си умел, просто потому что ему было так удобно. И назвал это Personal HomePage. Расшарил и говорит: «Люди, смотрите какую штуку я написал, здесь всё намного понятнее, чем на Перле и можно править». И людям это понравилось.

Потом он это дело бросил. В общем, в итоге этот PHP стал жить и стал со временем гораздо популярнее, чем Perl. Но вот эта его «родовая травма» (задумка как набор макросов для Перла) с ним сыграла довольно злую шутку. Язык получился странный. То есть он развивался сам по себе, его никто не проектировал, никто не администрировал процесс развития (ни компания, ни какой-то человек), а было много группок, каждая из которых пилила то, что им нравится. В итоге там функции называются по-разному, даже стиля нет, всё через подчёркивания, в общем как попало, настройки лежат здесь и там, и как всё это будет работать не очень понятно. Зато можно сесть и через два часа писать на PHP, потому что он так задумывался.

Python и Ruby: Ruby сейчас менее популярен, Python как-то лучше «выструган», давайте о нём потом поговорим. Понятное дело, что в те времена это были (лектор указывает на Perl, Python, Ruby, PHP) сильно специализированные языки для сильно специализированных целей. В общем случае никакого системного программирования, никакой бизнес-логики никто на них не писал в то время и сейчас не очень много это делает.

Компилируемые языки из 90-х

Мы пойдём примерно в те же времена, но в другую сторону. У нас на тот момент C++ применялся практически для всего, что нужно было писать не для веба, не для обработки текста, а для просто приложений, для операционных систем, для игрушек - в общем, для чего угодно. Но C++ - это жуткий язык на самом деле. Почему? Потому что, во-первых, он наследовал из-за обратной совместимости все проблемы Си. Там можно было по-прежнему убиться миллионом разных способов, тех же самых, что были в Си (естественно, добавились и новые способы в C++). При этом, если писать всё хорошо и правильно, как было задумано авторами C++, то, конечно, старыми сишными способами уже убиться было нельзя, и вроде как их стало поменьше. Тем не менее, у него была очень странная объектная модель своеобразная. Разбиение программы на модули, на кусочки какие-то вообще пришло из Си (если include вы умеете писать на Си или на C++ - фактически это было задумано как просто вставить текст библиотеки в вашу программу, в итоге, когда вы пишите кучу инклюдов у вас всё - если «примитивно», как это было в самом начале - у вас всё вставляется в один файлик и потом всё это жутко долго компилируется, потому что по несколько раз ходит. Тот же Паскаль, Виртовский, был в этом плане намного продуманнее, более поздние версии стали ещё лучше.

В общем, недостатков у C++ очень много. Квалификация у программиста должна была быть высокая, чтобы писать на C++, и стоили такие программисты дорого (и подготовка, и ещё чего-то, то есть найти на рынке программистов сложно, платить им нужно много, ну и вообще это не дело...). А компьютеры у нас всё быстрее и быстрее считают, становятся всё дешевле, люди покупают себе новые компьютеры и хотят больше приложений, больше игрушек для телефона, в общем - больше радости.

Так и появилась Java (Ява). Там тоже связана довольно забавная история, как название появилось у этого языка. Там программисты, они всё время пьют кофе и в то время было модным пить кофе, который на острове Ява рос. Язык задумывался как язык для встраиваемых приборов, в частности для кофе-машины. Вот так и получилось название…
Что вообще началось с неё, что в ней было хорошее и почему же она завоевала большую популярность? Во-первых, они избавились от наследия Сишного, полностью. Никаких указателей, гораздно меньше способов отстрелить себе какую-нибудь часть тела и всё сломать. Во-вторых, они внедрили гораздо более свежие идеи в плане объектной модели - то есть C++ появился значительно раньше, чем Java и использовал более архаичную, «дикую» модель объектную. Ну а здесь (лектор указывает на Java) она была уже более продуманной тогда уже, и в теории люди думали, и на практике применяли и сделали всё намного круче.

И наконец, третье. У нас программки на Джаве собирались не в машинный код, а в код для виртуальной машины. То есть, у вас жила виртуальная машина (VM) JVM - Javовская. Ваши программки собирались в какое-то промежуточное представление и затем, с помощью это машины уже выполнялись. Что это дало? Во-первых, оно тормозило, во-вторых, оно жрало память со страшной силой, в третьих оно было переносимо куда угодно (теоретически) - хоть на кофеварку, хоть на кофемолку, хоть на компьютер, хоть на телефон мобильный. Это, с одной стороны хорошо, то есть вы написали просто реализацию виртуальной машины, потом свои джавовские программы запускаете везде. Но, с другой стороны, плохо, что на том же телефоне тогда было мало памяти, была низкая производительность и всё это ещё дополнительно начинало тупить и тормозить.

Но даже не это главное, для чего вообще язык придумывался. Язык Джава придумывался чтобы снизить требования к квалификации программистов. То есть более плохие программисты могут писать хорошие программы на Java, потому что она не позволяет писать плохие программы - там нет средств, чтобы писать программы плохо. Там можно писать только хорошо, программы. Хорошо, в понимании создателей языка.

То есть, если на Си, на C++, на Питоне, на чём угодно мы можем развести из своего проекта жуткую помойку какую-то, где у нас всё лежит вперемешку, собирается часами и там ещё чего-то. То в Java помойку развести тоже можно, но для этого уже надо приложить какие-то усилия. То есть, по умолчанию, там получается не “помойка”, получаются другие проблемы, что там что-то пронаследовали-пронаследовали - в общем на одну осмысленную строку получается десять не очень осмысленных. Зато, может такой, средней квалификации, программист писать довольно качественный код.
Мы почти пришли к концу. У нас, следующее, что появилось - это.Net (дотнет), ну и в частности нас интересует C# (почти то же самое [лектор указывает на Java], то есть там различия в деталях, если будете выбирать между ними - смотрите, где денег больше платят).

И ещё одна штука - JavaScript. Не имеет никакого отношения к языку Java, появился в том же году - слово было модное, они лицензировали торговую марку, чтобы использовать.

На что, главное, нужно обратить внимание? (Лектор рисует стрелки от C++ к Java, .Net, C#, JavaScript и PHP). Чтобы написать простенькую программку на одном из этих языков, да и на многих других - если вы знаете C++, вам в общем-то ничего больше знать не надо - вы берете и пишете на C++, а потом добавляете доллары в начале, ещё что-то делаете по мелочи и у вас она начинает работать на чём угодно (лектор показывает на языки, к которым были отведены стрелочки от C++). То есть они предельно похожи в каких-то простых вещах. Если вы решаете какие-то школьные задачи, учебные задачи, ещё что-то (не проектируете большой проект - у вас один файлик, который читает числа, выводит числа в консоли, ещё чего-то делает), то разницы почти никакой нет между этими языками. Понятно, что JavaScript и PHP они специализированные, у них всё немножко по другому. А вот здесь (лектор указывает на Java и C#) вообще предельно мало разницы.

С тех пор появляются всякие другие интересные вещи, но непонятно - будут они жить или успешно умрут. Чем сейчас, для каких задач пользуются?

Выбор языка в зависимости от задачи

Допустим, перед вами стоит задача написать драйвер для видеокарты. Каким языком вы будете пользоваться сегодня? (Выкрик из зала: Java!) А чего… Джава - отлично, но чего не на Руби или на PHP? (Лектор говорит с сарказмом.)

Низкоуровневое программирование

Если вы пишете чего-то низкоуровневое, то лучший выбор - это Си, но вообще-то я чего-то слышал (но не видел), что C++ применяют для этого. Но я слабо верю в это, потому что в Си можно четко контролировать - раз вы дали столько-то байт памяти, значит столько-то и будет. А в C++ (STL) как реализована строка? Ну, как-то реализована. И мы в итоге не знаем, как и что там происходит, может у нас память кончится на нашей видеокарте или ещё что-то произойдёт. Поэтому Си до сих пор живёт и не умирает, такие задачи системного программирования по прежнему есть - написать операционную систему, написать драйвера, написать ещё чего-нибудь - Си отлично подходит для этого. Кроме того, сейчас появляются всякие устройства, (интернет вещей обещают, что он вот-вот наступит) которые живут от батарейки (и, естественно, их будут миллионы, всё будет обвешано этим интернетом вещей), они должны быть очень дешёвыми и очень мало электричества потреблять. Соответственно, там будет 2 Кб памяти, процессор на 5 кГц, ну и понятное дело, что вкрутить какую-то виртуальную машину или скриптовый язык в ближайшее время не получится -- значит, придётся писать что-то на Си. Да и сейчас, например, вычисления на видеокарте (OpenCL или ещё какая-нибудь технология) - там не придумывают новый язык, чтобы писать для них программ - там делают Си с каким-то большими ограничениями. Просто потому что люди уже умеют, зачем учить чего-то новое? Формально это, наверное, тоже, в каком-то смысле Си.

Веб-программирование

Допустим, вы хотите написать новый Facebook (социальную сеть). На чем вы будете это писать? (Из зала говорят про HTML и CSS.) HTML, CSS - это дизайн, а мы хотим, чтобы там можно было фотографии добавлять, друзей, комментарии оставлять.

Для скриптовой части - то есть то, что будет происходит на стороне клиента, - это JavaScript. Причем иногда JavaScript генерируется на другом языке и высылается (так бывает, что скрипт генерируется…, потому что так проще иногда бывает обрабатывать какие-то изменения в логике).

На удивление, он написан на PHP - и Facebook, и многие другие большие проекты. Пришлось, конечно, написать свои какие-то вещи, чтобы это всё-таки работало нормально, а не так как «тяп-ляп» было сделано, но они справились. В принципе, более менее всё равно, на чём вы будете писать, но не советую Perl. Здесь и сейчас, понятное дело, с нуля уже для веба никто ничего не пишет. Все пишут какой-нибудь фреймворк или ещё чего-то. Интернет-магазин? Скачали фреймворк для интернет-магазина - ну и всё, написали интернет-магазин.

Программирование для бизнеса

Дальше вы хотите написать какое-нибудь скучное приложение для банка. Или, например, есть ли у вас кто-нибудь, кто продаёт симки? Возможно, вы когда-нибудь покупали телефон или ещё что-то и вам говорили: «Вот система висит, мы ничего не можем сделать». На чём вы будете писать такое приложение? (Выкрик из зала про Python) На Питоне такое нельзя писать, вы что?! Ничего для бизнеса не стоит писать на Питоне. Почему? Потому что когда вы пишете что-то на Питоне, у вас в процессе написания невозможно обнаружить значительно количество багов. Питон всячески динамически типизированный, и вообще там можно так спрятать баг, что он всплывёт в такой ситуации, что вы даже понять не сможете, что там сделали вот эти криворукие пользователи, что у вас всё сломалось. То есть на Питоне лучше писать для себя, маленькие скрипты - вы понимаете, что там происходит и что делается. Ну или что-нибудь, что не жалко выкинуть: вы хотите раньше конкурентов что-то выкатить, ну и что, что оно через раз будет ломаться. Вы написали на Питоне и всё - вы захватили рынок. А если вы пишите что-то надолго, например банковское приложение какое-то (чтобы оно кредиты одобряло, ещё что-нибудь) - вы пишете это на Java. Потому что там дело серьезное, бумажки, деньги, документы, ещё чего-то, а в ней так накосячить нельзя, что всё сломается, а то люди обидятся - у них деньги ушли и никуда не дошли, потому что у вас в какой-то момент строка превратилась в число или наоборот. Итак, значит, методично на Java берёте и пишете, пишете… Ну или на.Net, тоже такие ситуации, в принципе, бывают. Там, конечно, тоже можно нарваться на проблемы, но всё таки вероятность этого несколько ниже.

Программирование для армии, аэрокосмической отрасли

А теперь представьте, что вас решили отправить на Луну на ракете. На чём бы вы предпочли, чтобы был написать код, который управляет двигателями ракеты? Давайте посмотрим. Вот это, наверное (лектор показывает на Perl, Python, PHP, Ruby), не стоит - оно тормозит, ещё чего-то происходит, ну и вообще я бы не согласился лететь на такой ракете. На C++? Я бы тоже, честно говоря, не доверил, потому что на C++ слишком много способов убиться. Когда ты там где-то в космосе, это не очень хорошо.

Может быть на Java? Вроде там довольно надёжно всё и архитектура хороша, никаких диких типов, никаких выходов за пределы памяти лишних. Допустим, наступил самый ответственный момент, а наша Java решила собрать мусор за нас. Нам нужно приземляться, тормозить, а она такая: «Нет, garbage собирается». В общем, тоже не очень.

Честно говоря, я бы предпочел, чтобы на Паскале писали эту программу. Я, конечно, не очень люблю Паскаль, но как-то в таких вопросах, было бы очень здорово.

Использование сразу нескольких языков для разработки ПО

Ну и что нужно вообще сказать о современных языках. Сейчас многие проекты не живут каким-то одним языком, то есть у них часть какая-то живет на одном языке, часть - на другом, ещё какая-то часть - на третьем. Например, если у вас какое-то веб-приложение, которое обрабатывает дикие объемы информации, обращения к дискам (даже не к базам данных, они настолько огромны, что там даже база данных не тянет какая-то уже написанная) наверняка написаны на каком-то низкоуровневом Си, чтобы дико быстро писать на диск и всё такое. Естественно, писать весь проект на Си не стоит. Может быть, там какая-то промежуточная логика, написанная на Java, которая обращается к Сишным функциям для быстрых обращений. Ну а фронтенд (то на что смотрит пользователь), конечно, уже написан на чём-нибудь, на каких-то скриптах, на том, что непосредственно выполняется браузером (JavaScript). И всё это живет вместе и успешно взаимодействует.

В разработке каких-то приложений, даже больших, иногда люди что делают? Они берут и на Питоне пишут прототип (как оно всё будет работать), набрасывают, какую-то архитектуру продумывают. Писать на нём реально очень быстро - они накидали прототип, поэкспериментировали с ним и сказали: «Во! Вот так круто!» И полностью переписали. Казалось бы, они два раза сделали работу, от этого в два раза больше времени ушло (ну, в полтора). Но нет! Часто оказывается, что такой способ неплох, потому что, если вы напишете сразу на чем-то, например на Java, а потом решите: «Нет, давайте рефакторинг, меняем архитектуру полностью и всё такое,» - то потратите в 10 раз больше времени. Такие вещи тоже существуют и живут.

Условия успеха какого-либо языка программирования

Теперь поговорим о том, почему некоторые хорошие на вид языки не выжили, ну или живут в очень ограниченном пространстве. Когда Вирт увидел, что сделали с его Паскалем нехорошие фирмы Applе, Borland и всё такое, он придумал язык ещё лучше - Oberon. Он только был дико минималистичный - то есть, там было очень мало команд (Строки? Зачем нам строки? Мы сделаем массив символов!). Ну и чего-то не пошло у него, в той степени, как могло бы пойти.

Ещё одна штука. Американские военные попросили разработать им тоже крутой язык, на котором всё работает и всё можно написать. В результате получился довольно монструозный язык Ada, на котором, правда, до сих пор что-то пишут, но опять же - для военных только.

В чём проблема? Почему некоторые языки вроде Python, который никакая компания его не поддерживала вначале, захватили рынок. PHP, который ещё и плохо спроектирован, тоже сам по себе взял и захватил рынок (большую часть). А всякие миллиарды долларов вложены (лектор показывает на Ada) и никуда не пошли, ничего не произошло. С чем это связано? Это связано с тем, что нет инфраструктуры вокруг этих языков. То есть язык может быть отличный, но пока нет документации, пока нет сообщества, которое умеет отвечать на вопросы (на Stack Overflow) и, наконец, самое главное, пока нет большого количества библиотек, язык не выстреливает. То есть, вы, например, захотели на Обероне написать сайт. А что такого, почему бы и нет? И начинается морока… Веб-сервер вы не можете поднять свой на Обероне, чтобы потестировать легонько, какие-нибудь библиотеки вы подключить не можете, потому что их на Обероне нет. И всё это через какие-то костыли делается, силы уходят, и в общем вы плюете и пишете на чистом Си свой сайт вместо Оберона. А живут хорошо те языки, которые умеют пользоваться библиотеками от других языков. Тот же Питон в тех местах, где он тормозит. Ну и вообще всякие стандартные вещи типа сортировки и ещё чего-то написаны на Си, и он (Python) умеет с ними взаимодействовать.

У Java тоже есть Java Native Interface. Это по сути Си, то есть там (по-моему, всё время хотят запретить, но кажется ещё не запретили) эти языки могут взаимодействовать с уже существующими библиотеками (в основном Сишными). И за счёт этого берут и работают. Понятна идея, которую я пытаюсь до вас донести, да? Не пишите на тех языках, которые не умеют подключать Сишную библиотеку. Ну, если вы хотите пользоваться чем-то классным. Ну, и постепенно они (языки) обрастают своей какой-то инфраструктурой. И живут как-то хорошо.

Язык программирования и профориентация

Теперь поговорим о том, как понять, чего вы хотите в жизни. Что бывает из прикольных вещей? Вы можете заниматься каким-нибудь системным программированием, да? У вас там классно считать эти байтики, вы хотите запускать квадрокоптеры, камеры какие-то, ещё чего-то делать. Тогда, наверное, Си - ваш выбор.

Если вы хотите писать, может быть, не самые интересные в жизни приложения, но вам круто их проектировать, думать об этом всём и зарабатывать кучу денег, за то, что вы сидите и скучаете большую часть времени (за это надо платить, если вы качественно скучаете), вот они - Java, .Net. Вы идёте работать в какой-нибудь банк, пишете, ходите к девяти на работу в белой рубашечке, получаете хорошую зарплату и пишете согласно рекомендациям лучших Java-водов, .Net-овцев и всё такое…

Если вы хотите писать какие-нибудь приложения, браузер какой-нибудь, игрушки какие-нибудь, ещё что-то, то C++ отлично подходит. Если вы хотите писать сайтики, то вот они, языки на ваш выбор (лектор показывает на Perl, Python, PHP, Ruby), большой разницы нет. Единственное - PHP умрёт раньше, чем Python, поэтому если вы ленитесь учиться новому, то учитесь Питону. Большой разницы не заметите, но подольше протянете.

Что происходит с Ruby, тоже непонятно. Ну, можете и PHP, если уже выучили, благо они такие простые, что там переучиваться не так долго.

И, наконец, есть ещё одна область применения языков программирования - это когда не программист ими пользуется. Допустим, вы математик, физик, химик, аналитик, кто угодно, и вам нужно быстро что-то посчитать, какие-нибудь данные проанализировать (биологам, например, сколько песцов живёт на Командорских островах). Вы можете в табличку в Excel’е вбить всё это или проанализировать чем-нибудь. Тоже Питон хорошо подходить для этого, с текстом умеет работать и библиотек полно всяких, статистических и всего такого. Если хотите делать какой-нибудь Machine Learning, какие-нибудь данные обрабатывать, прогнозировать, то тоже на Питоне это сейчас делается быстрее всего. Правда, надо заметить, что задачи бывают очень разные. Например, если вы хотите торговать на бирже моментально в условиях, когда котировки меняются всё время, то какой бы вы классный Machine Learning не написали на Питоне, люди, у которых это написано на чём-то более быстром, успеют всё скупить раньше, пока у вас всё досчитается, даже если у них алгоритмы хуже. Поэтому даже эти задачи машинного обучения (некоторые из них) требуют высокой производительности (причём экстремально высокой), и соответственно других языков.

Единственный способ понять, чего вам хочется - это всё попробовать. Сейчас я скажу как одно из видений того, как можно всё попробовать. Как стать программистом, причём счастливым? Итак. С чистого листа начинаем. Вот вы учитесь в школе своей математике, русскому языку и другим обязательным и необязательным предметам, и ваши знания в области программирования отражены на доске (лектор показывает на пустую доску) на данный момент. И вы хотите стать счастливым человеком, заниматься любимым делом, зарабатывать много денег и ни в чём себе не отказывать и радоваться.

Один из способов этого добиться. Есть, конечно, всякие вдохновляющие истории о людях, которые вообще не поступали в университеты, или бросили их и стали миллиардерами, владельцами компаний и так далее. Но надо отметить, что большинство людей, которые может быть и не стали миллиардерами, но тоже неплохо живут, всё-таки университет в какой-то момент закончили.

Какая у нас ситуация с поступлением в университет (сейчас вы в школе учитесь)? Пока вы учитесь в школе, нужно понять что следующий шаг - поступить и позаботиться об этом. Сдать ЕГЭ или победить в олимпиаде. На ЕГЭ можно пользоваться Паскалем, C++ (включая чистый Си), Питоном (не буду их дальше упоминать). На олимпиаде - тот же Паскаль, тот же C++, тот же Питон (мы поговорим сейчас о его проблемах) и, чаще всего, есть Java. Там ещё всякое бывает в зависимости от олимпиады, но не суть.

Как выглядит график распределения языков на Всероссийской олимпиаде по информатике? Люди, которые участвуют во всероссийской, самой крутой олимпиаде, на чём они пишут? Выглядит он вот так (здесь значит Паскаль, а здесь примерно 2000 год, а здесь примерно ноль, здесь C++, а здесь 2015 год).

В 2000 году на C++ почти никто не писал. Прошло 15 лет, и на Паскале почти никто не пишет, несмотря на то, что Паскаль современный. Это язык, который умеет почти всё то же самое. Просто чего-то всем стало лень этому учиться, всяким новым веянием, и всё продолжают писать на Borland Pascal’е, который конечно ничего не умеет. На C++ люди пишут какие-нибудь алгоритмы (STL) посортировать - отлично, написали sort() и всё. На Паскале, на обычном, на старом - это проблема. Написали какой-нибудь set (понадобился) - отлично, на C++ написали, на Паскале опять мучение сплошное. На новых Паскалях, понятное дело, можно это делать, но они денег стоят вообще-то. Возможно, вы не замечали этого, но это так.

Есть Java ещё, но в Java очень много букв. Она для больших проектов, а для маленьких одноразовых программок она получается совсем плохая, потому что много лишних букв. Но тоже какие-то люди пишут, можно научиться писать на ней. Но на ЕГЭ её нет и ЕГЭ всё равно сдавать придётся в большинстве своём.

Что лучше всего для ЕГЭ? Для ЕГЭ лучше всего (если вы ничего не знаете и в школе вас ничему не учат) выучить Питон. Некоторые задачи экзамена отлично решаются на нём. На олимпиаде, в общем-то, получается что (используется) C++, потому что Питон очень медленный, там не всё решается на нём.

Таким образом, вы изучили некоторое небольшое подмножество языка и какие-то алгоритмы (возможно) и много задачек порешали для того, чтобы получить диплом своей олимпиады и поступить в университет, чтобы получать высшее образование.

Я сейчас расскажу о том, как мы в Вышке выстраиваем курс, в каком порядке языки идут, как изучаются на прикладной математике и информатике факультета прикладных наук, которые мы с Яндексом делаем. В первом семестре - Питон (не в полном объёме, примерно как вы в школе должны учить) и С++ (уже шире, значительно шире, чем его обычно учат в школах). Давайте сразу скажу, чтобы вы не пугались, если вы вдруг захотите поступать, скажете: «Чего, я уже всё это знаю, зачем я пойду куда-то учиться? Лучше я пойду в другое место». Для тех, кто уже умеет программировать хорошо, там есть возможность сразу перейти к изучению алгоритмов, причем в довольно теоретической подготовке. Мы сейчас на них не смотрим, это (показывает на доску) для тех кто программирует средне или вообще никак.

В первом семестре изучаются основы Питона, просто чтобы люди научились программировать и чтобы никому особо не было обидно. Питону мало где учат в школах, в основном люди приходит со знанием Паскаля или C++. В основном даже Паскаля, если это массовая школа. Ну и чтобы никому не было обидно, все учат новый язык (как бы в равных условиях находятся). И C++ просто потому, что от C++ потом можно перейти куда угодно.

Затем идёт курс «Алгоритмы» и отдельный курсовой проект. Классические алгоритмы с реализацией. Не то, что в теории мы чего-то взяли, посчитали сложность. На лекции мы взяли, посчитали сложность, на семинаре - взяли, реализовали алгоритм. Проект - это студенты делают нечто законченное. Например, один из проектов был: посчитать… Допустим у вас много квартир в Москве и вы понимаете: «О, чего-то у меня много лишних, я сдам какую-нибудь. И выставили какую-то цену, и никто чего-то не хочет у вас квартиру снимать - наверное, слишком дорого. Или выставили какую-то цену, у вас тут же сняли и вы думаете: «Ой, наверное, я дёшево сдал» - и тоже расстраиваетесь. То есть надо было посчитать, сколько стоит аренда квартиры? Вы вбиваете данные - оно вам строит оценку. Такой сайтик, который состоял из нескольких вещей: взять предложения, попарсить, применить какой-то алгоритм обучения машинного (наверное) простенький и сделать красивую веб-морду, в которой можно что-то выбрать, что-то вбить, какие-нибудь метры, какие-нибудь количества комнат, количество саун, количество джакузи в вашей квартире и примерно оценить стоимость. То есть какая-то законченная, не очень сложная вещь. Здесь значит (лектор показывает на курс по алгоритмам) такой ядрёный C++, с консольным вводом-выводом. Ну, а здесь (лектор показывает на надпись «проект») нечто под руководством ментора, возможно с базами данных, возможно с парсингом текстов и с чем-то ещё.
Затем, идёт третий семестр - это курс, который называется “Компьютерные системы”. Там совсем немножко ассемблера для понимания (очень мало) и затем, нечто похожее на чистый Си и взаимодействие с операционными системами, системное программирование по сути. И проект на семинар - тоже нечто на тему всяких сетевых взаимодействий, достаточно низкоуровневых: разработать какую-нибудь утилиту, например rsync (синхронизация, возможно вы знаете. На чистом Си, более менее, написать аналог rsync’а, который по сети будет у вас синхронизировать папочки со всеми доступами к файлам и так далее).

И наконец, четвёртый. Я даже не знаю, как это назвать, это такой винегрет технологий, необходимых для реальной разработки, например для веб-разработки. То есть это практическое применение баз данных, опять же нечто похожее на то, что делалось в проекте (лектор показывает на проект 2 курса) но уже более углубленное. То есть такие более-менее конкретные вещи уже, практическое программирование. Параллельно с этим идёт всякая теория, ну и тут наукой занимаются ещё.

И после двух курсов люди расходятся заниматься, чем им интересно, потому что эта штука охватывает достаточно широко такие основы программирования и люди к этому моменту уже понимают, что они не хотят заниматься компьютерными системами ни в коем случае (системное программирование им, например, не понравилось), а хотят заниматься какими-нибудь теоретическими алгоритмами, сложности считать, придумывать новые какие-то штуки, распределённые или ещё что-то. Или наоборот думают, что тут у них не очень (лектор указывает на строчку первого курса с Питоном и C++ ) пошло, потом (лектор указывает на строку третьего курса, с системным программированием ) - как не нравится, считать байтики и выставлять всякие ограничения на чтение-запись, делать потоки, треды и ещё что-нибудь. И в соответствии с этим люди выбирают какое-то направление и учатся. То есть, в принципе, чтобы у вас не развился «синдром утёнка» - вы первым увидели свой Паскаль и теперь говорите «Паскаль - сила»; или более продвинутое - вы увидели C++ и начали про всех говорить, что C++ сила, а всё остальное там не очень.

Вот надо посмотреть на это (лектор показывает на список курсов на доске) шире - это один из способов, который был выбран, в частности в Вышке (недавно появился, так что он достаточно современный). Есть и другие способы познакомиться. В других хороших университетах немножко в другом порядке и другие акценты расставлены. Но тоже стараются людей со всем познакомить, что имеют.

Как программисту искать работу

Вы это (лектор показывает на список курсов ) сделали всё, научились в университете, ещё чем-то два года позанимались более продуктивно и вам нужно идти работать. Как выбрать себе что-нибудь для работы? Во-первых, вы со всем познакомились, углубились куда-то и знаете уже, что вы любите. Надо выбирать то, что вы любите, естественно. Потому что если вы любите, будете вкладывать силы, у вас будет мотивация и вообще всё будет хорошо. Потому что там дело не только в деньгах, дело в том, чтобы вам было интересно и приятно. Ну, и вы хотите попасть в крутую компанию, устроиться на работу. Какого человека вот лично я хотел бы видеть? Ко мне приходит, допустим, сто студентов - я должен взять двоих на работу или одного. Чего они приходят, я вообще не понимаю, кто они, что они, как они? В лучшем случае они мне покажут диплом, который получили в университете, и я скажу: «Во! Это крутой диплом, а это не такой крутой!» И могу ошибиться, кстати. Может, у человека было много свободного времени, и он научился гораздо лучше.

Что было бы здорово? Во-первых, какой-нибудь опенсорс-проект, который вы от начала и до конца написали. Желательно, если я делаю какую-нибудь инфраструктуру, чтобы данные быстро считались, ещё что-то, то, конечно, мне было бы интересно, чтобы мне написали чего-нибудь опенсорсное. Не сайтик какой-то сделали, а чего-нибудь по теме. Почему мне это интересно? Могу посмотреть на ваш код, я могу посмотреть как часто вы коммитили, могу посмотреть как вы реагировали на баги от пользователей, баги от разработчиков, которые это используют - всё записано, я всё смотрю и думаю: «Во, тут баг два года уже не закрывали, тут вы невежливо ответили пользователю, тут ещё чего-то - не беру». То есть это ваш личный проект.

Дальше, что ещё было бы классно? Я хотел бы посмотреть, как вы сделали командную работу. То есть вы приходите ко мне на собеседование и говорите: «Мы с ребятами из универа запилили какое-то приложение хорошее. Я вот там делал базу данных, они там делали какое-то мобильное приложение, и ещё у нас там парниша работал, девочка-дизайнер, мальчик на техподдержке. Нас было пять человек, и мы сделали классный проект». Ну я смотрю, что действительно ваш проект, говорю: «Что ваше?» Смотрю ещё раз код и понимаю, что вы умеете работать в команде с людьми.

Программист - это не тот кто сидит один (инди такой) в гараже, где-то с выключенным светом, ни с кем не разговаривает, обрастает бородой и пишет. Всё равно какое-то взаимодействие с людьми есть. С начальником, например, который на вас возможно ругается иногда (начальники, они бывают такими, не всегда добрыми). И я вижу, что вы умеете работать с людьми и меня это радует, если у вас хорошая команда какая-то. Даже если не хорошая, это лучше чем её отсутствие.

Чего ещё лично мне бы понравилось? Если бы вы проявили себя в больших проектах. Например, закоммитили что-то в ядро Линукса, если вы системным программированием занимаетесь, поправили какой-то баг. То есть показали, что вы умеете читать чужой код и умеете какие-то изменения в него вносить. Я смотрю: «О, действительно, вы разобрались в чём-то сложном и какие-то баги поправили!» И я начинаю от этого очень радоваться. Потому что у меня есть … ну не знаю… вот мой программист уволился, потому что конкуренты предложили ему больше зарплату, и мне нужно срочно кого-то затыкать его место - вами. Я такой смотрю, что вы только с нуля писали, а чужой код не умеете читать и править, и расстраиваюсь.

Ну и наконец, в зависимости от конкретной должности бывают разные другие вещи. Если вы устраиваетесь аналитиком, я бы хотел, чтобы вы на Kaggle порешали задачи на анализ данных. Если вы устраиваетесь на какие-то алгоритмические вещи, я бы хотел чтобы вы в спортивном программировании какие-то алгоритмы поделали. И наконец, если вы задумывались о профессии, читали как интервью проходят, - встречали, что там некоторые люди выражают большое недовольство: «Я пришёл, а у меня спрашивают, какое у меня хобби. Я сижу как сыч и не отвечаю, потому что у меня нет хобби,» - и думают, что HR’ы делают такое. На самом деле, они пытаются понять, насколько вы доброжелательны и адекватны. Если вы недоброжелательны и неадекватны, то каким бы вы ни были там гением и трудоголиком, крутым специалистом с большими знаниями, коллективу будет с вами сложно работать, а в одиночку вы проект не вытяните. Кроме того, даже если вытяните, то представляете, какая для компании нагрузка. А что вы завтра придёте и скажете: «Увеличьте мне зарплату в 10 раз, а то я от вас уйду». Понятное дело, компании не хотят попадать в такую ситуацию. Поэтому воспитание в себе адекватности и доброжелательности настолько же важно (как минимум) как развитие каких-то профессиональных навыков.

Подводя итог, что можно сказать? Какие языки хорошие, а какие плохие? Ну внутри какой-то группы языков, например между Ruby, Python и PHP, что выбрать? Конечно, правильный ответ Питон, но на самом деле разница между ними в количестве багов допускаемых, в количестве ещё чего-то - 5%, ну, может 10%. То есть, если у вас уже готовый проект на PHP написан, то никто в здравом уме не будет говорить: «Давайте перепишем всё на Python». Скажут: «Давайте наймём ещё PHP-разработчиков и будем дальше писать на PHP». Отлично, это неплохой выбор. Понятное дело, если вы вдруг затеете писать какой-то проект, то возможно разумно сейчас выбрать Питон. Хотя, это тоже зависит. Может, у вас на рынке куча дешёвых PHP-разработчиков, а питоновские дорогие, и вы думаете: «Да, технология более прикольная, но я сэкономлю деньги на уже готовых разработчиках». И всё, отлично, вы уже приходите и работаете там.
Как выбрать между Java и C++? Да то же самое примерно происходит. Я думаю, что к тому моменту, когда вы будете решать, на каком языке вам начинать новый большой проект, вы наберёте знаний именно в вашей профессиональной области и сможете сделать правильный выбор. Сейчас вам пока что не нужно делать такой выбор, и поэтому я вам советую делать то, что нравится.

Основы, как я уже говорил, самые-самые основы программирования (что такое функция, что такое if’ики, for’ики, массивчики, ещё что-то) можно выучить более-менее на любом языке. Например на C++, поскольку на него много чего похоже, и специфики в нём (на таком уровне) меньше всего, и буковок лишних писать меньше всего. Ну а потом, когда будете какие-то сложные архитектурные вещи учить, научитесь и переживать сильно не надо по этому поводу. То есть, главное --пробуйте, ищите то, что нравится и, когда вы поймёте, что сейчас уже 4 часа утра, а вы for fun сидите и пишете, потому что вам нравится - наверное, в этот момент понятно, что вы нашли своё.