Программирование для начинающих

Для начала я хотел бы сказать, что управлять компьютером и создавать программы может любой человек. Для создания компьютерных программ не нужно обладать невероят­ным интеллектом или ученой степенью в математических дисциплинах. Вам понадобится только желание в чем-то разобраться и терпение, чтобы не бросить занятия.

Умение писать программы - это такое же умение, как и умение плавать, танце­вать или жонглировать. Некоторым людям действительно удается делать это намного лучше, чем другим, но любой человек сможет достичь определенных результатов при должной практике. Именно по этой причине дети становятся асами программирова­ния в раннем возрасте. Дети не обязательно гениальны; они просто склонны позна­вать новое и не боятся ошибаться.

Несмотря на то, что компьютеры кажутся очень сложными электронными чудови­щами, расслабьтесь. Совсем немногие знают, как именно работают поисковые машины, которые позволяют вам быстро находить необходимую информацию в Internet, a некоторые люди и не разобрались, как управлять автомобилем. Точно так же прак­тически любой может научиться создавать программы, не вдаваясь в подробности о том, как именно работает компьютер.

Вообще говоря, программа указывает компьютеру, как решить ту или иную проблему. Поскольку в мире полно проблем, количество программ, которые могут написать люди, бесконечно.

Однако, для того чтобы сообщить компьютеру, как решить одну громадную про­блему, обычно вам придется рассказать компьютеру, как решить целый ряд мелких проблем, из которых и состоит большая проблема.
На самом деле программирование совсем несложно и не является чем-то загадочным и сверхъестественным. Если вы в состоянии написать пошаговые инструкции, которые по­зволят человеку найти ваш дом, вы сможете написать и компьютерную программу.

Самое сложное в программировании — определение небольших проблем, обра­зующих проблему, которую вам необходимо решить. Так как компьютеры абсолютно глупы, вам придется рассказать им, как выполнять любые действия.

Если вы считаете, что создавать программу интереснее, чем ее использовать, у вас есть все необходимое для того, чтобы создавать компьютерные программы. Если вы хотите изучить написание компьютерных программ, вам необходимы три следующих качества.

Стремление. Если вы чего-то очень сильно хотите, вы обязательно это получите (но если вы совершите что-то противозаконное, вы рискуете провести немало времени в тюрьме). Если вы хотите научиться про­граммировать, ваше желание обязательно вам поможет, независимо от того, сколько препятствий окажется у вас на пути.

Любознательность. Здоровая доза любознательности может подогревать ваше стремление к экспериментированию и дальнейшему совершенст­вованию навыков программирования даже после прочтения настоящей книги. Благодаря любопытству изучение программирования окажется для вас менее скучным и более интересным. А если вам интересно, вы обязательно изучите и запомните больше сведений, чем любой абсо­лютно незаинтересованный в этом человек (например, ваш начальник).
Воображение. Создание компьютерных программ - это навык, но во­ображение поможет сделать этот навык более совершенным и направ­ленным. Обладающий изрядной долей воображения начинающий про­граммист всегда будет создавать намного более интересные и полезные программы, чем замечательный программист без воображения. Если вы не знаете, что же делать со своими навыками программирования, ваш талант просто погибнет без воображения.

Стремление, любознательность и воображение — вот три самых важных качества, которыми должен обладать каждый программист. Если вы обладаете ими, вам стоит беспокоиться только о мелочах: какой язык программирования изучать (например, C++), что там с математикой и т.д.

Среди многих языков программирования вы всегда сможете найти именно тот язык, который подходит для решения данной задачи. При появлении нового типа проблем люди создают новые языки.

Конечно, на самом деле компьютер понимает только один язык, состоящий из ну­лей и единиц, который называется машинным языком. Обычно программа, написанная на машинном языке, выглядит приблизительно так:

0010 1010 0001 1101

ООН 1100 1010 1111

0101 ОНО 1101 0101

1101 1111 0010 1001

Далее, очень существенно, для какой цели выбирается язык — для обучения программированию либо для решения конкретной прикладной задачи. В первом случае язык должен быть простым для понимания, строгим и по возможности лишенным «подводных камней». Во втором — пусть сложным, но эффективным и выразительным инструментом для профессионала, знающего чего он хочет.

Теперь мне бы хотелось разъяснить вам, что следует отличать язык программирования (Basic, Pascal) от его реализации, которая обычно представлена в составе среды программирования (Quick Basic, Virtual Pascal) — набора средств для редактирования исходных текстов, генерации исполняемого кода, отладки, управления проектами и т.д. Синтаксис и семантика языка программирования фиксируется в стандарте языка. Каждая среда программирования предоставляет свой интерпретатор или компилятор с этого языка, который зачастую допускает использование конструкций, не фиксированных в стандарте.

Рассмотрим основные и популярные языки программирования

Assembler Это ярчайший представитель языков низкого уровня, набор понятий которого основан на аппаратной реализации. Это средство автоматизации для программирования непосредственно в кодах процессора. Машинные команды описываются в виде мнемонических операций, что позволяет добиться достаточно высокой модифицируемости кода. Поскольку набор команд на разных процессорах различен, то и о совместимости говорить не приходится. Использование ассемблера целесообразно в случаях, когда необходимо напрямую взаимодействовать с оборудованием, либо получить большую эффективность для некоторой части программы за счет более высокого контроля над генерацией кода.

Кобол — Язык программирования высокого уровня, разработанный в конце 1950-х гг. ассоциацией КАДАСИЛ для решения коммерческих и экономических задач. Отличается развитыми средствами работы с файлами. Поскольку команды программ, написанных на этом языке, активно используют обычную английскую лексику и синтаксис, Кобол рассматривается как один из самых простых языков программирования. В настоящее время используется для решения экономических, информационных и других задач.

Фортран — Язык программирования высокого уровня, разработанный фирмой IBM в 1956 г. для описания алгоритмов решения вычислительных задач. Относится к категории процедурно-ориентированных языков. Наиболее распространенными версиями этого языка являются Фортран IV, Фортран 77 и Фортран 90. Используется на всех классах ЭВМ. Последняя его версия также применяется на ЭВМ с параллельной архитектурой.

Ада — Язык программирования высокого уровня, ориентированный на применение в системах реального времени и предназначенный для автоматизации задач управления процессами и/или устройствами, например, в бортовых (корабельных, авиационных и др.) ЭВМ. Разработан по инициативе министерства обороны США в 1980-х гг. Назван в честь английского математика Ады Августы Байрон (Лавлейс), жившей в 1815-1851 гг.

BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code) Рожденный в 60-е годы в Америке. Бейсик был задуман как простой язык для быстрого освоения. Бейсик стал фактическим стандартом для МикроЭВМ именно благодаря своей простоте как в освоении так и в реализации. Однако для достижения этого качества был принят ряд решений (отсутствие типизации, нумерация строк и неструктурное GOTO, и др.), негативно сказывающихся на стиле изучающих программирование. Кроме того, недостаток выразительных средств привел к появлению огромного количества диалектов языка, не совместимых между собой. Современные, специализированные версии Бейсика (такие как Visual Basic) несмотря на приобретенную «структурность» обладают все теми же недостатками, прежде всего — небрежностью по отношению к типам и описаниям. Пригоден для использования на начальном этапе обучения, как средство автоматизации (в случаях когда он встроен в соответствующие системы) либо как средство для быстрого создания приложений.

Pascal Разработанный известным теоретиком Н.Виртом на основе идей Алгола-68, Паскаль предназначался прежде всего для обучения программированию. Построенный по принципу «необходимо и достаточно», он располагает строгим контролем типов, конструкциями для описания произвольных структур данных, небольшим, но достаточным набором операторов структурного программирования. К сожалению, обратной стороной простоты и строгости является громоздкость описаний конструкций языка. Наиболее известная реализация — Turbo/Borland Pascal — несмотря на отличия от стандарта Паскаля, представляет из себя среду и набор библиотек, сделавшие из учебного языка промышленную систему для разработки программ в среде MS-DOS.

C и C++ В основе языка C — требования системного программиста: полный и эффективный доступ ко всем ресурсам компьютера, средства программирования высокого уровня, переносимость программ между различными платформами и операционными системами. С++, сохраняя совместимость с C, вносит возможности объектно-ориентированного программирования, выражая идею класса (объекта) как определяемого пользователем типа. Благодаря перечисленным качествам, C/C++ занял позицию универсального языка для любых задач. Но его применение может стать неэффективным там, где требуется получить готовый к употреблению результат в кратчайшие сроки, либо там, где невыгодным становится сам процедурный подход.

Delphi — это не продолжатель дела Borland Pascal / Borland C, его ниша — т.е. быстрое создание приложений (Rapid Application Developing, RAD). Подобные средства позволяют в кратчайшие сроки создать рабочую программу из готовых компонентов, не растрачивая массу усилий на мелочи. Особое место в таких системах занимают возможности работы с базами данных.

Лисп — Алгоритмический язык, разработанный в 1960 г. Дж. Маккарти и предназначенный для манипулирования перечнями элементов данных. Используется преимущественно в университетских лабораториях США для решения задач, связанных с искусственным интеллектом. В Европе для работ по искусственному интеллекту предпочитают использовать Пролог.

Пролог — Язык программирования высокого уровня декларативного, предназначенный для разработки систем и программ искусственного интеллекта. Относится к категории языков пятого поколения. Был разработан в 1971 г. в университете г. Марсель (Франция), относится к числу широко используемых и постоянно развиваемых языков. Последняя его версия Prolog 6.0

ЛОГО — Язык программирования высокого уровня, разработан в Массачусетском технологическом институте в ориентировочно 1970 г. для целей обучения математическим понятиям. Используется также в школах и пользователями ПЭВМ при написании программ для создания чертежей на экране монитора и управления перьевым графопостроителем.

Java Как яркий пример специализации, язык Java появился в ответ на потребность в идеально переносимом языке, программы на котором эффективно исполняются на стороне клиента WWW. В ввиду специфики окружения, Java может быть хорошим выбором для системы, построенной на Internet/Intranet технологии.

Алгол — Язык программирования высокого уровня, ориентированный на описание алгоритмов решения вычислительных задач. Был создан в 1958 г. специалистами западно-европейских стран для научных исследований. Версия этого языка Алгол-60 была принята Международной конференцией в Париже (1960 г.) и широко использовалась на ЭВМ 2-го поколения. Версия Алгол-68, разработанная группой специалистов Международной федерации по обработке информации (ИФИП) в 1968 г., получила статус международного универсального языка программирования, ориентированного на решение не только вычислительных, но и информационных задач. Хотя в настоящее время Алгол практически не используется, он послужил основой или оказал существенное влияние на разработку более современных языков, например, Ада, Паскаль и др.

Самого лучшего языка не существует. Если вы собираетесь стать профессионалом в написании программ, вам необходимо изучить один из языков программирования высокого уровня (наиболее популярен язык программирования C++), а также один из языков программирования баз данных (например, SQL). Изучив язык программиро­вания C++, вы не ошибетесь. Зная этот язык, вы всегда сможете найти работу в любой компании, занимающей­ся программированием.
Несмотря на большую популярность языка программирования C++, часто исполь­зуются и другие языки. На многих устаревших компьютерах до сих пор работают программы, написанные на языке программирования COBOL. Поэтому нужны про­граммисты, которые умеют усовершенствовать данные программы, а также писать но­вые. Очень часто крупные компании выплачивают таким программистам высокую за­работную плату.
Если вы собираетесь работать самостоятельно, предпочтительнее всего научиться создавать собственные программы для баз данных. Для этого вам понадобится изучить такие языки программирования, как SQL или VBA, которые используются в програм­ме Microsoft Access. Для того чтобы создавать Web-страницы, необходимо знать HTML, а также немного знать Java, JavaScript, VBScript и другие языки программиро­вания для Internet. Самым нужным будет тот язык программирования, который по­зволит решить поставленные перед вами задачи легко и быстро. Это может быть язык программирования C++, BASIC, Java, SQL или язык ассемблера.

В заключение отметим, что с профессиональной точки зрения не так важно на каком языке и в какой среде работает программист, сколько как он выполняет свою работу. Меняется аппаратура и операционные системы. Возникают новые задачи из самых различных предметных областей. Уходят в прошлое и появляются новые языки. Но остаются люди — те, кто пишет и те, для кого пишут новые программы и чьи требования к качеству остаются теми же вне зависимости от этих изменений.
Вот с вами мы и рассмотрели основы программирования и основные языки программирования.

Желаю удачи в освоение программирования!

Язык программирования - искусственный (формальный) язык, предназначенный для записи программ для исполнителя (например, компьютера или станка с числовым управлением). Язык программирования задается своим описанием. Описание языка программирования - это документ, специфицирующий возможности алгоритмического языка. Обычно описание содержит:

· алфавит допустимых символов и служебных (ключевых) слов;

· синтаксические правила построения из алфавита допустимых конструкций языка;

· семантику, объясняющую смысл и назначение конструкций языка.

Языки программирования служат для представления решения задач в такой форме, чтобы они могли быть выполнены на ЭВМ.

Машинный язык, который состоит из команд процессора ЭВМ, также является языком программирования. Но алгоритмы, записанные на машинном языке, трудны для чтения даже программисту-разработчику, кроме того, работа с таким языком требует знания архитектуры конкретного компьютера, поэтому в программировании, как правило, используют языки более высокого уровня, чем машинные языки. Язык высокого уровня - это язык программирования, понятия и структура которого удобны для восприятия человеком и не зависят от конкретного компьютера, на котором будет выполняться программа.

Для того чтобы программу, записанную на языке программирования высокого уровня, можно было выполнить на компьютере, ее надо перевести на машинный язык. Программное средство, выполняющее эту функцию, называется транслятором.

Транслятор - это программа, которая считывает текст программы, написанной на одном языке, и транслирует (переводит) его в эквивалентный текст на другом языке (обычно на машинном языке). Трансляторы бывают двух основных видов: компиляторы и интерпретаторы .

Компилятор преобразует текст исходной программы в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывает его в исполняемый файл (exe-файл), который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит программу с языка высокого уровня на низкоуровневый язык.

Интерпретатор в результате трансляции выполняет операции, указанные в исходной программе. При этом программа остается на исходном языке и не может быть запущена на выполнение без интерпретатора.

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является несколько условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Pascal, можно написать интерпретатор, а для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор, - например, язык Бейсик, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений.

Некоторые языки, например Java и C#, находятся между компилируемыми и интерпретируемыми. А именно, программа компилируется не в машинный язык, а в машинно-независимый код низкого уровня, байт-код. Далее байт-код выполняется виртуальной машиной. Для выполнения байт-кода обычно используется интерпретация. Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Количество языков программирования постоянно растет, хотя этот процесс явно замедлился. Некоторыми языками пользуется только небольшое число программистов, другие становятся известны миллионам людей. Часть из них узкоспециализированны (предназначены для решения определенного класса задач), а часть - универсальны. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разных языков программирования.

Классификацию языков программирования можно вести по нескольким критериям: машинно-ориентированные (ассемблеры) и машинно-независимые, специализированные и универсальные.

К специализированным языкам можно отнести язык АРТ (A utomatically P rogrammed T ools ) - первый специализированный язык программирования для станков с числовым управлением. Язык был разработан группой американских специалистов в 1956–1959 гг. под руководством математика Дугласа Т. Росса. Язык СOBOL (Co mmon B usiness–O riented L anguage ), созданный в США под руководством Грейс Мюррей Хоппер в 1959 г., ориентирован на обработку экономической информации. Математик Грейс Мюррей Хоппер возглавила проект по разработке СOBOL в чине капитана второго ранга, впоследствии она стана контр-адмиралом. Г.М. Хоппер называют “мамой и бабушкой” СOBOLа.

(Grace Murray Hopper)

К специализированным языкам можно отнести и современные языки web-программирования Perl и PHP. Языки Рапира, Е-язык (Россия), SMR (Великобритания), LOGO (США) можно отнести к языкам, предназначенным для обучения программированию.

Самыми распространенными универсальными языками программирования сегодня являются C++, Delphi, Java, Pascal, Visual Basic, Python.

Но, рассматривая языки программирования как самостоятельный объект исследования, можно провести их классификацию по концепции построения языка.

Классификация языков программирования

Языки программирования можно разделить на два класса: процедурные и непроцедурные. Процедурные (императивные ) языки - это языки операторного типа. Описание алгоритма на этом языке имеет вид последовательности операторов. Характерным для процедурного языка является наличие оператора присваивания (Basic, Pascal, С). Программа, написанная на императивном языке, очень похожа на приказы, выражаемые повелительным наклонением в естественных языках, то есть это последовательность команд, которые должен выполнить компьютер. Программируя в императивном стиле, программист должен объяснить компьютеру, как нужно решать задачу.

Непроцедурные (декларативные ) языки - это языки, при использовании которых в программе в явном виде указывается, какими свойствами должен обладать результат, но не говорится, каким способом он должен быть получен. Непроцедурные языки делятся на две группы: функциональные и логические.

Декларативные языки программирования - это языки программирования высокого уровня, в которых операторы представляют собой объявления или высказывания в символьной логике. Типичным примером таких языков являются языки логического программирования (языки, основанные на системе правил и фактов). Характерной особенностью декларативных языков является их декларативная семантика. Основная концепция декларативной семантики заключается в том, что смысл каждого оператора не зависит от того, как этот оператор используется в программе. Декларативная семантика намного проще семантики императивных языков, что может рассматриваться как преимущество декларативных языков над императивными.

Логические языки

В программах на языках логического программирования соответствующие действия выполняются только при наличии необходимого разрешающего условия на вывод новых фактов из данных фактов согласно заданным логическим правилам. Логическое программирование основано на математической логике (см. “Логические операции. Кванторы ”, “Логические выражения ”).

Первым языком логического программирования был язык Planner, он был разработан Карлом Хьюитом в Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетсского технологического института в 1969 г. В этом языке была заложена возможность автоматического вывода (получения) результата из данных и заданных правил путем перебора вариантов (совокупность которых называлась планом). Но самым известным языком логического программирования является ПРОЛОГ (Prolog), который был создан во Франции в Марсельском университете в 1971 г. Аленом Кольмеро (Colmerauer).

Ален Кольмеро
(Alain Colmerauer)

Программа на языке ПРОЛОГ содержит две составные части: факты и правила. Факты представляют собой данные, с которыми оперирует программа, а совокупность фактов составляет базу данных ПРОЛОГа, которая, по сути, является реляционной базой данных. Основная операция, выполняемая над данными, - это операция сопоставления, называемая также операцией унификации или согласования. Правила состоят из заголовка и подцелей. Выполнение программы, написанной на ПРОЛОГе, начинается с запроса и состоит в доказательстве истинности некоторого логического утверждения в рамках заданной совокупности фактов и правил. Алгоритм этого доказательства (алгоритм логического вывода) и определяет принципы исполнения программы, написанной на ПРОЛОГе.

В отличие от программ, составленных на языках процедурного типа, предписывающих последовательность шагов, которые должен выполнять компьютер для решения задачи, на ПРОЛОГе программист описывает факты, правила, отношения между ними, а также запросы по проблеме. Например, пусть у нас есть следующие факты относительно того, кто является чьей мамой:

мама("Даша","Маша").

мама("Наташа","Даша").

Кроме этого, имеется правило, вводящее отношение бабушка:

бабушка(X,Y):-

Теперь мы можем делать запросы на предмет того, кто бабушка того или иного человека, или кто является внучкой (внуком) определенной женщины:

бабушка("Наташа",X).

Ответ на этот запрос система ПРОЛОГ выдаст так:

Возможности применения языка ПРОЛОГ весьма обширны. Среди наиболее известных - применение в символической математике, планировании, автоматизированном проектировании, построении компиляторов, базах данных, обработке текстов на естественных языках. Но, наверное, самое характерное применение ПРОЛОГа - это экспертные системы.

На сегодняшний день существует целый класс логических языков; так, от языка Planner также произошли логические языки программирования QA-4, Popler, Conniver и QLISP. Языки программирования Mercury, Visual Prolog, Oz и Fril произошли уже от языка Prolog.

Функциональные языки

Первым языком функционального типа является язык ЛИСП, созданный в Массачусетсском технологическом институте в 1956–1959 гг. Джоном Маккарти, который в 1956 г. на Дармутской конференции (США) впервые предложил термин “искусственный интеллект”.

Джон Маккарти (John McCarthy)

И хотя до сих пор не утихают споры вокруг этого термина и развившегося научного направления в его рамках, исследователи единодушны в использовании функциональных и логических языков для данной области. Значительное число работ по искусственному интеллекту реализовано на ЛИСПе.

После своего появления ЛИСПу присваивали много эпитетов, отражающих его черты: язык функций, символьный язык, язык обработки списков, рекурсивный язык. С позиций сегодняшней классификации ЛИСП определяется как язык программирования функционального типа, в основу которого положен метод -исчисления (метод -исчисления разработан в 30-е годы прошлого столетия А.Черчем в качестве строгой математической модели для вычислимых функций, см. “Теория алгоритмов” ).

Программа, написанная на функциональном языке, состоит из неупорядоченного набора уравнений, определяющих функции и значения, которые задаются как функции от других значений. Программы и данные ЛИСПа существуют в форме символьных выражений, которые хранятся в виде списковых структур. ЛИСП имеет дело с двумя видами объектов: атомами и списками . Атомы - это символы, используемые для идентификации объектов, которые могут быть числовыми и символьными (понятия, материалы, люди и т.д.). Список - это последовательность из нуля или более элементов, заключенных в круглые скобки, каждый из которых является либо атомом, либо списком. Над списками выполняются три примитивные операции: извлечение первого элемента списка; получение оставшейся части списка после удаления первого элемента; объединение первого элемента списка L и оставшейся части списка Q.

Тексты программ на функциональных языках программирования только описывают способ решения задачи, но не предписывают последовательность действий для решения.

В качестве основных свойств функциональных языков программирования обычно рассматриваются следующие: краткость и простота; строгая типизация; модульность; функции - объекты вычисления; чистота (отсутствие побочных эффектов); отложенные (ленивые) вычисления.

Кроме ЛИСПа, к функциональным языкам относят РЕФАЛ (разработан в середине 60-х годов В.Ф. Турчиным в МГУ им. М.В. Ломоносова), Haskell, Clean, ML, OCaml, F#.

Приведем пример описания известного алгоритма быстрой сортировки списка на языке Haskell:

qsort (x:xs) = qsort elts_lt_x ++ [x]

Qsort elts_greq_x where

elts_lt_x =

elts_greq_x =

Здесь записано, что пустой список уже отсортирован. А сортировка непустого списка состоит в том, чтобы разбить список на три: список элементов, меньших головы исходного списка, голова исходного списка ([x]) и список элементов хвоста исходного списка, больше или равных x.

Объектно-ориентированные языки

Объектно-ориентированные языки - это языки, в которых понятия процедуры и данных, используемых в обычных системах программирования, заменены понятием “объект” (см. статью “Объектно-ориентированное программирование ”). Языком объектно-ориентированного программирования в чистом виде считается SmallTalk, возможности объектно-ориентированного программирования заложены также в Java, C++, Delphi.

Дальнейшее развитие современного программирования связано с так называемым “параллельным программированием”. Для реализации этой технологии разрабатываются специализированные объектно-ориентированные языки. К языкам такого типа относят, например, MC# (mcsharp ) - высокоуровневый объектно-ориентированный язык программирования для платформы.NET, поддерживающий создание программ, работающих в распределенной среде с асинхронными вызовами.

Структура языка программирования

Между существующими языками программирования есть принципиальные расхождения в концепции построения языков, особенно это справедливо для более ранних языков, но все эти языки потому и называются языками программирования, что они с точки зрения внутренней системы построения имеют одинаковое формальное строение.

Любой язык программирования состоит из предложений (операторов). Предложения (как и слова) определены над неким алфавитом С. Синтаксис языка описывает множество предложений над алфавитом С, которые внешне представляют правильно сформированные программы.

Синтаксис языка - это правила получения слов и предложений этого языка. Синтаксис схематически описывается с помощью определенных грамматических правил.

Знание формального языка (алфавита + синтаксиса) хотя и достаточно для установления синтаксической корректности программы, однако недостаточно для понимания ее назначения и способа действий. Значение и способ действия программы на языке программирования уточняются путем задания семантики.

Семантика языка - это правила интерпретации слов формального языка, т.е. установления значения отдельных языковых элементов.

Для определения формальных языков, в том числе для языков программирования, используют БНФ (формы Бэкуса - Наура) и синтаксические диаграммы. Это два взаимозаменяемых способа описания.

При описании языка программирования через БНФ используются следующие обозначения:

1) <..>- определяемое слово;

2) R - правило из синтаксиса для формирования слова;

3) ::= - БНФ-правило.

Каждое R состоит из терминальных слов или лексем языка и, возможно, следующих символов:

· [..] - данный элемент присутствует в БНФ;

· {..} - данное вхождение может быть использовано в БНФ;

· {..}* - данное вхождение может быть использовано в БНФ конечное число раз.

Пример 1. Приведем пример БНФ-правила, определяющего целое число.

Читается это правило так: “Целое число - это символ 0 или последовательность символов, которая может начинаться символом “–”, а далее следует отличная от нуля цифра, вслед за которой может следовать любая конечная последовательность цифр”.

Специальную, схожую с БНФ, форму описания формальных языков представляют синтаксические диаграммы. В синтаксических диаграммах используются три типа элементов: овал/круг, прямоугольник, стрелки. В овалах помещаются терминальные слова или лексемы, в прямоугольниках - определяемые слова. Графическое представление языка через синтаксические диаграммы делает описание языка наглядным.

Пример 2 . Описание целого числа с помощью синтаксической диаграммы.

Согласно Примерной программе, необходимо, чтобы школьники представляли современную классификацию языков программирования, а также ориентировались в областях применения каждого из них. Проще всего изложение данной темы проводить после того, как уже произошло подробное знакомство с одним из языков программирования.

Следует рассказать, почему возникают новые языки и совершенствуются старые: в первую очередь это происходит при поиске средства для быстрого написания сложных программ, которые к тому же не содержали ошибок. Известен пример, когда создание языка АДА (назван так в честь первой женщины-программиста Ады Лавлейс, дочери Байрона) было инициировано в 1974 году в Министерстве обороны США. Американские военные осознали, что они теряют много времени, усилий и денег на разработку и сопровождение встроенных компьютерных систем (например, систем наведения ракет), а трудноуловимые ошибки языков программирования приводят к настоящим катастрофам.

Декларативные языки были очень популярны в конце 80-х - начале 90-х годов прошлого столетия, они были названы языками программирования искусственного интеллекта для компьютеров пятого поколения. Однако надежды на их широкое распространение пока не оправдались. Возможно, потому, что существующие системы функционального и логического программирования не позволяют создавать быстро работающие программы для содержательных задач. Не исключено, что их время просто еще не наступило.

Выбирая стратегию преподавания темы “Алгоритмизация и программирование”, необходимо учитывать, что задача общеобразовательного курса - это в большой степени выработка определенного стиля мышления, формирование наиболее общих навыков, умений и представлений, нежели освоение тех или иных конкретных языков и технических средств программирования. В то же время, такой курс должен служить базой для последующего профессионального изучения программирования в высшей школе или старших классах средней школы (в рамках профессионального обучения).

В настоящее время существуют два наиболее распространенных подхода к преподаванию программирования:

1) преподавание на основе специально разработанного языка учебного языка, ориентированного на обучение основным навыкам программирования;

2) изучение одного или нескольких языков программирования, широко используемых на практике при решении научных и хозяйственных задач (такие языки можно назвать стандартными).

Первый подход часто используется при преподавании основ программирования в младших классах средней школы с использованием специальных языков, например, Рапиры, Е-языка, LOGO. Эти языки учитывают возможности школьников младших классов. Такой подход хорош при углубленном изучении информатики в 5–6-х классах.

Относительно второго подхода можно сказать, что большинство современных реализаций стандартных языков загружено большим количеством технических деталей и сложны в изучении. Тем не менее наиболее приемлемым для общеобразовательной школы, где курс информатики преподается в 8–11-х классах, является обучение теоретическим основам программирования на базе стандартного языка. При этом не обязательно вдаваться в глубины языка. Учащиеся, которых он заинтересует, могут сделать это и сами. Наибольшее внимание следует уделить переходу от алгоритмических структур к их программной реализации на языке программирования.

Здесь стоит отметить, что Pascal первоначально создавался как учебный язык, но со временем получил широкое распространение в качестве стандартного языка и развитие в виде объектно-ориентированного языка с визуальной технологией программирования Delphi. За основу курса в 8–9-х классах можно взять Pascal или Basic, а в качестве расширенного (факультативного) курса в 10–11-х классах ознакомить учащихся с их объектно-ориентированными расширениями (Delphi и Visual Basic). У каждого языка есть свои сторонники и противники, и конечный выбор остается за учителем.

Существует два основных подхода к изучению языка программирования: формальный и “программирование по образцу”. Первый основан на формальном (строгом) описании конструкций языка программирования (синтаксиса языка и его семантики ) тем или иным способом (с помощью синтаксических диаграмм, мета-языка или формального словесного описания, в частности, семантики) и использовании при решении задач только изученных, а следовательно понятных, элементов языка. При втором подходе школьникам сначала выдаются готовые программы, рассказывается, что именно они делают, и предлагается написать похожую программу или изменить имеющуюся, не объясняя до конца ряд “технических” или несущественных, с точки зрения учителя, для решения задачи деталей. При этом говорится, что точный смысл соответствующих конструкций вы узнаете позднее, а пока поступайте аналогичным образом. Второй подход дает возможность так называемого “быстрого старта”, но создает опасность получить полуграмотных пользователей среды программирования, т.е. людей, которые используют в своей практике достаточно сложные конструкции, но не могут четко объяснить, почему в том или ином случае нужно применять именно их, и как они работают. В результате рано или поздно такие “программисты” сталкиваются с ошибками, исправить которые они просто не в состоянии - им не хватает знаний.

Одна из задач школьной информатики - научить именно формальному подходу, в частности, при применении различных определений. И формальное изучение языка программирования этому немало способствует. Но и без хороших примеров (образцов) при обучении программированию школьников не обойтись. И чем младше ученики, тем больше примеров необходимо приводить при описании языка (иногда даже заменяя ими строгое определение). Другое дело, что следует добиваться того, чтобы в результате обсуждения примера все его детали оказались понятны школьникам (обязательно нужно объяснить, как и почему это работает, в том числе опираясь на уже изученный формальный материал). В этом случае сильные ученики получат возможность понять все досконально и смогут использовать полученные знания в дальнейшем, а остальные приобретут конкретные навыки и оставят для себя возможность вернуться при необходимости к формальным определениям позже.

Любой человек, решивший овладеть основами процесса создания компьютерных программ, задается вопросом, какие на сегодняшний день самые востребованные языки программирования, и какие из них лучше всего изучать. И если на первый вопрос ответить весьма легко, то на второй искать ответ предстоит самому ученику, исходя из его планов и потребностей.

Давайте кратко рассмотрим наиболее популярные языки программирования для того, чтобы вы могли выбрать наиболее привлекающий вас и принялись за его изучение.

программирования?

Прежде чем разбирать основные языки программирования и описывать их, необходимо разобрать само понятие.

Язык программирования - это формальная знаковая система, которая применяется для написания компьютерных программ. Как и любой другой язык, он имеет свои лексические, семантические и синтаксические правила.

Выделяют языки низкого и высокого уровней программирования. На сегодняшний день пользуются в основном вторым.

Языки программирования высокого и низкого уровней

Низкоуровневый язык программирования имеет структуру, близкую к структуре При этом команды обозначаются не при помощи нулей и единиц, а с помощью мнемонических обозначений. Наиболее известный низкий язык программирования - язык ассемблера.

Работа с любым из языков требует высокой квалификации, понимания кроме того, написание программ занимает значительное время. При этом с помощью низких можно создавать небольшие, но в то же время эффективные программы. Начинающим программистам не рекомендуется начинать свое знакомство с них.

Высокоуровневые языки программирования характеризуются наличием смысловых конструкций для описания операций. Их изучение занимает немало времени, а применение на практике требует внимательности и понимания основных структур и правил синтаксиса и лексики. Но при этом владение языками высокого уровня позволяет создавать большие, красочные, многофункциональные проекты в рекордные сроки.

К высокому уровню относятся Pascal, Java, C, C++, C#, Delphi и многие другие. Используются они для написания программного обеспечения и прикладных программ.

Наиболее востребованные языки программирования

Какие же самые востребованные языки программирования на сегодняшний день?

В последние годы наиболее популярными и востребованными считаются Java, C, C++, Python, C#, которые входят в топы языков программирования. Именно они составляют основу современных программ и используются при написании любого крупного проекта. Более 70% программистов работают с этими языками. Прогнозируется, что в ближайшие 10 лет они будут все так же востребованы, как и сегодня.

Не менее популярными считаются и Ruby, PHP, JavaScript. Большинство специалистов делает упор и на них.

В целом, вне зависимости от популярности, любой более или менее уважающий себя специалист обязан знать хотя бы несколько языков разных уровней. Связано это с тем, что большинство крупных проектов разрабатывается на разных языках. К примеру, одни модули пишут, используя Си, другие разрабатываются на Java, третьи и вовсе на Delphi.

С, С++ и С#

Для начала рассмотрим семейство Си.

Язык Си является компилируемым и Он разработан в 70-х годах. На его основе в дальнейшем были созданы такие языки как С++ и С#, Java.

C++ - мощный язык, предназначенный для создания как низкоуровневых утилит и драйверов, так и весьма внушительных приложений и комплексов программ.

Си# - современный объектно-ориентированный язык, в основе которого лежит язык Си и Си++. Имеет безопасную систему типов. Одна из отличительных его черт состоит в том, что он также весьма схож и с другим популярным языком программирования - Java.

Один из недостатков языка заключается в том, что он позволяет создавать приложения только для операционной системы Windows, и кроме того, является весьма тяжеловесным, а значит, программы, написанные на нем, занимают немало места.

Можно отметить, что во многом С, С++ и С# - языки программирования для начинающих. Освоив их, можно быть уверенным в том, что изучение нового языка займет минимум времени.

Познакомиться с ними и написать свои первые приложения можно в специальной среде Borland или Visual Studio.

JavaScript

JavaScript - язык с объектно-ориентированными возможностями. Разработан в 1996 году и сегодня один из наиболее популярных. Язык используется в основном при создании сценариев в интернете и работает в основных браузерах, таких как Internet Explorer, Firefox, Opera. Он также тесно связан с HTML и CSS, поэтому прежде чем приступать к его изучению, необходимо освоить основы данных языков.

Стоит отметить, что, несмотря на схожесть в названии, JavaScript и Java - это два совершенно разных языка.

Данный язык подойдет тем, кто ориентирован на создание браузеров и скриптов, приложений и дополнений к ним. Если вы планируете создавать собственные сайты, вам также необходимо познакомиться с ним поближе.

Java

Рассматривая самые востребованные языки программирования, нельзя не отметить Java. Это объективно-ориентированный язык программирования, который вошел в обиход с 1995 года. Он весьма легок и работает на любой Java-машине любой архитектуры. Применяется для разработки приложений под Android и iOS.

Python

Python - основная задача которого - повысить производительность разработчика, сделать код более читаемым. Он имеет небольшой список синтаксических конструкций и весьма внушительную стандартную библиотеку функций. Разработка языка началась еще в 90-х годах и продолжается до сих пор. Он применяется для разработки различных проектов, расширений и интеграции ранее разработанных приложений.

Основы языка Python можно изучать как в качестве старта для программирования, так и второго дополнительного языка.

Ruby

Ruby - язык программирования высокого уровня, вмещающий в себя части Perl, Smalltalk, Eiffel, Ada и Lisp. Используется с 1995 года. Основное преимущества языка - его простота и гибкость. Подходит как для написания небольших приложений, так и для разработки серьезных программ.

Язык PHP

PHP - довольно популярный язык для написания сценариев, разработанный для создания web-приложений. Довольно часто его также вносят в список «Языки программирования для начинающих» и рекомендуют к изучению.

С его помощью можно создавать высококачественные web-приложения в весьма сжатые сроки. Язык имеет простую и понятную структуру, что позволяет изучить его в считанные дни.

Заключение

Мы с вами рассмотрели самые востребованные языки программирования, изучение которых поможет вам в дальнейшем успешно создавать свои проекты и зарабатывать в качестве программиста. Единого мнения о том, какой из языков изучать, нет, но в то же время специалисты отмечают, что желательно знать несколько языков программирования, так как это в дальнейшем позволит расширить поле деятельности и облегчит работу над различными командными проектами.

Сегодня каждый, кто стремится попасть в IT, задается вопросом - какой язык программирования изучить? Все ищут универсальный ответ, который предопределит головокружительную карьеру. Да, до изобретения интернета и появления мобильных платформ можно было освоить один язык, написать на нем программу и быть востребованным разработчиком. Сегодня реалии таковы, что даже джуниорам предъявляется огромный список требований, среди которых - знание нескольких языков.

Судите сами: для веб-разработки неплохо бы владеть PHP, JavaScript, Python, Ruby, а еще HTML и CSS; в мобильной сфере - Swift, Objective-C, Java, C#. Перечень языков для создания десктопных приложений можно даже не начинать - по сути, все будут полезны. Именно поэтому мы взяли на себя ответственность назвать 5 языков программирования, которые надо изучить хотя бы шапочно, чтобы сегодня называться программистом.

Python

Python - пожалуй, самый простой язык программирования из нашего списка. Здесь минимум служебных символов, динамическая типизация, максимально понятный синтаксис. И если вы мало что поняли из прошлого предложения - это повод начать обучение именно с Python.

Несмотря на визуальную простоту, этот язык - один из мощнейших. С его помощью с одинаковой легкостью можно и работать с текстом, и строить нейронные сети. Посмотрите:

Def fib_recursion(i) : if i > 1 : return fib_recursion(i- 1 ) + fib_recursion(i- 2 ) return i for i in range(10 ) : print i, fib_recursion(i)

В этом коде мы создали собственную функцию для вычисления последовательности Фибоначчи, а потом вывели ее на экран. Всего 6 строк потребовалось, чтобы описать достаточно сложное математическое действие.

Стоит упомянуть, что на данный момент актуальны две версии: Python 2 и Python 3. Вам за основу лучше брать последнюю, так как поддержка Python 2, а значит - и активная разработка на ней, прекратится совсем скоро.

Кстати, для тех, кто решился изучать Python, мы подготовили .

JavaScript

Следующий must have среди языков - JavaScript, для работы с ним хватит браузера. Синтаксис здесь на порядок сложнее: появляются служебные символы и конструкции с разношерстными скобками, названия функций далеко не всегда раскрывают суть действия, и даже простейший код имеет структурированный вид. Взглянем на переписанный код с функцией Фибоначчи:

Function fib_recursion(n) { return n < 1 ? 0 : n < = 2 ? 1 : fib_recursion(n - 1 ) + fib_recursion(n - 2 ) ; } console. log(fib_recursion(10 ) ) ;

Объем кода практически не изменился, зато снизилась читаемость. После изучения Python вы без проблем разберетесь, как работает структура return, и оцените удобство именно такого способа записи.

Кроме того, экосистема JavaScript богаче, чем Python. Она предлагает обилие сред разработки, редакторов кода, фреймворков, библиотек. Это еще один шаг к пониманию, как работает «взрослое» программирование.

В целом, JavaScript незначительно уступает Python по спектру решаемых задач, но его возможности «глубже». Знание этого языка пригодится при разработке программ на любых платформах.

C#

Если вы не определились с языком, значит еще не решили, что вас привлекает: веб, мобильные или десктопные приложения. Тогда ваше решение - C#, универсальный инструмент для всех направлений разработки. Чтобы создавать десктопные приложения, понадобится Visual Studio (версия Community - бесплатная). Для мира мобильных устройств установите Xamarian, а для веба пригодится ASP.NET.

Взглянем на наш код на языке C#:

static void Main(string args) { int number = 10 ; fib_recursion(number) ; } static void fib_recursion(int n, int a = 0 , int b = 1 ) { if (n = = 0 ) return ; Console. WriteLine(a) ; fib_recursion(- - n, b, b+ a) ; }

Код вновь незначительно усложнился - это связано с использованием ключевого слова static. На этом этапе вы познакомитесь с грамотным использованием памяти, областями видимости данных и полностью погрузитесь в ООП. Ну, если не успели при знакомстве с JavaScript.

Swift

Подходим к самому интересному - языкам, безупречное владение которыми поможет вам попасть в сферу мобильной разработки. Swift не вполне универсален: он еще не полностью вытеснил Objective-C из приложений для Apple, но перспективы у него блестящие.

Четвертая версия Swift вышла в 2017 году: она содержит множество улучшений для работы со строками, коллекциями; возросла надежность и многое другое. Это уже не «сырой» язык, а классический представитель верхушки рейтинга TIOBE с планомерным развитием. С помощью Swift вы можете создавать приложения для всех продуктов Apple: macOS, watchOS, iOS и любой новой системы, если она появится.

Посмотрим на код последовательности Фибоначчи:

Func fib_recursion(num1: Int, num2: Int, steps: Int) { if steps > 0 { let newNum = num1 + num2 fib_recursion(num2, num2: newNum, steps: steps- 1 ) } else { print(" result = \(num2) " ) } } fib_recursion(0 , num2: 1 , steps: 10 )

Java

Более двух десятков лет этот язык находится в списке самых востребованных, а это уже что-то значит. Сегодня он в основном ассоциируется с разработкой приложений для Android - но это лишь малая часть его возможностей. При помощи Java вы можете создавать графические виджеты для веба или писать десктопные приложения - принцип независимости от платформы и устройства в Java живет и процветает.

Кроме того, Java - великолепный язык, чтобы полноценно понять программирование: здесь реализованы все принципы ООП, организована работа с памятью и периферией, можно поупражняться с функциональным программированием.

А вот так выглядит Java-код нашей последовательности в простейшем императивном случае:

Public class MainClass { public static long fib_recursion(long number) { if ((number = = 0 ) | | (number = = 1 ) ) return number; else return fib_recursion(number - 1 ) + fib_recursion(number - 2 ) ; } public static void main (String args) { for (int counter = 0 ; counter < = 10 ; counter+ + ) System. out. printf(" Fibonacci of %d is: %d \n " , counter, fib_recursion(counter) ) ; } }

Объем может показаться чрезмерным, но в действительности это не более чем базовые конструкции, обеспечивающие понятность кода и его надежность.

Для тех, кто хочет начать быстрое освоение Java, наш педагог Сергей Ирюпин подготовил цикл вводных статей, которые мы постепенно публикуем в блоге:

Заключение

К списку можно было бы добавить ряд полезных языков вроде PHP, C++ или Ruby. Или несколько функциональных для общего развития: Lisp, Haskell, Clojure. Впрочем, до этого вы обязательно дойдете. Но сперва выбирайте специализацию, записывайтесь на курсы GeekBrains и осваивайте пять описанных must know языков.

UPD. Если вы хотите знать, как изменилась ситуация с языками программирования во второй половине 2019 года, мы подготовили об этом .

Списки языков программирования По категориям Хронологический Генеалогический Приведён список языков программирования, сгруппированных по категориям. Некоторые языки попали в несколько категорий. Содержание … Википедия

Списки языков программирования По категориям Хронологический Генеалогический Приведён генеалогический список языков программирования. Языки классифицируются в соответствии с предшествующими языками, которые оказали сильное влияние на формирование … Википедия

Содержание 1 По производителю или платформе 1.1 Flash 1.2 Java 1.3 Microsof … Википедия

Списки языков программирования По категориям Хронологический Генеалогический Хронология языков программирования упорядоченный в хронологическом порядке список языков программирования. Содержание … Википедия

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Условные обозначения … Википедия

Эта страница информационный список. Языки программирования.NET (Языки с поддержкой CLI или CLI языки) компьютерные языки программирования, используемые для создания библиотек и программ, удовлетворяющих требованиям Comm … Википедия

Основная статья: Текстовый редактор Список текстовых редакторов Windows и таблица сравнения. Содержание 1 Таблица сравнения известных текстовых редакторов … Википедия

Язык программирования C# один из наиболее популярных языков программирования на сегодняшний день. Paint.NET открытое программное обеспечение для обработки растровой графики SharpDevelop открытая IDE для языков C#, Visual Basic .NET (VB.NET), Boo … Википедия

Это список программного обеспечения, разрабатываемого Free Software Foundation как часть проекта GNU UNIX подобной операционной системы состоящей целиком из свободного программного обеспечения. Большая часть из этих пакетов также… … Википедия

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Книги

• JavaScript для детей. Самоучитель по программированию , Морган Ник. О книгеЭта книга позволит вам погрузиться в программирование и с легкостью освоить JavaScipt. Вы напишете несколько настоящих игр - поиск сокровищ на карте, `Виселицу` и`Змейку`. На каждом…
• Python для детей. Самоучитель по программированию , Бриггс Джейсон. О книге Эта книга - самоучитель по одному из самых востребованных на сегодняшний день языков программирования - Python. Начиная с самых простых действий, шаг за шагом вы будете писать свои…