Языки программирования. Обзор, возможности, достоинства, недостатки

Обзор языков программирования высокого уровня.

Фортран.

    Фортран – исторически первый  компилируемый язык программирования, разработанный в 1954-1958 г.г. Джимом  Бекусом. Базовые принципы, заложенные  в основу этого языка, впоследствии легли в основу многих других языков программирования высокого уровня.

    Не отягощенный формальностями, язык Фортран оказался достаточно  прост в изучении и потому  нашел широкое распространение  в среде ученых и инженеров.  С его помощью оказалось удобно  выполнять сложные научно-технические вычисления, если количество операторов не превосходит нескольких сотен. Обычно в эту категорию укладываются расчеты на прочность теплофизические, термодинамические, электротехнические и т. п. расчеты.

    В последующие десятилетия язык существенно модернизировался и расширился. Его и сегодня широко применяют в названных областях техники, хотя современные версии языка отличаются универсальностью и могут использоваться и в других областях науки и техники.

    Большинство крупных научно-технических программ написано на Фортране потому, что он обладает переносимостью и устойчивостью, а также благодаря наличию встроенных математических и тригонометрических функций. Неотъемлемой частью любой прикладной программы на языке Фортран является расширенная графическая библиотека, позволяющая использовать различные графические данные и изображения. 

Кобол.

    Кобол – компилируемый язык  программирования  для «делового»  применения. Этот язык программирования  был разработан в 1959-1961 г.г. 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. Такие программы принято называть самодокументирующимися.

   К числу других плюсов Кобола 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 недостатки языка,  нельзя не вспомнить о том,  что на Коболе можно запрограммировать  лишь простейшие алгебраические  вычисления. Для инженерных расчетов  этот язык не годится. 

    Еще одной причиной, сдерживающей  развитие языка, является наличие в США 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, а в итоге проигрывает распространение языка. 

Алгол.

    Алгол – компилируемый язык программирования, впервые опубликованный в 1960 г.

   От языка Фортран Алгол отличался  значительно более строгими правилами синтаксиса, что позволило создавать с его помощью программы больших размеров, но вызвало существенные сложности в практическом применении для решения повседневных задач. Поэтому Алгол нашел применение не в инженерных, а в научных кругах, в первую очередь среди специалистов по прикладной математике, теоретической и экспериментальной физике. В этих сферах он использовался, пока его не сменил более удобный и не менее строгий язык Паскаль. 

Паскаль.

    Паскаль – компилируемый язык  программирования, созданный в 1968-1970 г.г. в Швейцарском Федеральном институте технологии в Цюрихе Никласом Виртом.

    В основу языка Паскаль были  положены принципы, впервые представленные  Алголом, но правила синтаксиса  были несколько упрощены, и язык  получил большую популярность. Особенно широкое распространение языка началось после 1984 г., когда был представлен удобный и эффективный компилятор Turbo Pascal.

    Язык Паскаль впервые ввел  некоторые принципиально новые  типы данных и подвел программистов  к  понятию о структурном программировании, что сказалось на самом стиле разработки программ. С распространением этого языка впервые появилось понятие о программировании, как о проектировании программ, которое в дальнейшем было развито другими языками и системами программирования.

    Достоинства языка Паскаль:

• простота языка позволяет быстро его осваивать и создавать алгоритмически сложные программы;
• развитые средства представления структур данных обеспечивают удобство работы как с числовой, так и с символьной и битовой информацией;
• возможность структурного программирования, что делает программу наглядной и дает хорошие возможности для разработки и отладки;
• наличие специальных методик создания трансляторов с Паскаля упростило их разработку и способствовало широкому распространению языка;
• возможность создавать достаточно сложные и мобильные (т. е. легко переносимые на другие PC) программы.

    Сегодня Паскаль является одним  из трех основных языков программирования. Строгость и четкость делают  его почти идеальным для   академического изучения. Этот язык считается базовым во многих неспециализированных высших учебных заведениях и университетах мира. 

Бейсик.

    Бейсик – интерпретируемый язык, хотя существуют некоторые версии, для которых имеются компиляторы.  Он был создан в 1963 г. при непосредственном участии в его разработке американцев Джона Кемени и Томаса Курца.

    Данный язык программирования  считается простейшим. В принципе, Бейсик создавался в качестве  учебного языка, средствами которого  легко можно представить принципы  создания алгоритмов.

    Однако простота языка программирования  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.

    Одно из удобств Бейсика состоит  в небольшом размере интерпретатора: существуют реализации, в которых  он занимает всего несколько  кБайт. В простейших 8-разрядных  компьютерах это свойство используют  для встраивания интерпретатора  в микросхему постоянного запоминающего устройства, и тогда компьютер сразу при включении готов к исполнению команд и программ Бейсика (не надо ничего загружать).

    Язык Бейсик хорошо подходит  для алгоритмического программирования. С его помощью можно создавать  программы длиной до 100-200 операторов, но для более крупных проектов он не подходит, поскольку становится трудно следить за непрерывно возникающими связями между отдельными частями программы. 

Си.

    Сотрудник фирмы Bell Labs Денис Ритчи создал язык Си в 1972 г. 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 послужил  язык Би, разработанный Томпсоном.  Язык 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.

    Язык Си задумывался как язык  промежуточный между языками  высокого и низкого уровня. От  компилятора пытались добиться производительности, близкой к производительности Ассемблера, но в то же время сохранить возможность переноса программ между компьютерными платформами, характерную для языков высокого уровня. Хотя язык требует от программистов 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.

    Си – эффективный язык. Его  структура позволяет наилучшим образом использовать возможности современных персональных компьютеров. Программирование на этом языке отличается компактностью и быстротой исполнения.

    Си – переносимый и мобильный  язык.

    Си – мощный и гибкий язык. Большая часть операционной системы Unix, компиляторы и интерпретаторы языков Фортран, Паскаль 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.

    Необычайную популярность язык  Си приобрел благодаря тому, что  он, как и Паскаль, является  языком структурного программирования, но позволяет генерировать более  производительный и компактный  рабочий код.

    Характерным недостатком языка  стала относительно высокая сложность изучения по сравнению с языками Паскаль и Бейсик. 

Си++.

    Язык Си++ был разработан в 1980 г. Бьерном Страуструпом в компании Bell Labs.

    Си++ - компилируемый язык программирования. Он позволяет создавать программы  более компактные и эффективные, чем, например Паскаль, но его изучение сложнее. Поэтому Си++ обычно изучают в специализированных учебных заведениях, в которых готовят программистов.

    Сложность изучения языка Си++ во многом связана с тем,  что в самом языке отсутствуют средства для управления вводом и выводом информации. И это понятно, поскольку эти средства у  каждой модели компьютера свои, а Си++ является абстрактным языком, не ориентированным на конкретную модель компьютера. Поэтому часто язык изучают не на конкретных примерах, а на абстрактных теоретических конструкциях, что крайне не удобно для начинающих.

    Очевидно, что очень многое Си++ позаимствовал у языка Си.  Эти заимствования обеспечили  Си++ мощными средствами низкого  уровня, позволяющими решать сложные задачи системного программирования. Но Си++ отличается от Си в первую очередь разной степенью внимания к типам и структурам данных. Это связано с появлением понятий класса, производного класса и виртуальной функции. Это дает Си++ более эффективные возможности для контроля типов данных и обеспечивает модульность программы.

    В отличие от традиционных  структур Си и Паскаля, в  Си++ членами класса являются не  только данные, но и функции.  Функции 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 встроенной функции. В этом смысле класс подобен электрическому прибору: мало кто знает о его устройстве, но все знают, как им пользоваться.

    Язык Си++ является средством объектного  программирования, новейшей методики  проектирования и реализации  программ, которая в текущем десятилетии,  скорее всего, заменит традиционное процедурное программирование.

     В последнее время появились  среды быстрого проектирования  на Си++, которые предоставляют  готовые компоненты для ввода  и вывода информации и поддерживают  концепцию виртуального проектирования  приложений Windows. Это значительно упростило изучение языка.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы: 

1. Под редакцией Конюховского П.В. и Колесова Д.Н.,  «Информатика», Санкт-Петербург: изд-во «Питер», 2000.

2. К.Г.Скрипкин, «Экономическая эффективность информационных систем», Москва: изд-во «ДМК-Пресс», 2002.

3. Сухомлин В.А., «Введение в анализ информационных технологий» Москва: изд-во «Горячая линия – Телеком», 2003.