Лекции по теории языков программирования Общие понятия теории языков программирования

Существует несколько определений понятия «язык программирования».

Исходное определение: язык программирования — это знаковая система для планирования поведения компьютера.

С практической точки зрения, язык программирования — это средство общения между человеком (пользователем) и компьютером (исполнителем). С помощью языка программирования формируются сообщения для компьютера. Эти сообщения должны быть понятны компьютеру.

С технологической точки зрения, язык программирования — инструмент для производства программных услуг. Программирование нацелено на обслуживание пользователя. Это означает, что программы должны быть дружественными к пользователю.

Программы должны быть:

• надежными (содержать мало ошибок);

• устойчивыми (сохранять работоспособность в неблагоприятных условиях эксплуатации, ограниченности ресурсов, перегрузок, ошибок пользователя, сбоев и отказов аппаратуры);

• заботливыми (должны уметь объяснять свои действия и ошибки пользователя).

Области применения языков программирования

Современное человеческое общество все больше и больше зависит от компьютерных систем, управляемых программами.

Хотя аппаратура современных компьютерных систем очень сложна, сложность программного обеспечения превосходит аппаратную сложность более чем на порядок.

Основной инструмент для создания программ — язык программирования. Выбор подходящего языка программирования для решения задачи определяется множеством причин, но главной причиной является принадлежность задачи к конкретной предметной области.

Основные области применения языков программирования:

• Научные вычисления. Задачи из этой области сводятся к решению различных математических уравнений. К ним относятся задачи численного анализа, решения дифференциальных и интегральных уравнений и задачи статистики. Обычно научные программы обрабатывают простые структуры данных и производят большое количество арифметических вычислений, выполняемых над числами с плавающей точкой. Наиболее часто употребляются такие структуры, как массивы и матрицы; из управляющих структур чаще других используются циклы со счетчиком и условные операторы. Самым используемым языком здесь является Fortran.

• Обработка деловой информации. Задачи этой области, называемые бизнес-задачами, ориентированы на учет поступлений заказов, управление ресурсами и персоналом, деловое планирование, анализ риска и оценку возможных вариантов, а также начисление зарплаты. Бизнес-программы должны обеспечивать считывание больших объемов данных, собранных за длительный период времени, и сохранение их на внешних носителях, а также формирование новых данные, обновляемые в результате небольших преобразований. Языки бизнес-программирования нацелены на генерацию отчетов со сложной структурой, точные способы описания и хранения десятичных чисел и символьных данных, а также на арифметические действия с десятичными числами. Для этих задач был разработан язык Cobol, который используется и в настоящее время. Однако эта область применения языков программирования в последнее время сокращается, поскольку создается все большее число специализированных пакетов программ, таких, как электронные таблицы и др.

• Искусственный интеллект - это предметная область, главная цель которой состоит в моделировании мыслительной деятельности человека. Отличительной особенностью таких задач являются символьные, а не числовые вычисления. Основным инструментом производимых вычислений здесь считается функция, а используемые языки программирования называются функциональными языками. Родоначальником языков функционального программирования стал язык LISP. Последователями языка LISP являются языки Scheme, Haskell. В 70-х годах для решения задач искусственного интеллекта начали применять язык логического программирования Prolog.

• Системная область. Все задачи системной области связаны с созданием и развитием операционных систем для компьютеров — системным программным обеспечением. системное ПО широко используется, имеет доступ ко всем функциональным возможностям и ресурсам аппаратуры и должно эффективно функционировать. Как следствие, применяемые языки программирования должны обеспечивать быстрое выполнение программ и взаимодействие с аппаратными средствами. В настоящее время повсеместно применяется язык С и его более новый вариант C++.

• Веб-обработка. Для получения информации пользователи сети интернет подключаются к различным серверам по всему миру, а для ее обработки используют локальные клиентские машины. Чтобы пользователь мог загрузить программу, а поставщик программного обеспечения имел возможность получить плату за ее использование, стал необходим язык программирования, позволяющий вести диалог между клиентским компьютером и сервером. Развитие электронной коммерции находится в полной зависимости от языков с такими возможностями. для развития электронной коммерции информация должна передаваться в обоих направлениях между клиентской машиной и сервером, поэтому веб-страницы должны были стать активными, динамическими. Подобные возможности обеспечиваются такими языками программирования, как Perl, РНР и Java, а также Visual C# и Visual Basic.