Языки программирования высокого уровня (ЯПВУ)

1. 5 Языки программирования высокого уровня (ЯПВУ). Их отличия от низкоуровневых языков. Универсальные и специализированные ЯП. Наиболее популярные современные ЯП

 Основные понятия и определения.

ПРОГРАММА – это логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для управления компьютером при решении определенной задачи или комплекса задач.

Команды, поступающие в компьютер, являются электрическими сигналами, которые представляются как совокупность двух цифр : 0 и 1. Разным командам соответствует разная совокупность чисел, например, команда СЛОЖИТЬ может иметь код 0000, команда УМНОЖИТЬ – код 0101 и т.д.. Поэтому в компьютере программа представляет собой последовательность чисел, называемую машинным кодом.

Управление компьютером происходит по определенному алгоритму.

АЛГОРИТМ – это последовательность операций конкретного способа решения задачи.

Для представления алгоритма в виде , понятном компьютеру служат языки программирования .

В начале всегда разрабатывается способ решения задачи и по нем определяется алгоритм действия, а затем этот алгоритм записывается на одном из языков программирования, высокого или низкого уровня, понятном человеку(Assembler, BASIC, Pascal и др.). Затем текст этой программы специальными служебными программами, которые называются ТРАНСЛЯТОРАМИ, переводится в машинный код и исполняется.

Язык программирования – это искусственный язык с ограниченным числом слов, значения которых строго  и однозначно фиксированы транслятором и подчинены строгим правилам записи команд.

Рекомендуемые материалы

Совокупность таких требований по языку программирования составляет синтаксис языка, а смысл каждой команды представляет семантику языка. Любое нарушение формы записи программы приводит к тому, что транслятор не понимает  назначение команды и выдает сообщение об ошибке.

Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, а процесс устранения ошибок называется отладкой программы.

Перевод всего текста программы на машинный код и автоматический поиск ошибок в ней, а также ее оптимизация  с целью повышения быстродействия осуществляется  программой – транслятором, которая называется компилятором, они удобны при запуске отлаженных программ.

Если программа не вся переводится в машинный код, а сразу происходит пооператорное исполнение ее команд, то для осуществления такой операции служат  программы – трансляторы, которые называются интерпретаторы, они удобны при отладке программы.

 В реальных машинах технологии компиляции и интерпретации перемешаны или обобщены одной программой – транслятором.

Для написания программы существуют  различные языки программирования, которые подразделяются на языки низкого и высокого уровня.

1.2. Алгоритмические языки

Язык программирования низкого уровня близок  к машинному коду и ориентирован на конкретный тип процессора. Современным языком низкого уровня является язык АССЕМБЛЕР, созданный по принципу: «одна инструкция – одна строка», т.е. он максимально приближён к машинным кодам ЭВМ.

Пример 1. Программа ввода и сложения чисел а и b, составленная на Ассемблере:

mov a,x                – переместить содержимое регистра а с числом а в регистр х

mov b,y                – переместить содержимое регистра b с числом B в регистр y

add x,y                 - сложить содержимое регистров а и b, результат поместить в регистр .b

Язык программирования высокого уровня записывается на естественном языке (в основном, английском), он ближе и понятен человеку, особенности архитектуры конкретных вычислительных систем в нем не учитываются.

К языкам высокого уровня можно отнести следующие языки программирования:

Basiс (бэйсик) – язык , имеющий и компиляторы и  интерпретаторы , занимающий первое место по популярности, предназначен для освоения приёмов программирования начинающими, не учитывает архитектуру ЭВМ.

Пример 1 на ЯП BASIC.

input a, b       'ввод а и b

Y = a + b       'сложение а и  b, присвоение результата переменной У

print Y           ' печать У

end                 ' конец программы

Программа очень проста, не объявляются типы переменных, не отмечаются заголовок, раздел объявлений, процедур, тела программы, главное внимание – приёмам программирования..

end

Pascal (паскаль) -  во многом похож на BASIC, алгол, но имеет более жесткие требования к структуре программы и имеет более широкие возможности по созданию крупных проектов/

Пример 1 на ЯП паскаль.

program summa; {заголовок программы summa}

var            {объявление переменных - var }

  a,b,Y:Real;  {a,b,y – переменные вещественного (Real) типа }

begin          {начало тела программы}

  Read(a,b);    {ввод значений а и b}

  Y:= a + b;        {сложение а и  b, присвоение результата переменной У}

  Write Y;     {печать у}

end.           {конец программы}

C, C++ (Си, Си++) – создан был для замены ассемблера с целью создания программ независимо от типа используемого процессора, но развился в ЯПВУ, который описывает команды на естественном (английском).языке, но по максимуму учитывает устройство машинного процессора, что повышает скорость его работы. Самый мощный из современных ЯП, написание программы занимает больше времени, но это компенсируется временем её работы на ЭВМ.

Пример 1 на ЯП СМ++.

#include <stdio.h>  //подключение заголовочного файла, отвечающего за ввод-вывод данных

#include <math.h>  //подключение заголовочного файла, отвечающего за математические операции

Void main()             // заголовок программы

{            // начало тела программы

float a,b,Y;             // объявление переменных a,b,Y вещественными - float

scanf(n %f%f, &a,&b); //ввод вещественных а и b

Y = a + b;               // сложение а и  b, присвоение результата переменной У

printf ("n Y=, Y);   // вывод У

}                                // конец тела программы

Fortran (фортран, сокращение от formula-translator) – это первый компилируемый язык, у которого удобство написание программ было принесено в жертву получения эффективного машинного кода. На нём написано большое количество различных библиотек программ, в основном, общего назначения - технических, математических и др..

Cobol (кобол) – это компилируемый язык, предназначенный для решения  экономических задач. Его операторы имеют вид обычных английских фраз. На этом языке организованы программные средства работы с большими объемами данных, хранящихся на различных внешних носителях.

Algol (алгол, algoritmical Language) - компилируемый язык предназначался для замены фортрана, но из-за более солжной структуры не получил широкого распространения.

1.2. Языки программирования баз данных

Определение 7. Баз данных – это отдельный файл или группа файлов, представляющих собой упорядоченный набор записей , имеющий единообразную структуру и организованных по единому шаблону, как правило в табличном виде. Базы данных используются для хранения сведений из справочников, картотек, журналов бухгалтерского учета.

При работе с базами данных часто используются следующие операции:

1. Сохранение  и удаление таблиц или их частей.

2. Поиск и сортировка записанной информации по различным признакам

1. Изменение существующих записей.

Для работы с базами данных созданы следующие языки:

СУБД – система управления базами данных, предназначен для управления и эффективной обработки баз данных.

SQL -  структурированный язык запросов, манипулирующий группами записей

Основные операторы:

CREATE TABLE      создать таблицу БД

INSERT INTO...VALUES.... – ввести в таблицу значения

Рекомендуем посмотреть лекцию "4. Огнетушащие вещества".

SELECT ...FROM....    –выбрать из таблицы данные (создание запроса)

1.3. Языки программирования для Интернета

Эти языки  имеют интерпретаторы и разработаны специально для Интернета , называются скрипт-языками.

Примеры языков Интернета:

НТМL – Язык для оформления web-документов .

Perl – язык для работы с массивами данных и  системной информацией.