Уровни языков программирования и эволюция языков

Языки программирования часто классифицируют по уровню. Уровень языка показывает, насколько язык близок к естественной для человека записи. Процедурные языки - самого низкого уровня. Функциональные - значительно выше. Логические языки в принципе могут быть самого высокого уровня, но из-за высокой сложности теории, лежащей в их основе, разрабатываются довольно медленно. Широко распространённых в мире языков логической группы довольно мало.

Рассмотренные нами группы языков не являются чем-то абсолютным. Со временем могут появиться новые подходы в программировании, которые будут выделены в отдельные группы. Поэтому встаёт вопрос: что есть общего между различными языками, в чём их сущность.

В принципе все языки программирования созданы для решения задач с использованием математики (практически всех её разделов). Наиболее близким к человеку является язык математической записи условия задачи и её решения. Имеется в виду не только строго формализованные правила математических обозначений, а изложение с применением естественных для людей приёмов оформления и комментирования. Возможно даже с применением фраз на обычных языках общения, подобно тому, как записывают задачи школьники или студенты.

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Любой алгоритм, как мы знаем, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования - чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

• машинные;
• машинно-оpиентиpованные (ассемблеpы);
• машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки - это языки низкого уровня или языки первого поколения - 1GL, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных.

С появлением ЭВМ 2-го поколения (транзисторных) появились языки второго поколения (2GL), в которых степень интеграции действий была на порядок выше. Это такие языки, как макроассемблер и автокод.

Языки высокого уровня или языки третьего поколения - 3GL имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.

Языки высокого уровня (3GL) делятся на:

• процедурные (алгоритмические) (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; для решения задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения;
• логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания;
• объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур

Базовые структуры алгоритмов — это определенный набор блоков и стандартных способов их соединения для выполнения типичных последовательностей действий.

К основным структурам относятся следующие:

o линейные

o разветвляющиеся

o циклические

Линейными называются алгоритмы, в которых действия осуществляются последовательно друг за другом. Стандартная блок-схема линейного алгоритма приводится ниже:

Разветвляющимся называется алгоритм, в котором действие выполняется по одной из возможных ветвей решения задачи, в зависимости от выполнения условий. В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в разветвляющиеся алгоритмы входит условие, в зависимости от выполнения или невыполнения которого выполняется та или иная последовательность команд (действий).

В качестве условия в разветвляющемся алгоритме может быть использовано любое понятное исполнителю утверждение, которое может соблюдаться (быть истинно) или не соблюдаться (быть ложно). Такое утверждение может быть выражено как словами, так и формулой. Таким образом, алгоритм ветвления состоит из условия и двух последовательностей команд.

В зависимости от того, в обоих ветвях решения задачи находится последовательность команд или только в одной разветвляющиеся алгоритмы делятся на полные и не полные (сокращенные).
Стандартные блок-схемы разветвляющегося алгоритма приведены ниже:

Циклическим называется алгоритм, в котором некоторая часть операций (тело цикла — последовательность команд) выполняется многократно. Однако слово «многократно» не значит «до бесконечности». Организация циклов, никогда не приводящая к остановке в выполнении алгоритма, является нарушением требования его результативности — получения результата за конечное число шагов.

Перед операцией цикла осуществляются операции присвоения начальных значений тем объектам, которые используются в теле цикла. В цикл входят в качестве базовых следующие структуры:

o блок проверки условия

o блок, называемый телом цикла

Существуют три типа циклов:

· Цикл с предусловием

· Цикл с постусловием

· Цикл с параметром (разновидность цикла с предусловием)

Если тело цикла расположено после проверки условий , то может случиться, что при определенных условиях тело цикла не выполнится ни разу. Такой вариант организации цикла, управляемый предусловием, называетсяциклом c предусловием.

Возможен другой случай, когда тело цикла выполняется по крайней мере один раз и будет повторяться до тех пор, пока не станет ложным условие. Такая организация цикла, когда его тело расположено перед проверкой условия, носит название цикла с постусловием.

Цикл с параметром является разновидностью цикла с предусловием. Особенностью данного типа цикла является то, что в нем имеется параметр, начальное значение которого задается в заголовке цикла, там же задается условие продолжения цикла и закон изменения параметра цикла. Механизм работы полностью соответствует циклу с предусловием, за исключением того, что после выполнения тела цикла происходит изменение параметра по указанному закону и только потом переход на проверку условия.
Стандартные блок-схемы циклических алгоритмов приведены ниже:

30.Основу любого языка составляет алфавит, то есть конечный, фиксированный набор символов, используемых для составления текстов на данном языке (в нашем случае - программ). Конечно, стройность картины немного портит наличие диалектов, создающихся стихийно и очень часто включающих в себя апокрифические (неканонические) буквы и знаки. В программировании эта проблема решается введением понятия "стандарт языка". Оно практически неприменимо к языкам человеческим, вечно развивающимся и изменяющимся. Мы с вами в основном будем говорить о той самодостаточной части языка Паскаль, которая входит в различные его компьютерные реализации в неизменном виде. В плане изучения, я не вижу большого смысла излагать вам строгие правила стандарта, хотя такие существуют. Ограничимся некоторыми замечаниями, раскрывающими все же формальности употребления символов в языке Паскаль.

Итак, алфавит языка Паскаль составляют:
1) буквы латинского алфавита;
2) арабские цифры;
3) специальные знаки.

Использование символов первой группы чаще всего вопросов не вызывает, но свои тонкости здесь имеются. Во-первых, это употребление заглавных и строчных букв. Большинство существующих трансляторов не различают буквы разных регистров. Таким образом, записи "progRaM" и "PROGram" будем считать идентичными. Во-вторых, некоторые символы латиницы и кириллицы совпадают по начертанию. Нельзя ли вместо буквы "К" латинской написать "K" русскую? Ответ: в тетради (если вы их сможете различить) - пожалуйста, в программе на ЭВМ - ни в коем случае. На вид они может быть и похожи, но уж коды-то у них совершенно разные, а компьютер, как вам известно, оперирует внутри себя не буквами, а их числовыми кодами.

По поводу привычных арабских цифр сказать можно только то, что с их помощью записываются не только числа. Цифры в качестве обыкновенных символов могут использоваться в различных других конструкциях языка.

Сложнее всего обстоит дело со специальными знаками, поэтому их придется разобрать подробно, иногда забегая вперед, но вы пока можете пропускать мимо ушей непонятные термины, не забывая, однако, записывать все в тетрадь. Потом, при изучении соответствующих структур, вы будете иметь возможность заглянуть в этот раздел для того, чтобы уточнить какой знак в данном месте необходимо использовать.

Наиболее часто употребляемым специальным символом является пробел (в значимых местах мы будем обозначать его в записях знаком "V"). Его использование связано с форматами основной структуры программы, разделов описаний, операторов. Не следует путать наличие пробела с отсутствием символа.
. конец программы, разделение целой и дробной частей вещественного числа (десятичная точка), разделение полей в переменной типа Record;
, разделение элементов списков;
.. указание диапазона;
: используется в составе оператора присваивания, а также для указания формата вывода в операторе Writeln;
; отделяет один раздел программы от другого, разделяет операторы;
' используется для ограничения строковых констант;
- + * / ( ) арифметические знаки (используются по своему назначению);
< > знаки отношений;
= используется в составе оператора присваивания, в разделах описаний констант и типов, используется как знак отношения (равно);
@ имя специального оператора определения адреса переменной, подпрограммы;
^ используется для именования динамических переменных;
{} ограничение комментариев в программе;
[ ] заключают в себе индексы элементов массивов;
_ символ подчеркивания используется также как любая буква, например, в идентификаторах - вместо пробела;
# обозначение символа по его коду;
$ обозначение директивы компилятора, обозначение шестнадцатеричного числа.

Возникает вопрос, а как же быть с русскими буквами и другими знаками, имеющимися на клавиатуре? Некоторые версии Паскаля допускают их использование в программе, но стандарт языка этого не подразумевает. Поэтому включать эти символы в программу можно только в качестве строковых констант или внутри комментария, то есть там, где транслятор при компиляции их игнорирует. При использовании этих знаков в качестве данных, они равноправны со всеми символами, которые может хранить в памяти и обрабатывать компьютер.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: