Какая классификация язык программирования считается наиболее близким к архитектуре компьютера

Обновлено: 05.07.2024

Эволюция языков программирования тесно связана с историей развития компьютерных наук, которая началась в XIV веке, вместе с изобретением первой механической вычислительной машины английским ученым Чарльзом Бэббиджем. Программа для нее, позволяющая вычислять числа Бернулли, была написана леди Адой Августой Лавлейс в 1842 году. В честь нее впоследствии был назван один из языков программирования — Ада.

В дальнейшем появились и первые ЭВМ, вместе с которыми начали развиваться языки программирования в их современном понимании.

Язык программирования — искусственный язык, созданный для разработки и записи программ, предназначенных для выполнения их определенным техническим объектом, способным быть запрограммированным (станки с ЧПУ, все виды компьютерной техники). Его назначение — представить задачу в понятной и выполнимой для ЭВМ форме.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Компьютерная программа — это последовательность определенных команд (инструкций), с помощью которых компьютер решает поставленную задачу.

Команда (инструкция) — указание процессору, какое действие (операцию) ему необходимо выполнить.

Число языков программирования постоянно растет. На сегодняшний день их рост замедлился, но общее количество (включая модификации) составляет более двух тысяч, среди которых самых популярных не больше сотни.

Программист-профессионал знает и использует в своей работе более десятка различных языков в зависимости от стоящих перед ним задач.

Их условно можно классифицировать:

По степени зависимости от аппаратных средств (низкого уровня, высокого уровня).
По принципам программирования (процедурные, непроцедурные, объектно-ориентированные).
По ориентации на класс задач (универсальные и специализированные).

Составляющие части языка программирования

Несмотря на то, что в концепции построения языков наблюдаются принципиальные различия, строение их внутренней системы формально является одинаковым. Основными составляющими частями языков программирования являются:

Классификация современных языков программирования

По степени зависимости от аппаратных средств

Низкого уровня

Низкоуровневые языки программирования ориентируются на конкретный тип процессора, с учетом архитектуры и технических особенностей компьютера. Их еще называют машинно-ориентированными. Раньше почти для каждого типа процессора существовал свой низкоуровневый язык программирования и программу, написанную для одного типа, нельзя было использовать для другого.

Это происходило из-за того, что процессоры разных типов компьютеров имели отличающиеся наборы команд. И именно на эти конкретные команды были ориентированы операторы языка, близкие по своей структуре к машинному коду.

Для самых первых ЭВМ программы писались с помощью двоичного кода, то есть машинного языка (использовались только символы 0 и 1). Это было очень сложно, поэтому постепенно перешли на использование символьных машинных кодов в шестнадцатеричном формате. Символьные коды преобразуются в машинные в автоматическом режиме.

Чтобы писать программы с помощью таких машинно-ориентированных языков, программист должен иметь высокую квалификацию. Работать с ними сложно, но зато сами программы занимают мало места в памяти компьютера, являются компактными и работают быстрее высокоуровневых. Их эффективность обоснована прямым доступом к управлению всеми возможностями процессора.

С помощью низкоуровневых языков чаще всего разрабатываются драйверы и системные программы. Одним из таких языков является Ассемблер, который каждую из команд машинного кода представляет в виде мнемоник — условных символьных изображений.

Недостаток состоит в том, что созданные с их помощью алгоритмы представляют трудность для чтения даже самому разработчику, а для работы с ними необходимо разбираться в архитектурных особенностях компьютера.

Высокого уровня

Наибольшее распространение приобрели языки высокого уровня (машинно-независимые), с помощью которых можно писать программы независимо от типа процессора конкретного компьютера, его архитектуры. Понятия и структура высокоуровневых языков максимально удобны для восприятия человеком. Разрабатывать программы с помощью понятных и достаточно мощных команд, используемых ими, программисту гораздо проще.

При этом разработчик допускает меньше ошибок, а исходные тексты программ легко переносятся с помощью трансляторов и на другие платформы.

Транслятор — специальная программа-переводчик, являющаяся одним из инструментов среды программирования. Она считывает программу, написанную на высокоуровневом языке, и переводит ее в машинный код конкретного процессора. Все трансляторы работают либо по принципу интерпретации, либо по принципу компиляции.

Интерпретатор — программа, которая выполняет перевод (трансляцию) каждого отдельного оператора исходной программы с последующим его выполнением.

При этом сама программа остается в первоначальном виде. При ее повторном запуске процесс трансляции будет выполняться заново. Поэтому метод интерпретации считается недостаточно эффективным. Он имеет два недостатка:

Один и тот же оператор, сколько бы раз он ни встречался в программе, будет транслироваться заново, что сказывается на производительности не в лучшую сторону.
Программа-интерпретатор занимает определенный объем оперативной памяти компьютера, так как ее присутствие необходимо на этапе всего процесса выполнения исходной программы.

Тем не менее, интерпретаторы активно используются в качестве трансляторов в процессе разработки программ и их первоначальной отладки.

Компилятор — программа, которая полностью переводит текст исходной программы с высокоуровневого на низкоуровневый (машинный) язык.

Полученный при этом машинный код сохраняется в виде исполняемого файла с расширением «.exe», который можно многократно использовать уже без повторной трансляции.

При использовании компиляции сначала происходит полная трансляция исходной программы на язык машинных кодов, и только после этого она запускается на выполнение. В процессе исполнения программы транслятор становится ненужным, освобождая оперативную память. Это позволяет повышать производительность по сравнению с методом интерпретации для одной и той же программы.

Существуют также трансляторы, которые сочетают достоинства, как интерпретатора, так и компилятора. На этапе разработки и отладки они работают как интерпретаторы, а после окончательной отладки исходная программа методом компиляции транслируется в объектный модуль, который обрабатывается редактором связей Link (специальной программой ОС) и преобразуется в загрузочный модуль.

По принципам программирования

По принципам программирования языки делятся на:

процедурные;
непроцедурные;
объектно-ориентированные.

В процедурном программировании роль компьютера состоит в механическом исполнении формальных предписаний о том, как именно решить конкретную задачу. Система, в которую объединяются эти предписания, и является программой процедурного типа. В непроцедурном программировании используется противоположный принцип. Компьютер получает задачу в общем виде, проводит ее исследование и самостоятельно находит алгоритм ее решения.

Процедурные

Основой процедурных языков является описание последовательной смены состояния процессора, ячеек памяти и других устройств компьютера. На этапе процедурного программирования разработчик детально описывает процесс решения задачи, составляет его алгоритм, не вдаваясь в подробности об ожидаемых свойствах результата.

Программист работает с операторами и данными, которые являются основными понятиями этого вида языков. Комбинация различных операторов при этом называется процедурой, откуда и взялось название процедурного программирования.

Поскольку процедурные языки имеют операторный тип, то алгоритм, написанный с их помощью, является последовательностью операторов. Их характерным признаком также считается наличие оператора присваивания (Basic, Fortran, Pascal, Algol, С).

Эти языки называю еще императивными, потому что программа, написанная с их помощью, напоминает повелительное наклонение (императив) в обычной речи, приказ что-то делать. Программа является последовательностью команд для их выполнения компьютером и имеет четкую, строгую структуру.

При процедурном программировании оперируют данными в пошаговом режиме с помощью пошаговых инструкций. Используя императивный стиль программирования, разработчик подробно расписывает компьютеру, как и что он должен пошагово сделать, чтобы решить задачу.

Непроцедурные

Непроцедурные языки более эффективны для написания программ по поиску больших объемов данных, а также, когда невозможно точно описать процесс решения задачи (например, при распознавании образов или переводе). К языкам непроцедурного программирования относят декларативные и объектно-ориентированные.

При использовании декларативных языков подробно описываются критерии, которым должен соответствовать искомый результат, имеющиеся исходные структуры и связи между ними, но не указываются способы его достижения (нет готового алгоритма, схемы решения).

При декларативном типе программирования используется декларативная семантика. Вместо понятия «оператор» декларируются высказывания (объявления) с помощью символьной логики.

Декларативные языки принято делить на две группы (или семейства):

Логические, типичным представителем которых является PROLOG.
Функциональные (Lisp).

При использовании логического программирования разработчик задает совокупность определенных фактов и логических правил, отношений между ними в виде формул, создает запросы по искомой проблеме. Система же сама решает данную проблему, применяя механизмы логического вывода, основанные на математической логике.

Программа, написанная на языке PROLOG, состоит из двух частей:

фактов, совокупность которых составляет реляционную базу данных (в виде таблиц, с предопределенными связями между ними);
правил, состоящих из заголовка и подцелей.

Основной операцией при работе с данными является сопоставление (унификация, согласование). Программа начинается с запроса по проблеме. С помощью операции сопоставления производится доказательство истинности определенного логического утверждения в пределах заданной совокупности правил и фактов.

Алгоритм этого логического доказательства и будет определять принципы работы программы. Чаще всего этот язык используют в программировании экспертных систем.

Функциональное программирование основано на формулировании задачи в качестве совокупности определенных функций. Программа выглядит как хаотичный набор уравнений, который определяет функции и значения. Эти значения, в свою очередь, сами являются функциями от других значений.

Программист лишь описывает способ решения задачи, не определяя строгую последовательность действий при нахождении решения. Основными свойствами таких языков являются модульность, отсутствие побочных эффектов, простота и краткость.

В восьмидесятые и девяностые годы XX века декларативные языки были весьма популярны в качестве программирования искусственного интеллекта, но так и не получили широкого применения из-за отсутствия возможности создавать быстродействующие программы для решения более содержательных задач.

Объектно-ориентированные

Методика ООП появилась в конце XX века. Объектно-ориентированные языки вместо «процедур» и «данных» оперируют понятием «объект». С помощью ООП создается окружение в виде большого количества объектов. Каждый из них является независимым блоком, работая как отдельный компьютер.

Блоки используют для решения задач, не вникая в принципы их внутреннего функционирования (C++, Visual Basic, Delphi, Java, Python). На сегодняшний день среди профессиональных программистов самым популярным является язык C++, который затмил собой по популярности процедурные аналоги.

По ориентации на класс задач

Универсальные

Универсальные языки программирования нацелены на решение широкого спектра задач. Среди них сегодня наиболее распространены C++, Visual Basic, Pascal, Java, Delphi, Python.

Специализированные

Многие языки программирования разрабатывались для решения строго очерченного круга задач, с учетом специфики конкретной области. Например, COBOL был создан для обработки информации в области экономики.

Существуют также языки:

для web-программирования (PHP, Perl);
скриптов (Javascript), используемых для создания вспомогательных программ;
разметки (HTML) для электронных документов;
для работы с базами данных;
для решения учебных задач (PRG);
для первоначального обучения принципам программирования;
для информационно-логических задач (LISP).

Оба направления (универсальные и специализированные языки) продолжают активно развиваться. Выбор для изучения достаточно обширен, все зависит от целей применения их в программировании.

Студенты периодически спрашивали меня какой язык программирования учить чтобы получить хорошую работу и зарплату. Конечно, я не мог сказать учите этот язык, а этот не учите и будет вам счастье. Но зато мог дать информацию о языках программирования чтобы этот выбор был легче. Проклассифицируем языки программирования с семи сторон: Модные и не модные • Компилируемые и интерпретируемые • Универсальные и специализированные • Алгоритмические и языки описания данных • Низкоуровневые и высокоуровневые • Объектно-ориентированные и языки структурного программирования • Сопутствующие Фреймворки, Библиотеки и Технологии.

Первый способ классификации, в котором есть доля шутки: Модные или популярные языки программирования, и вышедшие из моды или активного применения

Почему некоторые языки становятся модными, а о других почему-то забывают? Во-первых, смена технологий. Например, во времена операционной системы MS DOS, которая работала на 16-битных процессорах Intel, огромной популярностью пользовались языки Турбо C и Турбо Паскаль. А владеющие Ассемблером программисты считались элитой. Но, по понятным причинам, мы теперь не пользуемся ни этими устаревшими процессорами, ни системой MS DOS, так что языки отпали сами собой. Хотя мне, например, они до сих пор очень нравятся.

Другая ситуация с языком Delphi, который был продолжением Турбо Паскаля, и который был очень популярен во времена первых 32-х битных версий Windows, однако не выдержал конкуренции с другими языками программирования, в том числе от компании Microsoft, которые развивались более активно.

Это может быть и победа в конкуренции двух аналогичных языков, например, таких как JScript от Microsoft для веб-браузеров и JavaScript, первоначально представленный компанией Netscape. Популярным JavaScript стал за счет большей открытости и поддержки большим числом компаний разработчиков.

Языки С и С++ долгое время остаются популярными благодаря мнению о высокой эффективности программ, которые написаны на них. В общем, так оно и есть. Однако, постепенно другие языки программирования стали приобретать популярность не только за эффективность выполнения, но и за легкость в изучении, написании и поддержке программ, чего нельзя с уверенностью сказать о C++.

За большие возможности и гибкость С++ требует от программиста дисциплины и культуры программирования, иначе, как шутят программисты, он может превратиться из языка написания программ в язык для написания ошибок.

Несмотря на провозглашаемый стандарт языков C и C++, программы, написанные для компиляторов разных фирм редко когда бывают полностью совместимы по исходным кодам. Эту особенность тоже надо учитывать при его изучении.

А язык TypeScript получил популярность в качестве ответа на проблему сложности поддержки программ написанных на JavaScript, языке, который сам по себе достаточно популярен.

Из современных популярных языков стоит отметить Python из-за сравнительной простоты изучения, открытости, и возможности применения в различных предметных областях, таких как веб, искусственный интеллект, компьютерные игры.

Практически у каждого языка программирования есть своя группа фанатов, хотя популярность сегодня совсем не означает популярность в ближайшем будущем или что популярный язык обязательно станет полезен именно вам. В общем, выбор всегда за вами.

2. Компилируемые и Интерпретируемые

Любая программа на языке программирования это прежде всего текст. Текст понятен человеку, и сравнительно легко может быть обработан компьютером, потому что буквы и другие текстовые символы в компьютере представлены некими целыми числами, их еще называют кодами символов. Программа, которая обрабатывает текст на языке программирования и создает по нему последовательность команд микропроцессора называется компилятор. То есть компилятор переводит числа, которые человек воспринимает как текст в другие числа, которые компьютер воспринимает как команды микропроцессора.

Языки, для которых требуется компилятор, называются компилируемыми. Чтобы запустить такую программу, мало просто написать ее. Надо еще прогнать ее через компилятор, получить исполняемый модуль, например, в операционной системе Windows это файл с расширением .exe, и только после этого запустить его на выполнение.

Такая схема, конечно, не всех устраивала и программисты придумали языки, которым не требуется компилятор. Для таких языков перевод текста в команды микропроцессора происходит незаметно сразу после запуска текстовой программы. Правда, для этого текстовая программа должна запускаться под управлением другой уже готовой программы, которая называется Интерпретатор. Интерпретатор и делает эту незаметную компиляцию. Языки для которых требуется интерпретатор назвали Интерпретируемыми.

Главное отличие компилируемых языков от интерпретируемых в скорости выполнения программ. Считается, что программы написанные на компилируемых языках выполняются быстрее чем на интерпретируемых. Но сам процесс написания и тестирования интерпретируемой программы проходит проще, так как нет необходимости в промежуточном шаге компиляции.

Похожим образом, программа на TypeScript сначала компилируется в текстовую программу, или, как говорят, в код на JavaScript, который затем уже может быть выполнен интерпретатором JavaScript. Такое усложнение позволяет воспользоваться преимуществами строгой типизации данных и отловом ошибок на этапе компиляции, которые доступны в TypeScript.

3. Универсальные и специализированные

Классификация говорит сама за себя. Есть языки, на которых можно в принципе написать любую программу, но не всегда это можно сделать, например, быстро. Или такая программа не обязательно будет оптимально быстро работать. Типичный универсальный язык всех времен и народов: С++. И в этом его большой плюс. А, может, даже два плюса )).

Для разных областей приложений создаются свои языки или скрипты. Особенно это относится к компьютерным играм, в которых переплетаются сразу несколько видов искусства, науки и технологии. Но системы разработки игр также используют и уже известные языки, например, Python в системе нарративных игр Ren’Py или язык Swift для устройств Apple.

4. Алгоритмические и Языки описания данных

Алгоритмические языки, конечно, тоже умеют описывать данные, но в основном предназначены для создания больших и сложных программ, которые описывают действия, то есть алгоритмы.

Языки же описания данных предназначены только для описания данных для разных типов приложений. Эти языки можно считать необходимой нагрузкой к обычным алгоритмическим языкам. Например, если вы учите JavaScript для разработки веб-приложений, то скорее всего вам придется также изучить и синтаксис каскадных таблиц стилей CSS и язык описания данных JSON, в формате которого удобно передавать данные между веб-сервером и клиентом.

Или, например, язык работы с базами данных SQL, по сути является языком для обработки и получения данных, но также включает в себя раздел Data Definition Language или Язык Описания Данных.

Вообще, на способы описания и управления данными сейчас разработчикам приходится обращать внимания, пожалуй, не меньше чем на описание алгоритмов.

5. Низкоуровневые и Высокоуровневые

Низкоуровневые: Assembler, CIL,
Высокоуровневые: любой объектно-ориентированный или поддерживающий сложные типы данных язык.

Этот тип классификации, хоть и немного теряет актуальность, поскольку подавляющее большинство языков теперь можно отнести к высокоуровневым, но все еще имеет место, поскольку низкоуровневые языки существуют.

Эта классификация была актуальна на заре развития компьютеров, когда число доступных компиляторов можно было пересчитать по пальцам, а написать, например, драйвер клавиатуры на Ассемблере можно было в качестве развлечения в свободное время.

Напомню, что Ассемблер, это язык, команды которого максимально соответствуют командам самого микропроцессора, которые позволяют обрабатывать данные размером один, два или четыре байта, за счет чего представить на нем сложные типы данных очень и очень проблематично. Но зато по скорости выполнения программ языку Ассемблера просто нет равных.

6. Объектно-Ориентированные и Структурные языки программирования

Появление объектно-ориентированного программирования, сокращенно ООП, примерно со второй половины 80-х годов 20-го века стало настоящей технологической революцией. Это был буквально переворот, сейчас объясню почему. До ООП были популярны языки структурного программирования. И программисты были вполне счастливы писать программы на структурных языках высокого уровня, потому что в свое время это тоже было колоссальным шагом вперед.

Дело в том, что компьютер удалось создать только после титанических усилий таких гениев как Алан Тьюринг, который разработал свою теорию — машину Тьюринга, на основе которой и работают все числовые компьютеры в наши дни. Принцип машины Тьюринга, вкратце, состоит в том, что в оперативной памяти записана последовательность команд микропроцессора, в том числе команд условных или безусловных переходов на другие команды. Эти переходы на ассемблере называются JMP (англ.: jump — прыжок, переход), а в языках высокого уровня обозначаются командой GOTO (англ.: go to — перейти к чему-л.).

Для программирования компьютера первоначально существовал язык Ассемблер, команды которого почти один в один соответствуют командам микропроцессора. Теоретически, на Ассемблере можно написать любую программу, но практически перенос абстракций прикладных задач на него совсем не простое дело.

Для программирования прикладных задач, примерно с начала 70-х годов 20-го века и появилось структурное программирование, для создания которого потребовались усилия других гениев, таких как Никлаус Вирт, создатель языка Паскаль и Эдсгер Дейкстра, который первым написал о необходимости избавляться от оператора GOTO в языках высокого уровня и предложил решение как это сделать с помощью трех типов операторов и функций.

На практике это вылилось в появление языков программирования, таких как Basic, С, Паскаль, Algol, Cobol, Fortran, PL1. Разработка программ методом «сверху вниз» в структурном программировании превратилась в сплошное удовольствие. Суть ее состояла в написании набора функций, содержащих подфункции, которые можно вызывать, подставляя на вход нужные данные и получая соответствующий результат.

Таким образом, в языках структурного программирования алгоритмы на основе функций стоят как бы на первом месте, а данные для них можно брать откуда угодно. Не последнюю роль в этом сыграла идея автора кибернетики Норберта Винера о функции как о черном ящике, на вход которому можно подавать любые данные и наблюдать получаемый выход.

Для небольших задач типа сортировки данных или нахождения кратчайшего пути структурное программирование подходило идеально. Были найдены решения для большинства сложных алгоритмических задач. Появились фундаментальные труды, такие как многотомник “Искусство программирования” Дональда Кнута, который до сих пор считается настольной книгой для программистов.

Однако, увеличение сложности программ в результате привело к появлению и бо́льших шансов на внесение ошибок в программы, так как возможность подставлять любые данные на вход процедурам и функциям влекло за собой побочные эффекты. Так, например, в 1999 году космический аппарат NASA «Mars Climate Orbiter» потерпел крушение в из-за ошибки в программе — подстановки неправильных данных.

В результате появилась новая концепция объектно-ориентированного программирования, в котором во главу угла ставится, как я его называю, принцип актуальности данных, а функции становятся как бы приложением к данным, которые они должны обрабатывать. Объект это, в первую очередь, набор данных со своими функциями. В ООП вводятся ограничения на доступ функций к «чужим» данным, что уменьшает возможность непреднамеренного изменения данных и резко повышает надежность программ.

Update 24.02.2021
См. также видео-версию этой главы.

7. Сопутствующие Фреймворки (Frameworks), Библиотеки и Технологии

С определенным языком программирования может быть связана технологическая цепочка или целая система программирования, которые также называют термином фреймворк.

Для использования языка С++ от Microsoft для первых 32-х битных версий Windows программистам для создания оконных приложений также приходилось изучать библиотеку MFC.

Для разработки веб-приложений с помощью технологии MVC от Microsoft программистам также потребуется язык разметки веб-страниц Razor.

Для создания современных приложений на универсальной платформе Microsoft может потребоваться язык разметки XAML.

Другие примеры:
Ruby on Rails — серверная платформа разработки веб-приложений.
Для компьютерных игр, такие как Unity, Cocos, Unreal Engine.
Для 3D графики: OpenGL, DirectX.

Наверно, возможны и другие способы классификации языков программирования, например, со строгой типизацией и без. Но они интересны тем, кто уже разбирается в программировании, этот же обзор скорее для начинающих.

Выводы

В принципе, чем больше языков знает программист, тем увереннее себя чувствует как профессионал. Но в наше скоростное время возможно и такое, что версия языка может потерять свою актуальность буквально за полтора-два года. Например, у языка TypeScript c 2015 по 2019 год, то есть примерно за 5 лет, было выпущено, внимание, более 20-ти обновлений.

Если же с компанией еще не определились, то можно начать с одного из универсальных языков программирования. Из-за повсеместного проникновения интернета, для программиста желательно хотя бы в общих чертах представлять себе что такое язык HTML, а также сопутствующие языки описания данных типа XML и JSON. Желательно также иметь представление о языке управления базами данных SQL.

Прошло то время, когда работать с одной и той же версией языка программирования можно было десятилетиями. В наше время особенность работы программиста состоит в постоянном изучении новых языков и технологий. Курсы по программированию могут быть хорошим трамплином, но основной опыт программисты получают в процессе работы, как бы учась и работая одновременно.

И напоследок, буквально за несколько лет как грибы после дождя стали появляться системы визуального программирования без программистов, например для создания веб-сайтов, такие как WordPress, Wix, Bitrix24. Для обычных пользователей они позволяют выбрать дизайн, подключиться к данным и самому запрограммировать бизнес-процессы.

Глядя на эти системы может сложиться впечатление, что программисты скоро окажутся не нужны. Но отгадайте, кто создает все эти системы программирования без программистов? Те же программисты с помощью все тех же обычных языков программирования.

Языки программирования – неотъемлемая часть нашей жизни, это возможность взаимодействия человека с машиной, возможность общения друг с другом на понятном языке. Всё, что мы делаем на компьютере, так или иначе связано с ними. Просматривая информацию в браузере можно даже посмотреть программный код страницы. И что же мы увидим? Бесчисленное количество непонятных слов. Но в этом не так сложно разобраться. Эта статья поможет вам узнать много нового про языки программирования и преимущества каждого из них.

Все языки программирования можно разделить на 4 типа:

Структурные языки программирования

В основе этих языков лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. Любая программа состоит из трёх базовых управляющих структур: последовательность, ветвление, цикл. Рассмотрим основные структурные языки программирования: Basic, Pascal.

Basic

Этот язык программирования был придуман в 1963 году преподавателями Дартмутского Колледжа Джоном Кемени и Томасом Куртцом. Основной задачей этого языка была возможность без опыта программирования создавать программы для своих задач. Сейчас же он превратился в обычный язык программирования с широким набором возможностей.

Преимущества языка Basic:

Pascal

Pascal – один из самых известных языков программирования. Он был создан Никлаусом Виртом в 1968—1969 годах и используется для обучения программированию в старших классах школы и в вузах. Это один из первых языков, для которых характерна строгая типизация, потому что, по мнению Вирта, язык должен способствовать дисциплинированному программированию. Поэтому Pascal так активно используют в обучении. К 1980-м годам Паскаль стал основой для многочисленных учебных программ.

Преимущества языка Pascal:

Лёгкий синтаксис.
Невысокие аппаратные и системные требования.
Универсальность.

Процедурные языки программирования

При процедурном программировании программа сводится к последовательному выполнению операторов для преобразования исходных данных в результаты. Это даёт возможность определять каждый шаг по ходу решения задачи. Самые популярные процедурные языки программирования – C и PureBasic.

Разработанный в 1969-1973 годах, этот язык программирования оказал существенное влияние на развитие индустрии программного обеспечения. Он доступен на самых различных платформах и позволяет программистам довольно точно представлять, как выполняются их программы. C применяется при разработке операционных систем и приложений реального времени, которые требуют отзывчивости кода.

Преимущества языка C:

Небольшое число ключевых слов.
Простая языковая база.
Наличие указателей на функции.

PureBasic

Этот язык программирования создан в 1998 году на основе синтаксиса Basic. Он предназначен для создания программ на Linux, Windows, Mac OS. Благодаря лёгкому синтаксису PureBasic подойдёт новичкам, а его большие возможности позволяют работать на нём и продвинутым программистам. Особенностью этого языка является то, что у него есть 2 версии: бесплатная PureBasic Demo и платная PureBasic Full. PureBasic Demo имеет некоторые ограничения. Одно из них: нельзя скомпилировать код в котором больше 800 строк кода.

Преимущества языка PureBasic:

Маленький размер программ.
Код может быть скомпилирован на разных платформах.
Простой синтаксис, но при этом высокая функциональность.

Объектно-ориентированные языки программирования

Основные понятия ООП:

Абстракция данных – выделение значимой информации и исключение незначимой.
Инкапсуляция – свойство языка, позволяющее связать данные с методами.
Наследование – свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью.
Класс – тип данных, который состоит из набора переменных элементарных типов и функций для работы с ними.
Объект – сущность в цифровом пространстве, имеющая определённые свойства и операции над ними.

На данный момент существует большое количество объектно-ориентированных языков программирования, т.к. они пользуются наибольшей популярностью у программистов. Рассмотрим некоторые из них.

C++

Преимущества языка С++:

Быстрота исполнения кода.
Универсальность. Можно разрабатывать программы для различных операционных систем.
Доступность. Существует огромное количество учебной литературы.

Java

Этот язык был разработан в 1995 году Джеймсом Гослингом. Сейчас Java используется для создания клиентских приложений и серверного ПО. Важной особенностью технологии этого языка является система безопасности, которая контролирует исполнение программы и прерывает операции, прерывающие установленные полномочия (например, несанкционированная попытка доступа к данным). Это, а также высокая скорость выполнения задач делают Java одним из популярнейших языков программирования.

Преимущества языка Java:

Безопасность.
Простота изучения.
Отсутствие зависимости от платформы.

JavaScript

Многие думают, что JavaScript тесно связан с Java, но это не так. Его синтаксис гораздо больше похож на синтаксис языка С. Первоначально он вообще назывался Mocha, затем – LiveScript и только потом получил название JavaScript. Одна из версий состоит в том, что в то время (1995 год) Java было модным словом. JavaScript обычно используется в браузерах. Он придаёт веб-страницам интерактивность. Также JavaScript – самый популярный язык программирования, предназначенный для разработки веб-приложений.

Преимущества языка JavaScript:

Понятен даже тем пользователям, которые не являются программистами.
Возможность запустить программу в браузере.
Программы подключаются к коду веб-страницы и сразу выполняются при загрузке.

Понятность для новичков.
Поддержка большинства продуктов Microsoft.
Скорость работы.

Python

Этот язык, разработанный голландцем Гвидо ван Россумом в 1991 году, ориентирован на повышение читаемости кода. Вот несколько цитат из философии Python:

“Красивое лучше, чем уродливое.”

“Явное лучше, чем неявное.”

“Простое лучше, чем сложное.”

Действительно, Python обладает чётким синтаксисом, и благодаря этому код написанных на нём программ легко читаем. Также он активно развивается, и примерно раз в два с половиной года выходят новые версии языка. Python – универсальный язык программирования. Его можно использовать в разных сферах: от веб-разработки до работы с машинным обучением.

Преимущества языка Python:

Универсальность.
Легко читаемый синтаксис.
Реализован почти на всех платформах и операционных системах.

PHP

PHP был разработан в 1995 году датским программистом Расмусом Ледорфом. Сейчас этот язык активно применяется при разработке веб-приложений. Этому способствует большое количество дополнительных модулей и встроенных средств для веб-программирования. Синтаксис PHP похож на синтаксис языка C. PHP используют крупные сайты, например, Facebook и Wikipedia.

Преимущества языка PHP:

Простота кода.
Эффективные средства безопасности.
Высокая скорость работы.

Функциональные языки программирования

В функциональном программировании процесс вычисления определяется как вычисление значений функций в их математическом понимании. При этом не предполагается хранение состояния программы: достаточно вычисления результатов функций от исходных данных. Таким образом, в функциональном программировании нет переменных, и если мы вызываем функции с одинаковыми аргументами, то мы получим один и тот же результат: выходные данные зависят только от входных. Рассмотрим несколько функциональных языков программирования.

Scala

Преимущества языка Scala:

Взаимодействие с кодом, написанным на Java.
Приятный синтаксис.
Широкая область применения.

Erlang

Преимущества языка Erlang:

Простота изучения.
Возможность обновления кода во время выполнения программы.
Отказоустойчивость программа.

Вот мы и закончили знакомство с языками программирования. Конечно, существует много языков помимо тех, которые представлены в статье, но эти являются основными. Каждый из них подходит под определённые задачи, и исходя из этого надо решать, какие языки программирования изучать.

Чтобы выбрать подходящий из них для изучения, нужно ознакомиться с классификацией языков программирования, с достоинствами и недостатками каждого, а также с другими важными характеристиками: назначением, сферой применения, востребованностью и перспективами развития.

Процедурное и непроцедурное программирование

Сначала нужно узнать общие виды языков программирования и их назначение.

Все они подразделяются на две категории:

Процедурная (алгоритмическая) программа — это система формальных предписаний, направленных на решение конкретных задач, которые выполняет ЭВМ. Непроцедурное программирование представляет собой прямо противоположную методологию (парадигму) разработки, когда компьютеру ставится определённая задача в более или менее общем виде, без написания формализованного алгоритма, который отдаётся на усмотрение машины.

Процедурные языки отличаются тем, на кого в первую очередь направлены: на машину или человека. Они подразделяются на две категории:

низкого уровня (или машинно-ориентированные);
высокого уровня.

Низкоуровневые языки ориентированы на конкретные компьютерные архитектуры и учитывают их особенности. Они являются следующим уровнем после машинного кода и следуют конкретным указаниям, исходящим от процессора. Работать с ними тяжело, но созданные с их помощью программы (обычно это системные программы и драйверы) занимают меньше места в памяти и работают быстрее.

Высокоуровневые языки более понятны для человека. Соответственно, программировать на них гораздо проще и удобнее. В них не учитываются особенности конкретных типов процессоров, поэтому такие программы легко переносятся с одной платформы на другую.

Для этого используют специальные программы-трансляторы.

Непроцедурные языки включают две основные языковые группы:

объектно-ориентированные;
декларативные.

Объектно-ориентированные состоят из ряда независимых объектов, которые функционируют как отдельные компьютеры. С помощью этих блоков можно решать задачи, не вникая во «внутреннюю кухню» их работы.

Работа с декларативным языком подразумевает установление взаимосвязей между исходными информационными структурами и свойствами конечного результата. При этом в нём не существует понятия «команда», а программист не создаёт алгоритмы.

Декларативные языки подразделяются на два семейства:

Логическое программирование описывает проблемы в виде фактов и формул, а система решает их посредством механизмов логического вывода. Функциональное, в свою очередь, формулирует задачу как совокупность определённых функций.

Десять самых популярных языков

Теперь от общей классификации можно перейти к обзору ключевых современных языков программирования, а именно самых популярных и любимых профессионалами.

Их всего десять в списке:

C++.
Python.
Visual Basic.
PHP.
Delphi.
Java.
JavaScript.
Ruby.
ActionScript.
Nemerle.

У каждого из них есть свои характерные особенности, недостатки и преимущества, которые можно увидеть в описаниях ниже.

С++ (Си-плюс-плюс)

С++ появился очень давно, но до сих пор пользуется большой популярностью у профессионалов, которые считают владение им практически обязательным. Изучать его как первый язык программирования не нужно, но приобретение профессионализма характеризуется тем, что человек начинает использовать С++ на постоянной основе. Со времени создания он прошёл несколько процедур стандартизации и обновления, поэтому сохраняет актуальность и по сей день.

Главным его плюсом является то, что он полностью универсален. На С++ можно писать всё что угодно, именно это и обеспечило ему любовь профессионалов. Кроме того, он относительно прост в освоении — тому, кто уже изучил С, Python или Java, будет нетрудно разобраться и в С++. Верно и обратное, так что С++ часто представляют как своего рода универсальную формулу и некий ключик к миру программирования вообще.

В то же время критики отмечают неудобный синтаксис и слишком длинный, громоздкий программный код, который часто появляется в результате работы на С++. Однако эта проблема уже отчасти исправлена с помощью дополнительных шаблонов.

Существуют разные точки зрения на этот счёт, но факт в том, что С++ пользуется неослабевающей популярностью на протяжении почти 30 лет.

Python (Пайтон или Питон)

Python — весьма популярный в наше время язык, созданный с целью как можно более простого написания сложных программ. Он был образован на основе ранних разработок и впитал в себя все их достижения. При этом постоянно выходят новые обновления, с каждым из которых он становится всё совершеннее.

К основным плюсам Python относятся простота и многофункциональность. Однако за многофункциональностью скрывается низкая скорость исполнения, а за простотой — невнятный системный код, зачастую содержащий множество ошибок. Но, несмотря на это, у Python сейчас достаточно почитателей.

Visual Basic (Вижуал Бейсик)

Вряд ли найдётся тот, кто не слышал об этом продукте от Microsoft, ведь многие программисты именно на нём познавали азы программирования. Visual Basic простой, многофункциональный и подходит для быстрого прототипирования.

VB даёт широкие возможности по созданию программного кода, а также позволяет разрабатывать UI (пользовательский интерфейс) программ. Именно его чаще всего используют специалисты Microsoft для создания таблиц с данными.

Впрочем, не обошлось и без недостатков, таких как отсутствие комментариев и доступ к памяти компьютера на низком уровне. Кроме того, у этой программы невысокая скорость работы, использовать её можно только на ОС Windows и macOS.

PHP (Пи-эйч-пи)

Расшифровывается как Personal Home Page Tools («инструменты для создания личной странички в интернете»). Чаще всего PHP применяют веб-мастера для разработки сайтов. В настоящее время он наиболее популярен в среде хостов (интернет-провайдеров), которые следуют тенденции использовать и поддерживать PHP, в чём и заключается его огромное преимущество. Но одним интернетом его функциональность не ограничивается.

PHP завоевал большую симпатию у сайтостроителей благодаря многоплатформенности (подходит для любой операционной системы), быстроте работы, простоте и удобству. Кроме того, с его помощью можно создавать GUI (графический пользовательский интерфейс). К его недостаткам относятся несовместимость разных версий и невозможность создания в нём многопотоковых программ, усиливающих производительность компьютера.

Delphi (Делфи)

Delphi — императивный объектно-ориентированный язык, разработанный на основе высокоуровневого Object Pascal.

Он широко распространён благодаря многофункциональности, а также множеству компиляторов и диалектов, среди которых программист найдёт именно то, что подходит под его конкретные задачи.

С помощью Delphi написано много программ, включая плееры, файловые менеджеры, мессенджеры и многое другое. Диалектное богатство одновременно является и достоинством, и недостатком. Дело в том, что программа, написанная на одном из его видов, скорее всего, просто не откроется на другой версии.

Java (Джава)

Java известен своей мультиплатформенностью и тем, что находится в составе большинства современных операционных систем, так как работа многих приложений без него будет недостаточно результативной или вообще невозможной. Практически каждый пользователь сталкивался с необходимостью установить или обновить Java-модуль.

К подводным камням Java относится медлительность написанных на нём программ и их «прожорливость» (то есть они задействуют оперативную память в большом объёме).

Зато у Java есть несколько модификаций, которые характеризуются собственными библиотеками данных и структурой, заточенной под специальные задачи.

JavaScript (Джава-скрипт)

Это язык прост, многофункционален и уже давно стал неотъемлемым атрибутом большинства современных интернет-браузеров. Обычно его используют для придания сайтам большей интерактивности, то есть возможности пользователя взаимодействовать с контентом.

JavaScript применяется где только можно — это браузеры, плагины, прикладное программное обеспечение, офисные и серверные приложения. Дополнительную популярность ему обеспечили специальные высокоабстрактные библиотеки.

Однако JavaScript довольно небезопасен, а написанные на нём приложения обычно пестрят ошибками. Любой пользователь интернета с ними сталкивался, причем не раз. Но стереть его из истории пока что нельзя, ведь браузеры без него попросту перестанут работать.

Ruby (Руби)

Кроссплатформенный и по-настоящему универсальный скриптовый язык, относящийся к сфере объектно-ориентированного программирования. Его синтаксис прост и лаконичен, благодаря чему новичкам будет несложно его освоить. Профессионалы любят его за бережливость по отношению к компьютерным ресурсам.

Ruby часто хвалят за динамизм и хорошую сбалансированность, где красота не принесена в жертву удобству и наоборот. Кроме того, он абсолютно открыт для использования, изменения, копирования и распространения, а ещё у него довольно много разных библиотек, которые обновляются одна за другой и позволяют решать разные задачи.

ActionScript (Экшн-скрипт)

ActionScript — это мультимедийный скриптовый язык, который предназначен для написания объектно-ориентированных программ, а именно Flash-приложений.

Его заточенность под конкретные задачи является одновременно и плюсом, и минусом, так как в пределах Flash он отличается многофункциональностью, но ничего другого на нём написать практически невозможно.

Кроме того, его характеризует гибкость, позволяющая решать задачи разными и порой нестандартными способами, но иногда такой код трудно понять кому-либо, кроме самого автора. Однако даже и он через время может запутаться в своём коде, а ведь это чревато трудностями с отладкой, обновлениями и повторным использованием.

Nemerle (Немерле)

Это высокоуровневый гибридный язык, в котором сочетаются элементы функционального и объектно-ориентированного программирования. Он появился не так давно и вобрал в себя лучшие наработки языков-предшественников, но при этом дал и реальный вклад в программирование — возможность создания метапрограмм.

Этот метод заключается в выработке алгоритмов, которые в процессе своей работы создают возможные сценарии для дальнейшего образования исполняемых файлов. Проще говоря, в Nemerle соединились лучшие и самые полезные черты предыдущих языковых поколений. Это пример языка, который совмещает в себе новизну и универсальность.

Советы для начинающих

Все языки программирования не перечислить, здесь были приведены только самые популярные из них. У каждого есть свои плюсы и минусы, потому что они ориентированы на разные сферы. Какой-то язык подходит для написания Flash-анимации, но не годится для работы с браузерами, какой-то — в точности до наоборот.

Так что нужно крепко подумать перед тем, как браться за изучение определённого языка.

Обычно программисты либо начинают с языков попроще, а потом постепенно выбирают самый подходящий под свои задачи и специализируются в этой области, либо же становятся многоязычными и продолжают потихоньку пользоваться каждым из них.

Эксперты рекомендуют новичкам начинать обучение с Visual Basic, потом переходить на С++, а уже после этого выбирать язык, который покажется самым интересным, удобным и полезным.

Читайте также: