Языки программирования

Языки программирования

Цели: познакомиться с основными понятиями программирования; познакомиться с различными классификациями и видами языков программирования, познакомить с основными конструкциями алфавита языка программирования Бейсик.

Программирование в машинных кодах невероятно сложно и трудоемко. Когда-то самые первые программы писали именно так, но сегодня машинным кодом уже не пользуются, хотя очень небольшие нестандартные процедуры иногда записывают с помощью мнемоник ассемблера, а потом заносят их в библиотеку, чтобы использовать в дальнейшем.

Множество вспомогательных операций, необходимых для созда­ния программы, поручили самому же компьютеру. Так появились языки программирования. Программа на языке программирования записывается с помощью более-менее понятных человеку слов и символов. При этом получается так, что чем ближе язык программирования к машинному коду, тем удобнее программа для процессора — она и выполняется быстрее, и места в памяти меньше занимает. А чем ближе язык к человеческому, тем удобнее он людям, но тем меньше в нем команд для управления регист­рами процессора. Языки, близкие к процессору, называют языками низкого уровня, а языки, удобные для людей, — языками высокого уровня.

Язык самого низкого уровня известен — это язык машинного кодирования (ближе к процессору ничего не может быть). Чуть выше лежит уровень языка ассемблера, а далее идут сотни все­возможных прочих языков.

Программу на языке программирования записывают в обычном текстовом редакторе и получают текстовый файл. Такой про­граммный код, записанный на языке программирования высокого уровня, называют исходным модулем (кодом, текстом). Исходный текст программы состоит из специальных команд (операторов языка программирования). Процессор их исполнить не может, и исходный код преобразуют в инструкции процессора. Это преобра­зование берут на себя трансляторы.

Есть два вида трансляторов: компиляторы и интерпретаторы. Компилятор преобразует исходный код в машинный. В результате получается так называемый объектный модуль. Он записан в машинном коде, но работать он тоже пока не может — к нему надо подключить стандартные процедуры, которые использовал программист. Эти процедуры выбираются из библиотек, прилага­ющихся к языку программирования. Операцию выбора процедур из библиотек и подключения их к объектному коду выполняет специальная программа — редактор связей. Только после этого получается работающая программа — ее называют рабочим кодом или исполняемым кодом.

Кроме компиляторов используются также интерпретаторы. Это такие трансляторы, которые обрабатывают текст не заранее, а непосредственно во время работы программы. Интерпретатор — это программа-посредник, читающая команды из исходного файла и переводящая их на язык процессора «на ходу» (прямо во время работы программы).

Классы языков программирования высокого уровня

Использование языков программирования высокого уровня для создания программ началось в 60-х годах. С тех пор и по настоящее время создано и используется множество различных языков программирования, как универсальных, так и ориентированных на определенный круг задач.

Каждый язык программирования имеет свое название. Названия большинства языков программирования были зафиксированы при их первоначальном появлении. С тех пор правила, используе­мые в языках, могли существенно меняться, но название языки, как правило, осталось без изменения.

В настоящее время языки программирования делят на процедурные (большинство «классических» языков программирования, напри­мер FORTRAN, PASCAL, BASIC, С), логические (ЛИСП, ПРОЛОГ и др.) и объектно-ориентированные (C++, Java и др.).

При создании коротких программ удобно использовать процедур­ные языки программирования; логические языки используют при теоретическом исследовании алгоритмов, в работах по изучению искусственного интеллекта, в операциях с базами данных, и создании систем управления войсками и промышленными объек­тами; а объектно-ориентированные языки программирования лучше всего подходят при разработке больших и сложных про­грамм (например, компьютерных игр).

Несмотря на серьезнейшие различия между разными языками программирования, все они имеют аналогичные средства реали­зации основных операций. Более того, при создании любой про­граммы можно использовать язык программирования любого типа, хотя трудоемкость работы при использовании разных язы­ков будет разной.

С основными особенностями языков программирования мы позна­комимся на примере одного из простейших процедурных языков программирования — языка BASIC. Интерпретатор для этого языка прилагается к последним версиям MS-DOS (например, MS-DOS 6.22). Версия, которую мы рассмотрим, называется QuickBasic (QBASIC). Именно на примере этого языка и будет рассказано об основах программирования. Далее мы будем говорить просто о языке BASIC, имея в виду QuickBasic. Следует понимать, что эта версия представляет собой существенно обнов­ленный и относительно осовремененный вариант классического языка BASIC.

Языки программирования

Основные конструкции языка Бейсик.

1. Алфавит языка Бейсик. Алфавит - совокупность символов и сочетаний

символов, предназначенных для обозначения объектов языка.

Алфавит языка Бейсик состоит из:

• букв( А, В, ...., Z;a, b,...,z; А, Б, , Я; а, б, , я.)

• цифр (0,1, 2, ,9.)

• знаков операций ( " +" , " - ", " ^ " и т.д.)

• разделителей

• специальных знаков

• ключевых знаков

2. Константы.

Константы - это величины, не изменяющиеся в процессе исполнения.

В Бейсике константы могут быть:

• строковые (литерные) - различные буквы и символы, а также их сочетания

• целые - числа, принадлежащие множеству целых чисел

• вещественные (действительные) – действительные числа

3. Переменные.

Переменные - это величины, способные применятся в процессе выполнения программы, какие-либо значения из любого множества. Переменные разделяются на:

• строковые (литерные) - начинаются с букв и содержат не более 2-х символов, обозначаются знаком $
  А$,А1$,АВ$.

• целые ( обозначаются знаком %) А%,А1%, 2%,АВ%

• вещественные ( числа, употребляемые без знака)

4. Арифметические выражения.
Арифметические выражения составляются из констант и переменных с помощью арифметических знаков, математических функций и скобок. Для обозначения арифметических операций и функций используются следующие символы:

Примеры:

1) Записать выражение на языке Бейсик

A) Решение: (а^ 2 - 4* а* b) / ( d^3)

Б) Решение: (5*(SIN(X))/ (Х^2+1)

B) Решение: ( Z^ 2 -3* (mod(Z)) + 17) / (1 / ( TAN ( У))

Контрольные вопросы:

1. Какие классификации языков программирования вы знаете?

2. Дайте краткую характеристику каждому классу языков программирования.

3. Перечислите основные элементы алфавита языка программирования Бейсик.

4. Какие особенности записи арифметических выражений в Бейсике?