Конспект лекций по информатике. Конспект лекций по информатике учебное пособие

• Название: Конспект лекций по информатике учебное пособие
• Анкор: Конспект лекций по информатике.doc
• Дата: 28.04.2018
• Размер: 0.97 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций по информатике.doc
• Тип: Конспект лекций; #18610
• страница: 14 из 37

Лекция 7. Системы и технологии программирования. Языки программирования высокого уровня

Существенная часть программного обеспечения компьютера относится к инструментальным системам или системам программирования, которые предназначены для создания программных продуктов и включают все средства, необходимые для производства программ и формирования их в машинном коде.

1. Процесс создания компьютерной программы

Компьютерные программы необходимы для решения сложных задач, требующих привлечения компьютерной техники, за счет использования которой существенно экономится рабочее время и повышается производительность труда. Последовательность программного решения задачи складывается из следующих основных этапов.

1. 
   Постановка задачи. Результат этапа чаще всего выражается в подготовке технического задания или разработке проекта, в рамках которого формулируется задача.
   
2. 
   Построение модели. Существование модели упрощает процесс построения алгоритма, необходимого для решения сложных задачи.
   
3. 
   Построение алгоритма как последовательности процедур, направленных на решения задачи и соединенных между собой логическими связями.
   
4. 
   Разработка программы с целью подключения компьютера к решению поставленной задачи. Результатом этапа является представление алгоритма на языке программирования (создание текста программы).
   
5. 
   Трансляция программы или перевод разработанного текста на машинный язык с помощью специальной программы-транслятора.
   
6. 
   Запуск и отладка программы с целью выявления и устранения ошибок, допущенных на предыдущих этапах.
   
7. 
   Передача программы заказчику заканчивается установкой созданной программы на аппаратные средства и обучением специалистов.
   

В процессе поэтапного решения задачи разработанный алгоритм программы последовательно формируется на различных языках (рис. 7.1). Результатом последовательного преобразования является программа в машинном двоичном коде, предназначенная для загрузки в компьютер.

алгоритм

текст программы

естественный язык






язык программирования




исполняемая программа

машинный язык

Рис. 7.1. Процесс создания программы
Промежуточным этапом в преобразовании выступает язык программирования, который обеспечивает наименее затратный и наиболее эффективный путь к созданию компьютерной программы.

2. Языки программирования

Языки программирования– искусственные языки, созданные для описания алгоритмов обработки данных. В отличие от человеческого языкам программирования свойственна строгость синтаксических и семантических правил, иначе говоря, способы соединения слов в словосочетания и принципы обозначения единиц и знаков подчиняются установленным для каждого языка правилам.

Многообразие существующих языков программирования классифицируется по различным признакам, распространенный способ классификации приведен на рис. 7.2.

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ




Машинно-независимые
(языки высокого уровня)




Машинные (набор команд конкретного процессора)

Машинно-ориентированные (автокоды, ассемблеры)

Машинно-зависимые


Процедурно-ориентированные
Фортран, Кобол, Бейсик, Паскаль, Си

Проблемно-ориентированные
(узкоспециали-зированные)

Объектно-ориентированные
Java, Си⁺⁺,



Скрипт-языки
(Интернет)
html, php,xml


ТРАНСЛЯТОРЫ

Рис. 7.2. Классификация языков программирования

Классификация по уровню характеризует степень близости языка программирования и машинного языка. При этом за начало отсчета принимается близкий к двоичному коду машинный язык, уровень которого равен нулю, язык человека рассматривается как язык наивысшего уровня.  На основе уровневой классификации большинство современных языков попадает в категорию языков высокого уровня или машинно-независимых языков. Языки высокого уровня отличаются универсальностью по отношению к аппаратной части и возможностью автоматического перевода программного текста в машинный код с помощью программы-компилятора.

Классификация по группам отражает деление языков программированияна основе уровня, специфики, сложности решаемой задачи. Каждая группа содержит перечень языков, объединенных некоторыми признаками. В классификации по группам выделяются следующие категории языков программирования.

1. 
   Процедурно-ориентированные языки высокого уровня включают компилируемые языки различных областей применения, наиболее отдаленные от машинного кода, например:
   

• 
  Fortran – первый компилируемый язык, созданный в конце 50-х годов;
  
• 
  Cobol – язык начала 60-х годов для решения задач в экономике;
  
• 
  Basic– универсальный удобный для обучения язык 60-х;
  
• 
  Pascal – разработан в 70-х годах, один из наиболее известных языков общего назначения.
  

2. 
   Объектно-ориентированные языки программирования основаны на упрощенном идеализированном понимании предметов, модели которых представляются в форме объекта – экземпляра, при этом однотипные объекты объединяются в классы или типы. Объектно-ориентированное программирование (ООП) использует в своей основе определенные концепции¹¹, которые выражаются в следующем:
   

• 
  любая система состоит из объектов;
  
• 
  объекты некоторым образом взаимодействуют между собой;
  
• 
  каждый объект характеризуется своим состоянием и поведением;
  
• 
  состояние объекта задаётся значением полей данных;
  
• 
  поведение объекта задаётся методами.
  

К основным понятиям ООП относятся также следующие принципы.

Инкапсуляция – это принцип, согласно которому класс объектов рассматривается только как совокупность свойств и методов данного класса, что позволяет устраниться от внутреннего устройства объекта и упростить его описание.

Наследование – возможность порождения одного класса объектов из другого с сохранением всех свойств и методов класса-предка и добавлением при необходимости новых свойств и методов.

Полиморфизмом – это перенесение методов класса-предка на классы-потомки таким образом, что общие характеристики метода для представляемых классов остаются неизменными, при этом конкретная реализация метода имеет свои особенности для каждого класса, в котором находится объект.

На основе объектно-ориентированного подхода разработан ряд современных языков программирования, в том числе:

• 
  С++ – компилируемый язык программирования общего назначения, поддерживающий объектно-ориентированный подход;
  
• 
  Java (Джава) – объектно-ориентированный язык программирования, созданный в 1995 году и предназначенный для использования на компьютерах любой архитектуры;
  
• 
  С# (Си Шарп) – объектно-ориентированный язык программирования, разработанный в 1998-2001 годах как язык поддержки приложений платформы Microsoft.
  

3. 
   Языки программирования для Интернета относятся к скриптовым языкам¹², которые разрабатываются для записи «сценариев» или последовательности событий.Сценарии обычно интерпретируются, а не компилируются.
   

К универсальным скриптовым языкам относятся, например:

• 
  Perl – язык программирования общего назначения, который используется для выполнения широкого спектра задач, включая системное администрирование, веб-разработку, сетевое программирование, игры, разработку графических пользовательских интерфейсов¹³;
  
• 
  PHP – язык программирования, применяемый для разработки веб-приложений и являющийся одним из лидеров среди языков программирования для создания динамических веб-сайтов¹⁴.