Лекция "Уровень языка программирования. отличительные особенности языка высокого уровня."

билет 3 тема 2 уровень языка программирования. отличительные особенности языка высокого уровня. 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 из­за 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 чем­то 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;  машинно­оpиентиpованные (ассемблеpы);  машинно­независимые (языки высокого уровня).  Машинные языки и машинно­ориентированные языки ­ это языки низкого уровня или языки  первого поколения ­ 1GL, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных. С появлением ЭВМ 2­го 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 (Пролог, 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;  объектно­ориентированные (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.        Что такое уровень языка программирования? 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;  машинно­оpиентиpованные (ассемблеpы);  машинно­независимые (языки высокого уровня).  Машинные языки и машинно­ориентированные языки — это языки низкого уровня, требующие  указания мелких деталей процесса обработки данных.  Каждый компьютер имеет свой машинный язык, то есть свою совокупность машинных команд, которая отличается количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнить машина и др.  При программировании на машинном языке программист может держать под своим контролем каждую   команду   и   каждую   ячейку   памяти,   использовать   все   возможности   имеющихся   машинных операций.  Но   процесс   написания   программы   на   машинном   языке   очень  трудоемкий  и  утомительный. Программа   получается  громоздкой,   труднообозримой,   ее   трудно   отлаживать,   изменять   и развивать.  Поэтому   в   случае,   когда   нужно   иметь   эффективную   программу,   в   максимальной   степени учитывающую специфику конкретного компьютера, вместо машинных языков используют близкие к ним машинно­ориентированные языки (ассемблеры). Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного  языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.  Языки высокого уровня 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;  объектно­ориентированные (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.  Преимущества языков высокого уровня: алфавит алгоритмического языка значительно шире алфавита машинного языка, что существенно повы шает наглядность текста программы;  набор операций,  допустимых для использования,  не зависит от набора машинных операций,   а   выбирается   из   соображений  удобства   формулирования   алгоритмов   решения   задач определенного класса;  формат предложений достаточно гибок и удобен для использования, что позволяет с помощью одного пред ложения задать достаточно содержательный этап обра ботки данных;  требуемые   операции   задаются   с   помощью  общепринятых   математических обозначений;             данным   в   алгоритмических   языках   присваиваются   индивидуальные   имена, выбираемые программистом;  в языке может быть предусмотрен значительно более широкий набор типов данных по сравнению с набором машинных типов данных.  Таким образом, алгоритмические языки в значительной мере являются машинно­независимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ.   1. Языком программирования высокого уровня называется: система обозначений, принятая в блок­схемах ü фиксированная система обозначений и правил для описания алгоритмов и структур данных искусственный язык, алфавит, словарный запас и синтаксис которого понятны компьютеру искусственный язык, алфавит, словарный запас и семантика которого понятны компьютеру   2. Отличительные особенности языков программирования высокого уровня: близость к машинному языку возможность непосредственного (без дополнительного преобразования) выполнения на ЭВМ ориентация на систему команд той или иной ЭВМ ü аппаратная независимость ü близость к естественному языку   3. Преимущества языков программирования высокого уровня перед машинно­ориентированными  языками: возможность непосредственного (без дополнительного преобразования) выполнения на ЭВМ ориентация на систему команд той или иной ЭВМ ü лучшая читаемость программы большая эффективность по времени выполнения ü меньшее время разработки программы     4. Языки программирования высокого уровня: макроассемблер микроассемблер ü Паскаль CorelDraw ü Basic ü Фортран