Высокоуровневые методы информатики и программирования — это методы формирования программ на языках высокого уровня.
Языки программирования
Стремительное развитие компьютерных технологий предопределило возникновение новых самых разных символьных систем для реализации алгоритмов, называемых языками программирования.
Языком программирования или алгоритмическим языком называется символьный набор (языковый алфавит), набор правил формирования из данных символов построений, при помощи которых реализуются отдельные элементы алгоритма (синтаксис языка), и набор правил, которые объясняют эти конструкции и позволяют воспроизвести в однозначном толковании процесс информационной обработки (семантика языка). Или в более простом изложении, язык программирования предназначен для хранения и передачи упорядоченных, расположенных последовательно правил или алгоритмов. Определенный компьютер может исполнять программы, которые написаны на понятном ему языке машинных команд. Известно практически такое же количество различных машинных языков, сколько существует типов компьютеров.
Возможно, конечно, реализовывать программы прямо на машинном языке, но это достаточно непросто и утомительно. Но в начале пятидесятых годов прошлого века кроме машинного языка, не было известно других языков. Для облегчения работы программистов были спроектированы языки высокого уровня, то есть языки, не являющиеся машинными. Они были призваны стать неким мостиком между программистом и компьютерным (машинным) языком. Языки высокого уровня функционируют при помощи трансляционных программ, вводящих исходный код, и в результате позволяют компьютеру исполнять необходимые команды, которые уже выдаются на понятном машине языке. Известны два вида программ трансляции:
- Программы интерпретаторы. Они считывают и анализируют программу в исходных кодах на один шаг и вырабатывают его реализацию.
- Программы компиляторы. Они обрабатывают всю программу в исходных кодах и преобразуют её в текст программы в машинных кодах, которая в последствии исполняется самостоятельно.
История разработки языков программирования изображена на рисунке ниже:
Рисунок 1. История разработки языков программирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Высокоуровневые методы информатики и программирования
В течение длительного периода времени программное обеспечение формировалось на базе операционных и процедурных языков, а именно, Фортран, Бейсик, Паскаль, Ада, Си. С течением времени и техническом прогрессе в сфере программных языков появились и принципиально другие методики реализации программ. Известно много классификаций программных языков по разным параметрам. Самыми известными считаются такие классификации:
- Программные языки высокого уровня, такие как Паскаль и Бейсик, и низкого уровня, например, Ассемблер.
- Языки программирования со строгой типизацией, например, Паскаль, и языки без строгой типизации, такие как Бейсик.
- Языки, поддерживающие объектно-ориентированное программирование, такие как Си++, и не поддерживающие его.
Существуют и другие классификации языков программирования, в которых они подразделяются на:
Языки с машинной ориентацией делятся на:
- машинные коды.
- языки, основанные на символическом кодировании.
- макросы.
- автокоды.
Языки, машинно независимые:
- языки, проблемно ориентированные.
- языки, универсальной ориентации.
- языки, диалогового типа.
- языки, не предполагающие процедуры.
Макрос
Макросом является средство, которое предназначено для подмены символьной очерёдности, описывающей исполнение необходимых действий компьютером на укороченный формат. Основной функцией макроса считается сокращение записи исходных текстов программ. Элемент программного обеспечения, реализующий работу макросов, определяется как макропроцессор. На него подаётся макро определяющий и преобразуемый текст. Макропроцессор выполняет обработку исходного текста и выдаёт преобразованный текст. Макрос способен обрабатывать как программы, так и информационные данные.
Машинно-независимые языки
Машинно-независимые языки являются средством, которое описывает алгоритмы решения задач и информацию, предназначенную для обработки. Эти языки считаются удобными в применении для обширного пользовательского круга, которые при этом не предполагают знание пользователями структурной организации и принципов работы персональных компьютеров. Такие языки стали называться высокоуровневыми языками программирования. Программные приложения, реализованные на языках этого типа, являются последовательностью операторов, которые структурированы в соответствии с законами используемого языка. Языковые операторы выполняют описание действий, которые следует исполнить системе после осуществления трансляции программы в коды машинного языка.
То есть, наборы команд (процедуры, комплекты подпрограмм), которые часто используются в машинных программах, представляются в языках высокого уровня как отдельные операторы. Программисты могут не детализировать процесс вычислений до уровня машинных команд, а уделять основное внимание главным алгоритмическим особенностям.
Проблемно-ориентированные языки
Расширение сферы использования компьютерного оборудования и средств вычислительной техники появилась потребность в формализации постановки и решения нового набора задач. Потребовалось реализовать такие программные языки, которые были бы способны описать необходимые алгоритмы решения поставленных задач, применяя принятую в данной сфере терминологию и систему обозначений. Такими языками программирования и стали проблемно-ориентированные языки. Такие языки направлены на разрешение конкретных проблем, и они призваны предоставить программисту средства, позволяющие ясно и однозначно сформулировать задачу и получить итоги в заданном формате. Проблемно-ориентированных языков достаточно много, к примеру, языки программирования Фортран и Алгол предназначены для решения проблем математической сферы.
