ภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์แตกต่างกันอย่างไร? หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์

การเขียนโปรแกรมเป็นศาสตร์ทั้งหมดที่ช่วยให้คุณสร้างสรรค์ได้ โปรแกรมคอมพิวเตอร์- ประกอบด้วยการดำเนินการและอัลกอริธึมที่แตกต่างกันจำนวนมากซึ่งสร้างเป็นภาษาโปรแกรมเดียว แล้วมันคืออะไรและภาษาโปรแกรมที่แตกต่างกันคืออะไร? บทความนี้ให้คำตอบและยังมีรายการภาพรวมของภาษาการเขียนโปรแกรมด้วย

ประวัติความเป็นมาและการเปลี่ยนแปลง ภาษาโปรแกรมควรศึกษาควบคู่ไปกับประวัติความเป็นมาของการพัฒนา เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เพราะแนวคิดเหล่านี้เกี่ยวข้องกันโดยตรง หากไม่มีภาษาโปรแกรม ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างโปรแกรมใดๆ ให้คอมพิวเตอร์ใช้งาน ซึ่งหมายความว่าการสร้างคอมพิวเตอร์จะกลายเป็นแบบฝึกหัดที่ไร้จุดหมาย

ภาษาเครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2484 โดย Konrad Zuse ซึ่งเป็นผู้ประดิษฐ์ Analytical Engine ต่อมาในปี 1943 Howard Aiken ได้สร้างเครื่องจักร Mark 1 ขึ้นมา ซึ่งสามารถอ่านคำสั่งในระดับรหัสเครื่องได้

ในช่วงทศวรรษ 1950 ความต้องการการพัฒนาอย่างแข็งขันเริ่มขึ้น ซอฟต์แวร์และภาษาเครื่องไม่สามารถจัดการกับโค้ดจำนวนมากได้ จึงมีการสร้างวิธีใหม่ในการสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ "Assembler" เป็นภาษาช่วยในการจำภาษาแรกที่ใช้แทนคำสั่งเครื่อง ในช่วงหลายปีที่ผ่านมารายการภาษาการเขียนโปรแกรมเพิ่มขึ้นเท่านั้นเนื่องจากขอบเขตของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์กว้างขึ้น

การจำแนกภาษาโปรแกรม

บน ในขณะนี้มีภาษาโปรแกรมมากกว่า 300 ภาษา แต่ละคนมีลักษณะเฉพาะของตัวเองและเหมาะสำหรับงานเฉพาะงานเดียว ภาษาการเขียนโปรแกรมทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

• มุ่งเน้นด้าน (แนวคิดหลักคือการแยกฟังก์ชันการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโมดูลซอฟต์แวร์)
• โครงสร้าง (ตามแนวคิดในการสร้างโครงสร้างลำดับชั้นของแต่ละบล็อกโปรแกรม)
• ตรรกะ (ขึ้นอยู่กับทฤษฎีเครื่องมือของตรรกะทางคณิตศาสตร์และกฎแห่งการแก้ปัญหา)
• เชิงวัตถุ (ในการเขียนโปรแกรมดังกล่าวจะไม่ใช่อัลกอริธึมที่ใช้อีกต่อไป แต่เป็นวัตถุที่อยู่ในคลาสที่แน่นอน)
• หลายกระบวนทัศน์ (รวมหลายกระบวนทัศน์และโปรแกรมเมอร์เองก็ตัดสินใจว่าจะใช้ภาษาใดในกรณีที่กำหนด)
• ใช้งานได้จริง (องค์ประกอบหลักคือฟังก์ชันที่เปลี่ยนค่าขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการคำนวณแหล่งข้อมูล)

การเขียนโปรแกรมสำหรับผู้เริ่มต้น

หลายคนสงสัยว่าโปรแกรมคืออะไร? โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นวิธีสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ ต้องขอบคุณภาษาโปรแกรมที่เราสามารถใส่ไว้ก่อนได้ อุปกรณ์ต่างๆงานบางอย่างโดยการสร้างแอปพลิเคชันหรือโปรแกรมพิเศษ เมื่อศึกษาวิทยาศาสตร์นี้ในระยะเริ่มแรก สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการเลือกภาษาการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสม (น่าสนใจสำหรับคุณ) รายการสำหรับผู้เริ่มต้นมีดังนี้:

• พื้นฐานถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1964 เป็นของตระกูลภาษาระดับสูงและใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน
• Python ค่อนข้างเรียนรู้ได้ง่ายเนื่องจากมีไวยากรณ์ที่เรียบง่ายและอ่านง่าย แต่ข้อดีคือสามารถใช้สร้างทั้งโปรแกรมเดสก์ท็อปและเว็บแอปพลิเคชันทั่วไปได้
• ปาสคาลเป็นหนึ่งในภาษาที่เก่าแก่ที่สุด (1969) ที่สร้างขึ้นเพื่อการสอนนักเรียน ของเขา การปรับเปลี่ยนที่ทันสมัยเป็นภาษาพิมพ์และมีโครงสร้างอย่างเคร่งครัด แต่ภาษาปาสคาลเป็นภาษาเชิงตรรกะที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถเข้าใจได้ในระดับสัญชาตญาณ

นี่ไม่ใช่ รายการทั้งหมดภาษาโปรแกรมสำหรับผู้เริ่มต้น มีไวยากรณ์จำนวนมากที่เข้าใจง่ายและจะเป็นที่ต้องการในปีต่อๆ ไป ทุกคนมีสิทธิ์เลือกทิศทางที่น่าสนใจสำหรับพวกเขาได้อย่างอิสระ

ผู้เริ่มต้นมีโอกาสที่จะเร่งการเรียนรู้การเขียนโปรแกรมและพื้นฐานของมันด้วยเครื่องมือพิเศษ ผู้ช่วยหลักคือสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบรวมสำหรับโปรแกรมและแอปพลิเคชัน Visual Basic (“ Visual Basic” ยังเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมที่สืบทอดรูปแบบของภาษาพื้นฐานของปี 1970)

ระดับของภาษาโปรแกรม

ภาษาที่เป็นทางการทั้งหมดที่มีไว้สำหรับการสร้างอธิบายโปรแกรมและอัลกอริธึมสำหรับการแก้ปัญหาบนคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ภาษาการเขียนโปรแกรมระดับต่ำ (รายการด้านล่าง) และ ระดับสูง- เรามาพูดถึงแต่ละเรื่องแยกกัน

ภาษาระดับต่ำได้รับการออกแบบเพื่อสร้างคำสั่งเครื่องสำหรับโปรเซสเซอร์ ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือพวกเขาใช้สัญกรณ์ช่วยจำนั่นคือแทนที่จะเรียงลำดับของศูนย์และหนึ่ง (จากระบบเลขฐานสอง) คอมพิวเตอร์จะจดจำคำย่อที่มีความหมายจาก ภาษาอังกฤษ- ภาษาระดับต่ำที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ "Assembler" (มีหลายประเภทย่อยของภาษานี้ ซึ่งแต่ละภาษามีความเหมือนกันมาก แต่แตกต่างกันเฉพาะในชุดคำสั่งและมาโครเพิ่มเติม), CIL (มีอยู่ใน .Net แพลตฟอร์ม) และ JAVA Bytecode

ภาษาโปรแกรมระดับสูง: รายการ

ภาษาระดับสูงถูกสร้างขึ้นเพื่อความสะดวกและประสิทธิภาพการใช้งานที่มากขึ้น ซึ่งตรงกันข้ามกับภาษาระดับต่ำทุกประการ คุณลักษณะที่โดดเด่นของพวกเขาคือการมีโครงสร้างเชิงความหมายที่อธิบายโครงสร้างและอัลกอริธึมของโปรแกรมอย่างกระชับและรัดกุม ในภาษาระดับต่ำ คำอธิบายในรหัสเครื่องจะยาวเกินไปและไม่ชัดเจน ภาษาระดับสูงมีความเป็นอิสระจากแพลตฟอร์ม คอมไพเลอร์จะทำหน้าที่แปลแทน โดยจะแปลข้อความของโปรแกรมเป็นคำสั่งเครื่องเบื้องต้น

รายการภาษาการเขียนโปรแกรมต่อไปนี้: C ("C"), C# ("C-sharp"), "Fortran", "Pascal", Java ("Java") - เป็นหนึ่งในไวยากรณ์ระดับสูงที่ใช้มากที่สุด มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ภาษาเหล่านี้ทำงานกับโครงสร้างที่ซับซ้อน รองรับประเภทข้อมูลสตริงและการดำเนินการกับข้อมูลไฟล์ I/O และยังมีข้อดีคือทำงานง่ายกว่ามากเนื่องจากสามารถอ่านได้และไวยากรณ์ที่เข้าใจได้

ภาษาโปรแกรมที่ใช้มากที่สุด

โดยหลักการแล้วคุณสามารถเขียนโปรแกรมเป็นภาษาใดก็ได้ คำถามคือ มันจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและไม่ล้มเหลวหรือไม่? นั่นคือเหตุผลที่คุณควรเลือกภาษาการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ รายการตามความนิยมสามารถอธิบายได้ดังนี้:

• ภาษา OOP: Java, C++, Python, PHP, VisualBasic และ JavaScript;
• กลุ่มภาษาโครงสร้าง ได้แก่ พื้นฐาน ฟอร์แทรน และปาสคาล
• หลายกระบวนทัศน์: C#, Delphi, Curry และ Scala

ขอบเขตของโปรแกรมและการใช้งาน

การเลือกภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมนั้นขึ้นอยู่กับขอบเขตของการใช้งานเป็นส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นสำหรับการทำงานกับฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ (การเขียนไดรเวอร์และโปรแกรมที่รองรับ) ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือ C (“ C”) หรือ C++ ซึ่งรวมอยู่ในภาษาการเขียนโปรแกรมหลัก (ดูรายการด้านบน) . และเพื่อการพัฒนา แอปพลิเคชันมือถือรวมถึงเกมด้วย คุณควรเลือก Java หรือ C# (“C-sharp”)

หากคุณยังไม่ได้ตัดสินใจว่าจะทำงานในทิศทางใด เราขอแนะนำให้เริ่มเรียนด้วย C หรือ C++ พวกเขามีไวยากรณ์ที่ชัดเจนมากและการแบ่งโครงสร้างที่ชัดเจนเป็นคลาสและฟังก์ชัน นอกจากนี้ เมื่อรู้ C หรือ C++ แล้ว คุณก็สามารถเรียนรู้ภาษาการเขียนโปรแกรมอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย

ภาษาโปรแกรมคือระบบสัญญาณอย่างเป็นทางการที่ออกแบบมาเพื่อเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ภาษาโปรแกรมจะกำหนดชุดของกฎคำศัพท์ วากยสัมพันธ์ และความหมายที่กำหนด รูปร่างโปรแกรมและการกระทำที่นักแสดง (คอมพิวเตอร์) จะดำเนินการภายใต้การควบคุมของตน

ภาษาโปรแกรมระดับสูงคือภาษาโปรแกรมที่ออกแบบมาให้โปรแกรมเมอร์ใช้งานได้รวดเร็วและง่ายดาย คุณสมบัติหลักของภาษาระดับสูงคือนามธรรมนั่นคือการแนะนำโครงสร้างความหมายที่อธิบายโดยย่อเกี่ยวกับโครงสร้างข้อมูลและการดำเนินการดังกล่าวคำอธิบายในรหัสเครื่อง (หรือภาษาการเขียนโปรแกรมระดับต่ำอื่น ๆ ) นั้นเป็นอย่างมาก ยาวและยากที่จะเข้าใจ

ภาษาโปรแกรมระดับต่ำ (ภาษาโปรแกรมระดับต่ำ) เป็นภาษาโปรแกรมที่ใกล้เคียงกับการเขียนโปรแกรมโดยตรงในรหัสเครื่องของตัวประมวลผลจริงหรือเสมือน (เช่น Java, Microsoft .NET) ที่ใช้ สัญกรณ์ช่วยจำมักใช้เพื่อแสดงถึงคำสั่งเครื่อง วิธีนี้ช่วยให้จำคำสั่งได้ไม่ใช่ลำดับของเลขฐานสองและเลขศูนย์ แต่เป็นคำย่อที่มีความหมายของคำในภาษามนุษย์ (โดยปกติจะเป็นภาษาอังกฤษ)

ภาษาโปรแกรมระดับต่ำ

คอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ จะต้องตั้งโปรแกรมโดยใช้รหัสเครื่องไบนารี อย่างไรก็ตาม การเขียนโปรแกรมในลักษณะนี้เป็นงานที่ค่อนข้างใช้เวลานานและซับซ้อน เพื่อให้งานนี้ง่ายขึ้น ภาษาการเขียนโปรแกรมระดับต่ำจึงเริ่มปรากฏขึ้น ซึ่งทำให้สามารถระบุคำสั่งของเครื่องในรูปแบบที่มนุษย์เข้าใจได้มากขึ้น เพื่อแปลงให้เป็นรหัสไบนารี่ที่ถูกสร้างขึ้น โปรแกรมพิเศษ- นักแปล

รูปที่ 1. ตัวอย่างของรหัสเครื่องและการเป็นตัวแทนในแอสเซมเบลอร์

นักแปลแบ่งออกเป็น:

คอมไพเลอร์ - แปลงข้อความโปรแกรมเป็นรหัสเครื่องซึ่งสามารถบันทึกและใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้คอมไพเลอร์ (ตัวอย่างคือไฟล์ปฏิบัติการที่มีนามสกุล *.exe)

ล่าม - เปลี่ยนส่วนหนึ่งของโปรแกรมให้เป็นรหัสเครื่อง รันมัน จากนั้นไปยังส่วนถัดไป ในกรณีนี้ แต่ละครั้งที่โปรแกรมถูกรัน จะมีการใช้ล่าม

ตัวอย่างของภาษาระดับต่ำคือภาษาแอสเซมบลี ภาษาระดับต่ำมุ่งเน้นไปที่โปรเซสเซอร์ประเภทใดประเภทหนึ่งและคำนึงถึงคุณสมบัติของโปรเซสเซอร์ ดังนั้นเพื่อที่จะย้ายโปรแกรมภาษาแอสเซมบลีไปยังแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์อื่นจะต้องเขียนใหม่เกือบทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างบางประการในไวยากรณ์ของโปรแกรมสำหรับคอมไพเลอร์ที่แตกต่างกัน จริงอยู่ โปรเซสเซอร์กลางสำหรับคอมพิวเตอร์จาก AMD และ Intel นั้นเข้ากันได้ในทางปฏิบัติและแตกต่างกันในคำสั่งเฉพาะบางคำสั่งเท่านั้น แต่โปรเซสเซอร์เฉพาะสำหรับอุปกรณ์อื่นๆ เช่น การ์ดแสดงผลและโทรศัพท์ มีความแตกต่างที่สำคัญ

ข้อดี

ภาษาระดับต่ำสร้างโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและกะทัดรัดเนื่องจากนักพัฒนาสามารถเข้าถึงความสามารถทั้งหมดของโปรเซสเซอร์ได้

ข้อบกพร่อง

โปรแกรมเมอร์ที่ทำงานกับภาษาระดับต่ำจะต้องมีคุณสมบัติสูงและมีความเข้าใจโครงสร้างของระบบไมโครโปรเซสเซอร์ที่กำลังสร้างโปรแกรมเป็นอย่างดี

ดังนั้น หากมีการสร้างโปรแกรมสำหรับคอมพิวเตอร์ คุณจำเป็นต้องทราบอุปกรณ์ของคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์และคุณลักษณะการทำงานของโปรเซสเซอร์

โปรแกรมผลลัพธ์ไม่สามารถถ่ายโอนไปยังคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ที่มีโปรเซสเซอร์ประเภทอื่นได้

เวลาในการพัฒนาที่สำคัญสำหรับโปรแกรมขนาดใหญ่และซับซ้อน

ภาษาระดับต่ำมักจะใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมระบบขนาดเล็ก ไดรเวอร์อุปกรณ์ โมดูลอินเทอร์เฟซกับอุปกรณ์ที่ไม่ได้มาตรฐาน การเขียนโปรแกรมไมโครโปรเซสเซอร์เฉพาะ เมื่อข้อกำหนดที่สำคัญที่สุดคือความกะทัดรัด ความเร็ว และความสามารถในการเข้าถึงทรัพยากรฮาร์ดแวร์โดยตรง

แอสเซมบลีเป็นภาษาระดับต่ำที่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเรียนรู้หลักการพื้นฐานของภาษา แน่นอนว่าทุกอย่างขึ้นอยู่กับภาษาที่คุณเลือก แต่ PL ก็มีประเด็นที่เหมือนกันเช่นกัน สำหรับการเขียนโดยเฉพาะโปรแกรมที่มีประโยชน์

• สำคัญ. ยิ่งคุณเชี่ยวชาญแนวคิดเหล่านี้ทั้งหมดได้เร็วเท่าไรและเรียนรู้วิธีนำไปปฏิบัติได้เร็วเท่าไร คุณและทักษะการเขียนโปรแกรมก็จะยิ่งดียิ่งขึ้นเท่านั้น ดังนั้น นี่เป็นเพียง "ประเด็น" บางส่วนข้างต้น:
• โครงสร้างแบบมีเงื่อนไข (หรือที่เรียกว่านิพจน์แบบมีเงื่อนไข) คือการกระทำที่จะดำเนินการหากนิพจน์หรือโครงสร้างเป็นจริงหรือเท็จ รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของสำนวนดังกล่าวคือ โครงสร้าง "If-Then" ถ้านิพจน์เป็นจริง (เช่น ถ้า x = 5) การกระทำหมายเลข 1 จะเกิดขึ้น และถ้าเป็นเท็จ (x != 5) การกระทำหมายเลข 2 จะเกิดขึ้น
• ฟังก์ชั่น - ในภาษาการเขียนโปรแกรมต่าง ๆ จะมีการเรียกแตกต่างกัน: บางแห่งเป็นขั้นตอน, บางแห่งเป็นวิธีการ, บางแห่งเรียกว่าหน่วย โดยพื้นฐานแล้วฟังก์ชั่นต่างๆ จะเป็นมินิโปรแกรมที่รวมอยู่ในนั้น โปรแกรมใหญ่- สามารถเรียกใช้ฟังก์ชันได้หลายครั้ง ทำให้โปรแกรมเมอร์สามารถสร้างโปรแกรมที่ซับซ้อนได้
• การป้อนข้อมูลเป็นแนวคิดที่มีการตีความค่อนข้างกว้างซึ่งมีอยู่ในเกือบทุกภาษา สาระสำคัญคือการประมวลผลข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนและการจัดเก็บข้อมูล วิธีการรวบรวมข้อมูลขึ้นอยู่กับโปรแกรมและวิธีการป้อนข้อมูลที่ผู้ใช้สามารถใช้ได้ (แป้นพิมพ์ ไฟล์ ฯลฯ) แนวคิดของการป้อนข้อมูลมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแนวคิดของเอาต์พุตข้อมูล กล่าวคือ วิธีการส่งคืนข้อมูลให้กับผู้ใช้ (แสดงบนหน้าจอ เขียนลงในไฟล์ และอื่นๆ)

ภาษาโปรแกรม

ภาษาโปรแกรม- ระบบสัญญาณอย่างเป็นทางการที่ออกแบบมาสำหรับการบันทึกโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ภาษาการเขียนโปรแกรมจะกำหนดชุดของกฎคำศัพท์ วากยสัมพันธ์ และความหมายที่กำหนดรูปลักษณ์ของโปรแกรมและการดำเนินการที่นักแสดง (คอมพิวเตอร์) จะดำเนินการภายใต้การควบคุมของมัน

• การทำงาน:ภาษาโปรแกรมมีไว้สำหรับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการส่งคำสั่งไปยังคอมพิวเตอร์เพื่อดำเนินการกระบวนการคำนวณเฉพาะและจัดระเบียบการควบคุมอุปกรณ์แต่ละชิ้น
• งาน:ภาษาโปรแกรมแตกต่างจากภาษาธรรมชาติตรงที่ออกแบบมาเพื่อส่งคำสั่งและข้อมูลจากบุคคลไปยังคอมพิวเตอร์ ในขณะที่ภาษาธรรมชาติใช้เพื่อสื่อสารระหว่างผู้คน เราสามารถสรุปคำจำกัดความของ "ภาษาโปรแกรม" ได้ - นี่คือวิธีการส่งคำสั่ง คำสั่ง แนวทางปฏิบัติที่ชัดเจน ในขณะที่ภาษาของมนุษย์ยังทำหน้าที่แลกเปลี่ยนข้อมูลอีกด้วย
• การดำเนินการ:ภาษาการเขียนโปรแกรมสามารถใช้โครงสร้างพิเศษเพื่อกำหนดและจัดการโครงสร้างข้อมูลและควบคุมกระบวนการคำนวณ

การกำหนดมาตรฐานของภาษาโปรแกรม

ภาษาการเขียนโปรแกรมสามารถแสดงเป็นชุดข้อกำหนดที่กำหนดไวยากรณ์และความหมายได้

มาตรฐานสากลถูกสร้างขึ้นสำหรับภาษาโปรแกรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายจำนวนมาก องค์กรพิเศษจะปรับปรุงและเผยแพร่ข้อกำหนดและคำจำกัดความอย่างเป็นทางการของภาษาที่เกี่ยวข้องเป็นประจำ ภายในกรอบของคณะกรรมการดังกล่าว การพัฒนาและความทันสมัยของภาษาการเขียนโปรแกรมยังคงดำเนินต่อไป และปัญหาในการขยายหรือสนับสนุนโครงสร้างภาษาที่มีอยู่และภาษาใหม่ได้รับการแก้ไขแล้ว

ประเภทข้อมูล

คอมพิวเตอร์ดิจิทัลสมัยใหม่มักเป็นไบนารี่และจัดเก็บข้อมูลเป็นรหัสไบนารี่ (แม้ว่าการใช้งานในระบบตัวเลขอื่นก็สามารถทำได้เช่นกัน) โดยทั่วไปข้อมูลเหล่านี้สะท้อนถึงข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริง (ชื่อ บัญชีธนาคาร หน่วยวัด ฯลฯ) ที่แสดงถึงแนวคิดระดับสูง

ระบบพิเศษที่ใช้จัดระเบียบข้อมูลในโปรแกรมคือ ระบบประเภทภาษาโปรแกรม การพัฒนาและการศึกษาระบบประเภทเรียกว่าทฤษฎีประเภท ภาษาสามารถจัดเป็นระบบได้ ด้วยการพิมพ์แบบคงที่และภาษาด้วย การพิมพ์แบบไดนามิก.

ภาษาที่พิมพ์แบบคงที่สามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมเป็นภาษาต่างๆ ได้ ประกาศบังคับโดยที่การประกาศตัวแปรและฟังก์ชันทุกรายการต้องมีการประกาศประเภทและภาษาด้วย ประเภทอนุมาน- บางครั้งเรียกว่าภาษาที่พิมพ์แบบไดนามิก พิมพ์แฝง.

โครงสร้างข้อมูล

ระบบการพิมพ์ในภาษาระดับสูงช่วยให้สามารถนิยามประเภทที่ซับซ้อนและซับซ้อนที่เรียกว่าโครงสร้างข้อมูลได้ โดยทั่วไปแล้ว ประเภทข้อมูลโครงสร้างจะถูกสร้างขึ้นเป็นผลคูณคาร์ทีเซียนของประเภทฐาน (อะตอมมิก) และประเภทคอมโพสิตที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้

โครงสร้างข้อมูลพื้นฐาน (รายการ คิว ตารางแฮช ต้นไม้ไบนารี และคู่) มักแสดงด้วยโครงสร้างวากยสัมพันธ์พิเศษในภาษาระดับสูง ข้อมูลดังกล่าวมีโครงสร้างโดยอัตโนมัติ

ความหมายของภาษาโปรแกรม

มีหลายวิธีในการกำหนดความหมายของภาษาการเขียนโปรแกรม

พันธุ์ที่แพร่หลายมากที่สุดคือสามพันธุ์ต่อไปนี้: การดำเนินงาน, อนุพันธ์ (สัจพจน์) และ denotational (คณิตศาสตร์)

• เมื่ออธิบายความหมายภายใน การดำเนินงานโดยปกติแล้วการดำเนินการของโครงสร้างภาษาโปรแกรมจะถูกตีความโดยใช้คอมพิวเตอร์จินตภาพ (นามธรรม)

• อนุพันธ์ความหมายอธิบายถึงผลที่ตามมาของการดำเนินการสร้างภาษาโดยใช้ภาษาของตรรกะและระบุเงื่อนไขก่อนและหลัง

• การกำหนดอรรถศาสตร์ดำเนินการโดยใช้แนวคิดทั่วไปของคณิตศาสตร์ - เซต การโต้ตอบ ตลอดจนการตัดสิน ข้อความ ฯลฯ

กระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรม

ภาษาการเขียนโปรแกรมถูกสร้างขึ้นตามแบบจำลองการคำนวณขั้นพื้นฐานและกระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมอย่างใดอย่างหนึ่ง

แม้ว่าภาษาส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่แบบจำลองที่จำเป็นของการคำนวณซึ่งกำหนดโดยสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ของ von Neumann แต่ก็มีวิธีอื่น เราสามารถพูดถึงภาษาด้วยแบบจำลองการคำนวณแบบสแต็ก (Forth, Factor, PostScript ฯลฯ ) รวมถึงฟังก์ชันการทำงาน (Lisp, Haskell ฯลฯ ) และการเขียนโปรแกรมแบบลอจิคัล (Prolog) และภาษา REFAL ตามแบบจำลองการคำนวณ แนะนำโดยนักคณิตศาสตร์ชาวโซเวียต A . A. Markov Jr.

ปัจจุบันภาษาการเขียนโปรแกรมเชิงปัญหาการประกาศและภาพกำลังพัฒนาอย่างแข็งขันเช่นกัน

วิธีการใช้ภาษา

ภาษาโปรแกรมสามารถนำไปใช้ได้ทั้งแบบคอมไพล์หรือตีความ

โปรแกรมในภาษาที่คอมไพล์จะถูกแปลง (คอมไพล์) เป็นรหัสเครื่อง (ชุดคำสั่ง) โดยใช้คอมไพเลอร์ (โปรแกรมพิเศษ) เพื่อ ประเภทนี้โปรเซสเซอร์แล้วประกอบเป็นโมดูลปฏิบัติการ ซึ่งสามารถเรียกใช้งานเพื่อดำเนินการเป็นโปรแกรมแยกต่างหากได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมไพเลอร์จะแปลซอร์สโค้ดของโปรแกรมจากภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงไปเป็นรหัสไบนารี่ของคำสั่งโปรเซสเซอร์

หากโปรแกรมเขียนด้วยภาษาที่แปลแล้ว ล่ามจะประมวลผล (ตีความ) ข้อความต้นฉบับโดยตรงโดยไม่ต้องแปลก่อน ในกรณีนี้ โปรแกรมจะยังคงอยู่ในภาษาต้นฉบับและไม่สามารถเปิดได้หากไม่มีล่าม โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ในเรื่องนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นล่ามสำหรับรหัสเครื่อง

การแบ่งออกเป็นภาษาที่คอมไพล์และตีความนั้นมีเงื่อนไข ดังนั้น สำหรับภาษาที่เรียบเรียงแบบดั้งเดิม เช่น ภาษาปาสคาล คุณสามารถเขียนล่ามได้ นอกจากนี้ ล่ามที่ "บริสุทธิ์" สมัยใหม่ส่วนใหญ่ไม่ได้รันโครงสร้างภาษาโดยตรง แต่คอมไพล์เป็นภาษากลางในระดับสูง (เช่น ด้วยตัวแปร dereferencing และการขยายมาโคร)

คอมไพเลอร์สามารถสร้างขึ้นสำหรับภาษาที่ตีความใดๆ ตัวอย่างเช่น ภาษา Lisp ซึ่งได้รับการตีความโดยกำเนิด สามารถคอมไพล์ได้โดยไม่มีข้อจำกัดใดๆ รหัสที่สร้างขึ้นระหว่างการทำงานของโปรแกรมสามารถคอมไพล์แบบไดนามิกระหว่างการดำเนินการได้

ตามกฎแล้ว โปรแกรมที่คอมไพล์จะทำงานได้เร็วขึ้นและไม่ต้องใช้โปรแกรมเพิ่มเติมในการดำเนินการ เนื่องจากมีการแปลเป็นภาษาเครื่องแล้ว ในเวลาเดียวกันทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงข้อความของโปรแกรม จะต้องคอมไพล์ใหม่ ซึ่งจะทำให้กระบวนการพัฒนาช้าลง นอกจากนี้ โปรแกรมที่คอมไพล์แล้วสามารถดำเนินการได้บนคอมพิวเตอร์ประเภทเดียวกันเท่านั้น และโดยปกติจะอยู่ภายใต้ระบบปฏิบัติการเดียวกันที่คอมไพเลอร์ได้รับการออกแบบมา หากต้องการสร้างไฟล์ปฏิบัติการสำหรับเครื่องประเภทอื่น จำเป็นต้องมีการคอมไพล์ใหม่

ภาษาที่ตีความมีความเฉพาะเจาะจงบางประการ คุณสมบัติเพิ่มเติม(ดูด้านบน) นอกจากนี้ โปรแกรมบนโปรแกรมเหล่านี้สามารถเปิดตัวได้ทันทีหลังการเปลี่ยนแปลง ซึ่งเอื้อต่อการพัฒนา โปรแกรมในภาษาที่ตีความมักจะสามารถเรียกใช้ได้ ประเภทต่างๆรถยนต์และ ระบบปฏิบัติการโดยไม่ต้องใช้ความพยายามเพิ่มเติม

อย่างไรก็ตาม โปรแกรมที่ถูกตีความจะทำงานช้ากว่าโปรแกรมที่คอมไพล์อย่างเห็นได้ชัด และไม่สามารถดำเนินการได้หากไม่มีโปรแกรมล่าม

วิธีนี้ช่วยให้คุณใช้ข้อดีของทั้งล่ามและคอมไพเลอร์ได้ ควรกล่าวว่ามีภาษาที่มีทั้งล่ามและคอมไพเลอร์ (Forth)

สัญลักษณ์ที่ใช้

ภาษาโปรแกรมสมัยใหม่ได้รับการออกแบบให้ใช้ ASCII นั่นคือสามารถเข้าถึงได้ทั้งหมด กราฟิกอักขระ ASCII เป็นเงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับการเขียนโครงสร้างภาษาใดๆ ผู้จัดการมีการใช้อักขระ ASCII ในระดับที่จำกัด: อนุญาตให้ใช้เฉพาะ CR ขึ้นบรรทัดใหม่, การป้อนบรรทัด LF และแท็บแนวนอน HT (บางครั้งอาจเป็นแท็บแนวตั้ง VT และฟีดหน้า FF) เท่านั้นที่ได้รับอนุญาต

ภาษาในยุคแรกเริ่มในยุคของอักขระ 6 บิต ใช้ชุดที่จำกัดมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ตัวอักษร Fortran มี 49 ตัวอักษร (รวมช่องว่าง): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / () -

ข้อยกเว้นที่น่าสังเกตคือภาษา APL ซึ่งใช้อักขระพิเศษจำนวนมาก

การใช้อักขระที่ไม่ใช่ ASCII (เช่น อักขระ KOI8-R หรืออักขระ Unicode) ขึ้นอยู่กับการใช้งาน: บางครั้งอนุญาตเฉพาะในความคิดเห็นและค่าคงที่อักขระ/สตริง และบางครั้งในตัวระบุ ในสหภาพโซเวียตมีภาษาที่ทุกอย่าง คำหลักเขียนด้วยตัวอักษรรัสเซีย แต่ภาษาดังกล่าวไม่ได้รับความนิยมมากนัก (ยกเว้นภาษาโปรแกรมในตัว 1C:Enterprise)

การขยายชุดสัญลักษณ์ที่ใช้ถูกจำกัดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าโครงการพัฒนาซอฟต์แวร์จำนวนมากเป็นโครงการระดับนานาชาติ มันจะเป็นเรื่องยากมากที่จะทำงานกับโค้ดที่ชื่อของตัวแปรบางตัวเขียนด้วยตัวอักษรรัสเซีย บางตัวเป็นภาษาอาหรับ และบางตัวเป็นตัวอักษรจีน ในเวลาเดียวกันในการทำงานกับข้อมูลข้อความ ภาษาโปรแกรมรุ่นใหม่ (Delphi 2006, Java) รองรับ Unicode

ชั้นเรียนภาษาการเขียนโปรแกรม

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

วรรณกรรม

• ฮาล อาเบลสัน, เจอรัลด์ เจย์ ซัสแมน โครงสร้างและการตีความโปรแกรมคอมพิวเตอร์
• โรเบิร์ต ดับเบิลยู. เซเบสตา.แนวคิดพื้นฐานของภาษาโปรแกรม = แนวคิดของภาษาโปรแกรม / การแปล จากภาษาอังกฤษ - ฉบับที่ 5 - อ.: วิลเลียมส์, 2544. - 672 หน้า - 5,000 เล่ม
• - ISBN 5-8459-0192-8 (รัสเซีย), ISBN 0-201-75295-6 (อังกฤษ)โวลเฟนฮาเก้น วี.อี.
• โครงสร้างภาษาการเขียนโปรแกรม เทคนิคคำอธิบาย - อ.: Center YurInfoR, 2544. - 276 หน้า - ไอ 5-89158-079-9ปารอนยานอฟ วี.ดี.
• วิธีการปรับปรุงจิตใจของคุณ อัลกอริทึมที่ไม่มีโปรแกรมเมอร์ - มันง่ายมาก! - อ.: เดโล่, 2544. - 360 น. - ไอ 5-7749-0211-0เอฟ. เบียนคุซซี่, เอส. วอร์เดน.

ผู้บุกเบิกด้านการเขียนโปรแกรม พูดคุยกับผู้สร้างภาษาโปรแกรมยอดนิยม - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก : Symbol-Plus, 2010. - 608 น. - ไอ 978-5-93286-170-7

• ลิงค์
• รายการภาษา (อังกฤษ) - มากกว่า 2,500 ภาษาพร้อมคำอธิบายสั้น ๆ

• ประวัติภาษาคอมพิวเตอร์ (อังกฤษ) - ประวัติภาษาการเขียนโปรแกรม (ตั้งแต่ปี 1954 ถึงพฤษภาคม 2004) (มีแผนภูมิที่อัปเดตเป็นประจำ)
• ความนิยมของภาษาโปรแกรม (อังกฤษ) - ศึกษาความนิยมของภาษาโปรแกรมปี 2547
• 10 ภาษาการเขียนโปรแกรมที่ควรค่าแก่การเรียนรู้ (2549)
• ดัชนีชุมชนการเขียนโปรแกรม (อังกฤษ) - อัปเดตการจัดอันดับความนิยมของภาษาการเขียนโปรแกรมเป็นประจำ
• เกณฑ์มาตรฐานการยิงภาษาคอมพิวเตอร์ (อังกฤษ) - การเปรียบเทียบภาษาการเขียนโปรแกรมตามประสิทธิภาพ
• ภาษาโปรแกรมที่เป็นที่รัก (ภาษาอังกฤษ) - การเปรียบเทียบภาษาโปรแกรมด้วย "ความรัก" และ "ความเกลียดชัง" สำหรับพวกเขา

มูลนิธิวิกิมีเดีย

2010.

การเขียนโปรแกรมเป็นวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่ช่วยให้คุณสร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้ ประกอบด้วยการดำเนินการและอัลกอริธึมที่แตกต่างกันจำนวนมากซึ่งสร้างเป็นภาษาโปรแกรมเดียว แล้วมันคืออะไรและภาษาโปรแกรมที่แตกต่างกันคืออะไร? บทความนี้ให้คำตอบและยังมีรายการภาพรวมของภาษาการเขียนโปรแกรมด้วย

ภาษาเครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2484 โดย Konrad Zuse ซึ่งเป็นผู้ประดิษฐ์ Analytical Engine ต่อมาในปี 1943 Howard Aiken ได้สร้างเครื่องจักร Mark 1 ขึ้นมา ซึ่งสามารถอ่านคำสั่งในระดับรหัสเครื่องได้

ควรศึกษาประวัติความเป็นมาและการเปลี่ยนแปลงของภาษาโปรแกรมควบคู่ไปกับประวัติความเป็นมาของการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เนื่องจากแนวคิดเหล่านี้เกี่ยวข้องกันโดยตรง หากไม่มีภาษาโปรแกรม ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างโปรแกรมใดๆ ให้คอมพิวเตอร์ใช้งาน ซึ่งหมายความว่าการสร้างคอมพิวเตอร์จะกลายเป็นแบบฝึกหัดที่ไร้จุดหมาย

การจำแนกภาษาโปรแกรม

ในคริสต์ทศวรรษ 1950 ความต้องการในการพัฒนาซอฟต์แวร์เริ่มขึ้น และภาษาเครื่องไม่สามารถรองรับโค้ดจำนวนมากได้ จึงมีการสร้างวิธีใหม่ในการสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ "Assembler" เป็นภาษาช่วยในการจำภาษาแรกที่ใช้แทนคำสั่งเครื่อง ในช่วงหลายปีที่ผ่านมารายการภาษาการเขียนโปรแกรมเพิ่มขึ้นเท่านั้นเนื่องจากขอบเขตของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์กว้างขึ้น

• มุ่งเน้นด้าน (แนวคิดหลักคือการแยกฟังก์ชันการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโมดูลซอฟต์แวร์)
• โครงสร้าง (ตามแนวคิดในการสร้างโครงสร้างลำดับชั้นของแต่ละบล็อกโปรแกรม)
• ตรรกะ (ขึ้นอยู่กับทฤษฎีเครื่องมือของตรรกะทางคณิตศาสตร์และกฎแห่งการแก้ปัญหา)
• เชิงวัตถุ (ในการเขียนโปรแกรมดังกล่าวจะไม่ใช่อัลกอริธึมที่ใช้อีกต่อไป แต่เป็นวัตถุที่อยู่ในคลาสที่แน่นอน)
• หลายกระบวนทัศน์ (รวมหลายกระบวนทัศน์และโปรแกรมเมอร์เองก็ตัดสินใจว่าจะใช้ภาษาใดในกรณีที่กำหนด)
• ใช้งานได้จริง (องค์ประกอบหลักคือฟังก์ชันที่เปลี่ยนค่าขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการคำนวณแหล่งข้อมูล)

การเขียนโปรแกรมสำหรับผู้เริ่มต้น

ขณะนี้มีภาษาโปรแกรมมากกว่า 300 ภาษา แต่ละคนมีลักษณะเฉพาะของตัวเองและเหมาะสำหรับงานเฉพาะงานเดียว ภาษาการเขียนโปรแกรมทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

• พื้นฐานถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1964 เป็นของตระกูลภาษาระดับสูงและใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน
• Python ค่อนข้างเรียนรู้ได้ง่ายเนื่องจากมีไวยากรณ์ที่เรียบง่ายและอ่านง่าย แต่ข้อดีคือสามารถใช้สร้างทั้งโปรแกรมเดสก์ท็อปและเว็บแอปพลิเคชันทั่วไปได้
• ปาสคาลเป็นหนึ่งในภาษาที่เก่าแก่ที่สุด (1969) ที่สร้างขึ้นเพื่อการสอนนักเรียน การปรับเปลี่ยนที่ทันสมัยนั้นได้รับการระบุและมีโครงสร้างอย่างเคร่งครัด แต่ Pascal เป็นภาษาเชิงตรรกะที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถเข้าใจได้ในระดับสัญชาตญาณ

นี่ไม่ใช่รายการภาษาการเขียนโปรแกรมทั้งหมดสำหรับผู้เริ่มต้น มีไวยากรณ์จำนวนมากที่เข้าใจง่ายและจะเป็นที่ต้องการในปีต่อๆ ไป ทุกคนมีสิทธิ์เลือกทิศทางที่น่าสนใจสำหรับพวกเขาได้อย่างอิสระ

ผู้เริ่มต้นมีโอกาสที่จะเร่งการเรียนรู้การเขียนโปรแกรมและพื้นฐานของมันด้วยเครื่องมือพิเศษ ผู้ช่วยหลักคือสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบรวมสำหรับโปรแกรมและแอปพลิเคชัน Visual Basic (“ Visual Basic” ยังเป็นภาษาการเขียนโปรแกรมที่สืบทอดรูปแบบของภาษาพื้นฐานของปี 1970)

ระดับของภาษาโปรแกรม

ภาษาที่เป็นทางการทั้งหมดที่มีไว้สำหรับการสร้างอธิบายโปรแกรมและอัลกอริธึมสำหรับการแก้ปัญหาบนคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ภาษาการเขียนโปรแกรมระดับต่ำ (รายการด้านล่าง) และระดับสูง เรามาพูดถึงแต่ละเรื่องแยกกัน

ภาษาระดับต่ำได้รับการออกแบบเพื่อสร้างคำสั่งเครื่องสำหรับโปรเซสเซอร์ ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือพวกเขาใช้สัญลักษณ์ช่วยจำนั่นคือแทนที่จะเรียงลำดับของศูนย์และหนึ่ง (จากระบบเลขฐานสอง) คอมพิวเตอร์จะจดจำคำย่อที่มีความหมายจากภาษาอังกฤษ ภาษาระดับต่ำที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ "Assembler" (มีหลายประเภทย่อยของภาษานี้ ซึ่งแต่ละภาษามีความเหมือนกันมาก แต่แตกต่างกันเฉพาะในชุดคำสั่งและมาโครเพิ่มเติม), CIL (มีอยู่ใน .Net แพลตฟอร์ม) และ JAVA Bytecode

ภาษาโปรแกรมระดับสูง: รายการ

ภาษาระดับสูงถูกสร้างขึ้นเพื่อความสะดวกและประสิทธิภาพการใช้งานที่มากขึ้น ซึ่งตรงกันข้ามกับภาษาระดับต่ำทุกประการ คุณลักษณะที่โดดเด่นของพวกเขาคือการมีโครงสร้างเชิงความหมายที่อธิบายโครงสร้างและอัลกอริธึมของโปรแกรมอย่างกระชับและรัดกุม ในภาษาระดับต่ำ คำอธิบายในรหัสเครื่องจะยาวเกินไปและไม่ชัดเจน ภาษาระดับสูงมีความเป็นอิสระจากแพลตฟอร์ม คอมไพเลอร์จะทำหน้าที่แปลแทน โดยจะแปลข้อความของโปรแกรมเป็นคำสั่งเครื่องเบื้องต้น

รายการภาษาการเขียนโปรแกรมต่อไปนี้: C ("C"), C# ("C-sharp"), "Fortran", "Pascal", Java ("Java") - เป็นหนึ่งในไวยากรณ์ระดับสูงที่ใช้มากที่สุด มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ภาษาเหล่านี้ทำงานกับโครงสร้างที่ซับซ้อน รองรับประเภทข้อมูลสตริงและการดำเนินการกับข้อมูลไฟล์ I/O และยังมีข้อดีคือทำงานง่ายกว่ามากเนื่องจากสามารถอ่านได้และไวยากรณ์ที่เข้าใจได้

ภาษาโปรแกรมที่ใช้มากที่สุด

โดยหลักการแล้วคุณสามารถเขียนโปรแกรมเป็นภาษาใดก็ได้ คำถามคือ มันจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและไม่ล้มเหลวหรือไม่? นั่นคือเหตุผลที่คุณควรเลือกภาษาการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ รายการตามความนิยมสามารถอธิบายได้ดังนี้:

• ภาษา OOP: Java, C++, Python, PHP, VisualBasic และ JavaScript;
• กลุ่มภาษาโครงสร้าง ได้แก่ พื้นฐาน ฟอร์แทรน และปาสคาล
• หลายกระบวนทัศน์: C#, Delphi, Curry และ Scala

ขอบเขตของโปรแกรมและการใช้งาน

การเลือกภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมนั้นขึ้นอยู่กับขอบเขตของการใช้งานเป็นส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นสำหรับการทำงานกับฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ (การเขียนไดรเวอร์และโปรแกรมที่รองรับ) ตัวเลือกที่ดีที่สุดคือ C (“ C”) หรือ C++ ซึ่งรวมอยู่ในภาษาการเขียนโปรแกรมหลัก (ดูรายการด้านบน) . และเพื่อพัฒนาแอปพลิเคชันบนมือถือ รวมถึงเกม คุณควรเลือก Java หรือ C# (“C-sharp”)

หากคุณยังไม่ได้ตัดสินใจว่าจะทำงานในทิศทางใด เราขอแนะนำให้เริ่มเรียนด้วย C หรือ C++ พวกเขามีไวยากรณ์ที่ชัดเจนมากและการแบ่งโครงสร้างที่ชัดเจนเป็นคลาสและฟังก์ชัน นอกจากนี้ เมื่อรู้ C หรือ C++ แล้ว คุณก็สามารถเรียนรู้ภาษาการเขียนโปรแกรมอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย