Что такое язык в информатике кратко

Обновлено: 05.07.2024

Тема представления информации является сквозной в курсе информатики. Ключевым понятием этой темы выступает понятие языка.

Обсуждая проблему восприятия человеком информации из внешнего мира, нужно обратить внимание учеников на то, что человек обладает множеством каналов, по которым в его мозг (память) поступает информация. Эти каналы – наши органы чувств. То, что мы помним, - храниться в нашей памяти. Значит, это тоже наши знания, а стало быть, информация.

Информацию, с которой имеет дело человек можно разделить на два вида: на символьную ( воспринимаемая человеком в речевой или письменной, знаковой форме) и образную (воспринимаемые человеком вкусовые ощущения, запахи, тактильные ощущения, а также через зрение и слух).

Образная информация – это сохраненные в памяти ощущения человека от контакта с источником; она воспринимается всеми органами чувств человека.

Далее речь будет идти лишь о символьной информации. Язык – это определенная система символьного представления информации. Языки делятся на 2 группы: естественные и формальные. Естественные языки – это исторически сложившиеся языки национальной речи. Формальные языки – это искусственно созданные языки для профессионального применения. Они носят международный характер и имеют письменную форму (язык математики, химии, нотная грамота и др.).

С любым языком связаны следующие понятия:

o алфавит – множество используемых символов;

o синтаксис – правила записи языковых конструкций (текста на языке);

o семантика – смысловая сторона языковых конструкций;

o прагматика – практические последствия применения текста на данном языке.

Назначение формального языка – адекватное описание системы понятий и отношений, свойственных для данной предметной области. Известны примеры языков, находящихся в промежуточном состоянии между естественными и формальными (эсперанто, латынь).

Формальные языки в курсе информатики

Информацию, циркулирующую в компьютере, можно разделить на два вида: обрабатываемая информация (данные) и информация, управляющая работой компьютера (команды, программы, операторы).

Информацию, представленную в форме, пригодной для хранения, передачи и обработки компьютером принято называть данными (числа, символьные последовательности, изображение). Способ представления данных в компьютере называется языком представления данных.

Для каждого типа данных различается внешнее (ориентированное на человека) и внутреннее (представление на носителях информации в компьютере) представление данных. В самом общем смысле можно сказать, что языком представления данных ЭВМ является язык двоичных кодов. Общим в нем является лишь двоичный алфавит: 0 и 1. Но для различных типов данных различаются правила синтаксиса и семантики языка внутреннего представления ( двоичный код 0100000100101011 на языке представления целых чисел обозначает десятичное число 16683, а на языке представления символьных данных – два символа А+. Таким образом, для разных типов данных используются разные языки внутреннего представления.

Внутренним языком представления действий над данными (языком управления работой компьютера) является командный язык процессора ЭВМ. К внешним языкам представления действий над данными относятся языки программирования высокого уровня, входные языки пакетов прикладных программ, командные языки операционных систем, языки манипулирования данными в СУБД и пр.

Роль и место понятия языка в информатике

С любым языком связаны следующие понятия:

o алфавит – множество используемых символов;

o синтаксис – правила записи языковых конструкций (текста на языке);

o семантика – смысловая сторона языковых конструкций;

o прагматика – практические последствия применения текста на данном языке.

Формальные языки в курсе информатики

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.

Содержание

Классификация языков программирования

Языки программирования низкого уровня

Языки программирования высокого уровня

Высокоуровневый язык программирования — язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков — это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.

Так, высокоуровневые языки стремятся не только облегчить решение сложных программных задач, но и упростить портирование программного обеспечения. Использование разнообразных трансляторов и интерпретаторов обеспечивает связь программ, написанных при помощи языков высокого уровня, с различными операционными системами и оборудованием, в то время как их исходный код остаётся, в идеале, неизменным.

Примеры высоких языков:

Безопасные и небезопасные

Компилируемые и интерпретируемые языки

Программа на компилируемом языке при помощи специальной программы компилятора преобразуется (компилируется) в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполнимый модуль, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Можно сказать, что процессор компьютера — это интерпретатор машинного кода.

Кратко говоря, компилятор переводит исходный текст программы на машинный язык сразу и целиком, создавая при этом отдельную исполняемую программу, а интерпретатор выполняет исходный текст прямо во время исполнения программы.

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор — например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык.Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что создаёт трудности при разработке. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.

В современном мире существует большое количество способов кодирования, причём они применяются для решения как узкоспециальных задач, так и охватывают целые сферы информатики.

Процедурное и непроцедурное программирование
Десять самых популярных языков
С++ (Си-плюс-плюс)
Python (Пайтон или Питон)
Visual Basic (Вижуал Бейсик)
PHP (Пи-эйч-пи)
Delphi (Делфи)
Java (Джава)
JavaScript (Джава-скрипт)
Ruby (Руби)
ActionScript (Экшн-скрипт)
Nemerle (Немерле)
Советы для начинающих

Чтобы выбрать подходящий из них для изучения, нужно ознакомиться с классификацией языков программирования, с достоинствами и недостатками каждого, а также с другими важными характеристиками: назначением, сферой применения, востребованностью и перспективами развития.

Процедурное и непроцедурное программирование

Сначала нужно узнать общие виды языков программирования и их назначение.

Все они подразделяются на две категории:

Процедурная (алгоритмическая) программа — это система формальных предписаний, направленных на решение конкретных задач, которые выполняет ЭВМ. Непроцедурное программирование представляет собой прямо противоположную методологию (парадигму) разработки, когда компьютеру ставится определённая задача в более или менее общем виде, без написания формализованного алгоритма, который отдаётся на усмотрение машины.

Процедурные языки отличаются тем, на кого в первую очередь направлены: на машину или человека. Они подразделяются на две категории:

низкого уровня (или машинно-ориентированные - Ассемблер, Бейсик);
высокого уровня.

Низкоуровневые языки ориентированы на конкретные компьютерные архитектуры и учитывают их особенности. Они являются следующим уровнем после машинного кода и следуют конкретным указаниям, исходящим от процессора. Работать с ними тяжело, но созданные с их помощью программы (обычно это системные программы и драйверы) занимают меньше места в памяти и работают быстрее.

Высокоуровневые языки более понятны для человека. Соответственно, программировать на них гораздо проще и удобнее. В них не учитываются особенности конкретных типов процессоров, поэтому такие программы легко переносятся с одной платформы на другую.

Для этого используют специальные программы-трансляторы.

Непроцедурные языки включают две основные языковые группы:

объектно-ориентированные;
декларативные.

Декларативные языки подразделяются на два семейства:

Логическое программирование описывает проблемы в виде фактов и формул, а система решает их посредством механизмов логического вывода. Функциональное, в свою очередь, формулирует задачу как совокупность определённых функций.

Десять самых популярных языков

Теперь от общей классификации можно перейти к обзору ключевых современных языков программирования, а именно самых популярных и любимых профессионалами.

Их всего десять в списке:

C++.
Python.
Visual Basic.
PHP.
Delphi.
Java.
JavaScript.
Ruby.
ActionScript.
Nemerle.

У каждого из них есть свои характерные особенности, недостатки и преимущества, которые можно увидеть в описаниях ниже.

С++ (Си-плюс-плюс)

С++ появился очень давно, но до сих пор пользуется большой популярностью у профессионалов, которые считают владение им практически обязательным. Изучать его как первый язык программирования не нужно, но приобретение профессионализма характеризуется тем, что человек начинает использовать С++ на постоянной основе. Со времени создания он прошёл несколько процедур стандартизации и обновления, поэтому сохраняет актуальность и по сей день.

Главным его плюсом является то, что он полностью универсален. На С++ можно писать всё что угодно, именно это и обеспечило ему любовь профессионалов. Кроме того, он относительно прост в освоении — тому, кто уже изучил С, Python или Java, будет нетрудно разобраться и в С++. Верно и обратное, так что С++ часто представляют как своего рода универсальную формулу и некий ключик к миру программирования вообще.

В то же время критики отмечают неудобный синтаксис и слишком длинный, громоздкий программный код, который часто появляется в результате работы на С++. Однако эта проблема уже отчасти исправлена с помощью дополнительных шаблонов.

Существуют разные точки зрения на этот счёт, но факт в том, что С++ пользуется неослабевающей популярностью на протяжении почти 30 лет.

Python (Пайтон или Питон)

Python — весьма популярный в наше время язык, созданный с целью как можно более простого написания сложных программ. Он был образован на основе ранних разработок и впитал в себя все их достижения. При этом постоянно выходят новые обновления, с каждым из которых он становится всё совершеннее.

К основным плюсам Python относятся простота и многофункциональность. Однако за многофункциональностью скрывается низкая скорость исполнения, а за простотой — невнятный системный код, зачастую содержащий множество ошибок. Но, несмотря на это, у Python сейчас достаточно почитателей.

Visual Basic (Вижуал Бейсик)

Вряд ли найдётся тот, кто не слышал об этом продукте от Microsoft, ведь многие программисты именно на нём познавали азы программирования. Visual Basic простой, многофункциональный и подходит для быстрого прототипирования.

VB даёт широкие возможности по созданию программного кода, а также позволяет разрабатывать UI (пользовательский интерфейс) программ. Именно его чаще всего используют специалисты Microsoft для создания таблиц с данными.

Впрочем, не обошлось и без недостатков, таких как отсутствие комментариев и доступ к памяти компьютера на низком уровне. Кроме того, у этой программы невысокая скорость работы, использовать её можно только на ОС Windows и macOS.

PHP (Пи-эйч-пи)

PHP завоевал большую симпатию у сайтостроителей благодаря многоплатформенности (подходит для любой операционной системы), быстроте работы, простоте и удобству. Кроме того, с его помощью можно создавать GUI (графический пользовательский интерфейс). К его недостаткам относятся несовместимость разных версий и невозможность создания в нём многопотоковых программ, усиливающих производительность компьютера.

Delphi (Делфи)

Delphi — императивный объектно-ориентированный язык, разработанный на основе высокоуровневого Object Pascal.

Он широко распространён благодаря многофункциональности, а также множеству компиляторов и диалектов, среди которых программист найдёт именно то, что подходит под его конкретные задачи.

С помощью Delphi написано много программ, включая плееры, файловые менеджеры, мессенджеры и многое другое. Диалектное богатство одновременно является и достоинством, и недостатком. Дело в том, что программа, написанная на одном из его видов, скорее всего, просто не откроется на другой версии.

Java (Джава)

Java известен своей мультиплатформенностью и тем, что находится в составе большинства современных операционных систем, так как работа многих приложений без него будет недостаточно результативной или вообще невозможной. Практически каждый пользователь сталкивался с необходимостью установить или обновить Java-модуль.

Зато у Java есть несколько модификаций, которые характеризуются собственными библиотеками данных и структурой, заточенной под специальные задачи.

JavaScript (Джава-скрипт)

Это язык прост, многофункционален и уже давно стал неотъемлемым атрибутом большинства современных интернет-браузеров. Обычно его используют для придания сайтам большей интерактивности, то есть возможности пользователя взаимодействовать с контентом.

JavaScript применяется где только можно — это браузеры, плагины, прикладное программное обеспечение, офисные и серверные приложения. Дополнительную популярность ему обеспечили специальные высокоабстрактные библиотеки.

Однако JavaScript довольно небезопасен, а написанные на нём приложения обычно пестрят ошибками. Любой пользователь интернета с ними сталкивался, причем не раз. Но стереть его из истории пока что нельзя, ведь браузеры без него попросту перестанут работать.

Ruby (Руби)

Кроссплатформенный и по-настоящему универсальный скриптовый язык, относящийся к сфере объектно-ориентированного программирования. Его синтаксис прост и лаконичен, благодаря чему новичкам будет несложно его освоить. Профессионалы любят его за бережливость по отношению к компьютерным ресурсам.

Ruby часто хвалят за динамизм и хорошую сбалансированность, где красота не принесена в жертву удобству и наоборот. Кроме того, он абсолютно открыт для использования, изменения, копирования и распространения, а ещё у него довольно много разных библиотек, которые обновляются одна за другой и позволяют решать разные задачи.

ActionScript (Экшн-скрипт)

ActionScript — это мультимедийный скриптовый язык, который предназначен для написания объектно-ориентированных программ, а именно Flash-приложений.

Его заточенность под конкретные задачи является одновременно и плюсом, и минусом, так как в пределах Flash он отличается многофункциональностью, но ничего другого на нём написать практически невозможно.

Кроме того, его характеризует гибкость, позволяющая решать задачи разными и порой нестандартными способами, но иногда такой код трудно понять кому-либо, кроме самого автора. Однако даже и он через время может запутаться в своём коде, а ведь это чревато трудностями с отладкой, обновлениями и повторным использованием.

Nemerle (Немерле)

Это высокоуровневый гибридный язык, в котором сочетаются элементы функционального и объектно-ориентированного программирования. Он появился не так давно и вобрал в себя лучшие наработки языков-предшественников, но при этом дал и реальный вклад в программирование — возможность создания метапрограмм.

Этот метод заключается в выработке алгоритмов, которые в процессе своей работы создают возможные сценарии для дальнейшего образования исполняемых файлов. Проще говоря, в Nemerle соединились лучшие и самые полезные черты предыдущих языковых поколений. Это пример языка, который совмещает в себе новизну и универсальность.

Советы для начинающих

Все языки программирования не перечислить, здесь были приведены только самые популярные из них. У каждого есть свои плюсы и минусы, потому что они ориентированы на разные сферы. Какой-то язык подходит для написания Flash-анимации, но не годится для работы с браузерами, какой-то — в точности до наоборот.

Так что нужно крепко подумать перед тем, как браться за изучение определённого языка.

Обычно программисты либо начинают с языков попроще, а потом постепенно выбирают самый подходящий под свои задачи и специализируются в этой области, либо же становятся многоязычными и продолжают потихоньку пользоваться каждым из них.

Эксперты рекомендуют новичкам начинать обучение с Visual Basic, потом переходить на С++, а уже после этого выбирать язык, который покажется самым интересным, удобным и полезным.

Основы языков программирования изучаются в курсе информатики и программирования 10 класса. О некоторых языках программирования дополнительно можно узнать из данной статьи.

Что такое языки программирования

Языки программирования – это класс формальных языков, используемых для написания компьютерных программ. Каждый из языков имеет свой набор правил:

Лексических – набор ключевых слов и правила их использования.
Синтаксических – правила написания команд и операндов языка программирования.
Семантических – знание смыслового значения операторов и основных конструкций языка.

Рис. 1. Классификация языков программирования.

Эволюция языков программирования шла параллельно развитию электронно-вычислительных средств.

На настоящий момент придумано более 8 000 языков программирования, но при этом широко используются в основном чуть более десяти.

Программы, которые создавались для программно-управляемых вычислительных машин первого поколения, представляли собой набор знаков машинного кода. Программисты, которые создавали такие программы, были высококвалифицированными специалистами. Они самостоятельно распределяли память компьютера и обращались непосредственно к регистрам микропроцессора. Процесс создания таких программ был очень трудоемким, и производительность работы программиста была низкой. В связи с этим появилась потребность в создании средств, упрощающих процесс создания программы.

Ассемблеры – первые языки программирования

В середине 20 века появились первые языки программирования, которые назывались ассемблерами. Эти языки представляли собой машинно-ориентированные автокоды. Они снимали проблему распределения памяти, а программисту не нужно было знать все внутренние коды команд процессора. Все эти функции, связанные с распределением памяти и переводом мнемокода ассемблера в машинный код, выполняет специальная системная программа – транслятор.

В настоящее время язык ассемблера используется, когда стоит задача организовать эффективную работу с аппаратурой компьютера. Также фрагменты, написанные на ассемблере, могут включаться в листинги программ, написанные на языках высокого уровня. Такой прием используется, когда предъявляются высокие требования к экономии времени выполнения программы и объема расходуемой памяти.

Рис. 2. Листинг программы на языке ассемблера.

Для каждого типа процессора существовал свой ассемблер, так как набор команд у каждого процессора свой. В связи с этим, программу, написанную для одного процессора, нельзя было выполнить на другом. Поэтому возник вопрос в создании машинно-независимых языков программирования.

Языки программирования высокого уровня

Машинно-независимые языки реализуют парадигму процедурного программирования. Программы на этих языках представляют собой последовательность команд, описывающих процедуры обработки информации.

Языками программирования высокого уровня являются Паскаль, Си, Фортран, Бейсик, Java.

В этих языках не учитываются особенности процессорных архитектур, и программы легко могут быть перенесены на другой компьютер.

Рис. 3. Интерфейс интегрированной среды программирования Windows приложений.

Проблемно-ориентированные языки используются для создания программ, решающих , специфические задачи на стороне сервера или клиентских интернет-приложений. Например, это языки PHP, Perl, JavaScript, VBScript.

Непроцедурные языки программирования

Класс непроцедурных языков объединяет объектно-ориентированных и декларативных языков.

В декларативном программировании не используются переменные, а решение задачи задается с помощью спецификации. К декларативным языкам можно отнести SQL – язык запросов и HTML – язык разметки гипертекста, а также языки искусственного интеллекта, такие как функциональные языки, например Lisp, и логические языки, например, Prolog.

Самыми старейшими языками высокого уровня считаются Lisp и Фортран, находящиеся в употреблении и по сей день.

Что мы узнали?

Языки программирования представляют собой формальные языки для построения компьютерных программ. Языки программирования подразделяются на процедурные и непроцедурные, высокого и низкого уровня.

Читайте также: