ЯЗЫКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ПЛАН
Классификация языков программирования по поколениям ЭВМ
машинно-ориентированные языки
процедурные языки высокого уровня
декларативные языки программирования
объектно-ориентированные языки программирования
агентно-ориентированное программирование
Классификация языков по технологии программирования
восходящее программирование
нисходящее программирование
процедурное программирование
модульное программирование
компонентное проектирование
языки написания сценариев

Машинно-ориентированные языки Первое поколение. 40-50-е годы
машинные коды;
ассемблеры;
макроассемблеры.

Процедурные языки высокого уровня. Второе поколение 50-е – 70-е гг.
FORTRAN (FORmula TRANslation) разработан в IBM в середине 1950-х для компьютеров серии 704 и долгое время интенсивно использовался в научном и инженерном программировании.
COBOL (COmmon Business Oriented Language) ориентирован на решение экономических задач, управления и бизнеса.
ALGOL (ALGOrithmic Language). ALGOL-60, ALGOL-68.
ALGOL оказал сильное влияние на развитие теории программирования. Идеи ALGOLа о построении алгоритмов в виде последовательности процедур нашли отражение в языке PASCAL.
РАЯ (Русский алгоритмический язык) - русифицированная версия ALGOLа.
Разработчик академик А.П. Ершов.
В середине 1960-х в IBM разработали язык PL/I (Programming Language One) для компьютеров IBM System/360.

Процедурные языки высокого уровня. Второе поколение 50-е – 70-е гг.
BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) разработан в 1964 г. Джоном Кемени (John Kemeny) и Томасом Курцем (Thomas Kurtz) из Дартмутского университета для обучения студентов.
На домашних компьютерах дебют БЕЙСИКа состоялся в 1975 г., когда Билл Гейтс и Пол Аллен написали интерпретатор БЕЙСИКа для компьютера «Альтаир 8800». Этот интерпретатор стал первым продуктом основанной ими корпорации Microsoft.
PASCAL разработан в 1970-71 гг. швейцарским профессором информатики Николасом Виртом. Язык унаследовал структуру АЛГОЛа и средства КОБОЛа для работы с записями.
На Паскале частично основан язык программирования ADA, разработанный для Минобороны США. Он назван в честь Ады Аугусты Байрон.
С. Этот чрезвычайно популярный язык был создан в 1969-1973 гг. в основном усилиями Денниса Ритчи из Bell Telephone Laboratories.
Все перечисленные языки относятся к процедурным языкам, предназначенным для компьютеров с архитектурой фон Неймана.

НЕПРОЦЕДУРНЫЕ ЯЗЫКИ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
ДЕКЛАРАТИВНЫЕ (ОПИСАТЕЛЬНЫЕ) ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ. 70—80-Е ГОДЫ.
Функциональное (аппликативное) программирование –процесс вычисления трактуется как вычисление значений функций.
В функциональных языках программирования отсутствуют операторы: все действия, в том числе и управляющие конструкции, выполняются при помощи вызовов функций.
Наиболее известные языки функционального программирования:
XQuery
Haskell — чистый функциональный. Назван в честь Хаскелла Карри.
LISP (Джон МакКарти, 1958, множество его потомков, наиболее современные из которых — Scheme и Common Lisp).
ML (Робин Милнер, 1979, из современных -Standard ML и Objective CAML).
Miranda (Дэвид Тёрнер, 1985, который впоследствии дал развитие языку Haskell).
Erlang — (Joe Armstrong, 1986) функц-й язык с поддержкой процессов.
Nemerle — гибридный функционально/императивный язык.
F# — функциональный язык для платформы .NET

НЕПРОЦЕДУРНЫЕ ЯЗЫКИ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
ДЕКЛАРАТИВНЫЕ (ОПИСАТЕЛЬНЫЕ) ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ. 70—80-Е ГОДЫ.
Логическое программирование – программист должен сделать только постановку задачи, а поиск решения выполняет транслятор.
Язык логического программирования PROLOG был создан в начале 70-х годов Аланом Колмероэ.
Программа на этом языке строится из последовательности фактов и правил, а затем формулируется утверждение, которое PROLOG будет пытаться доказать с помощью введенных правил.
Функциональное и логическое программирование – представители декларативного программирования. Это стиль программирования, который в программах описывает способ решения поставленной задачи, а не предписывает шаги для получения результата.
Декларативные языки предназначены для решения задач искусственного интеллекта, их иногда называют языками программирования сверхвысокого уровня (ЯСВУ).

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ. ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ. 80-90-Е ГОДЫ.
SIMULA 67 — первый в мире объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в конце 60-х в Норвегии. Это объектное расширение языка Algol 60.
В середине 70-х годов Керниганом и Риччи активно изучается идея объектно-ориентированного программирования.
OBJECT PASCAL — Язык программирования, разработанный в фирме Apple Computer в 1986 году группой Ларри Теслера.
C++. Объектно-ориентированное расширение языка С. Язык возник в начале 1980-х годов (Бьёрн Страуструп - Bell Laboratories).
C#. Разработан в 1998—2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как основной язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET.
JAVA. Язык создан компанией Sun в начале 90-х годов на основе С++.
SMALLTALK. Интерпретируемый язык, созданный в корпорации XEROX в 1980 году. Сегодня версия VisualAge for Smalltalk активно развивается компанией IBM.

АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ПРОГРАММИРОВАНИЮ.
Агентно-ориентированный подход — разновидность представления программ, или парадигма программирования, в которой основополагающими концепциями являются понятия агента и его поведения, которое зависит от среды, в которой он находится. Концепция была предложена Шохемом в 1990 г. Определение парадигмы, данное автором: Эту новую парадигму программирования вполне разумно назвать рациональным программированием. Точно также как объектно-ориентированное программирование сдвинуло парадигму с написания процедур к созданию объектов, рациональное программирование сдвинуло парадигму с создания информационных объектов к созданию мотивированных агентов.
Агентом является всё, что может рассматриваться как воспринимающее свою среду с помощью датчиков и воздействующее на эту среду с помощью исполнительных механизмов.

АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ПРОГРАММИРОВАНИЮ.
Это же определение в терминах Java:
Агент
| |->Ресурсы
|
|->Объекты
|
|->функции
|
|->данные

АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ПРОГРАММИРОВАНИЮ.
Типичным примером агентно-ориентированного подхода можно назвать специальные программы, имитирующие действия игроков в компьютерных играх.
Распространенное название для таких программ — боты.
Однако использование ботов не ограничивается применением в компьютерных играх. Их можно встретить как элемент программы в чатах и форумах, выполняющих роль «собеседника» и поддерживающих «дискуссии».
Однако некоторые боты выполняют не только роль имитаторов в процессе общения или игры, они используются для редактирования текстовой информации (в том числе и в Википедии), для наладки сетевых соединений, модерирования ресурсов и т. п.

ПАРАДИГМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Процедурное (императивное)
операциональное
структурное
объектно-ориентированное
агентно-ориентированное
Непроцедурное (декларативное)
функциональное (аппликативное)
логическое.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
восходящее программирование
нисходящее программирование
процедурное программирование
модульное программирование
компонентное проектирование
языки написания сценариев

ВОСХОДЯЩЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
(«СНИЗУ-ВВЕРХ»).
На первом этапе реализуют простые подпрограммы, из которых затем «собирают» сложную программу. (Fortran, Basic)
Проблемы: обнаружение большого количества ошибок при сборке программного продукта.
В результате был предложен новый подход к программированию, который был назван «структурным».

НИСХОДЯЩЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ («СВЕРХУ-ВНИЗ»).
В основе структурного подхода лежит декомпозиция (разбиение на части) сложных задач с целью последующей реализации в виде отдельных небольших подпрограмм.
Вначале задача решается в виде крупных блоков.
Затем идет детализация каждого блока решения.

ПРОЦЕДУРНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Поддержка принципов структурного программирования была заложена в основу процедурного программирования. Языки включали основные «структурные» операторы передачи управления, поддерживали вложение подпрограмм, локализацию и ограничение области «видимости» данных: PL/1, ALGOL-68, Pascal, С.
Стремление разграничить доступ к глобальным данным программы, чтобы уменьшить количество ошибок, привело к возникновению технологии модульного программирования.

МОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Модульное программирование предполагает выделение групп подпрограмм, использующих одни и те же глобальные данные, в отдельно компилируемые модули (библиотеки подпрограмм), например, модуль графических ресурсов, модуль подпрограмм вывода на принтер и т.п.
Узким местом модульного программирования является то, что ошибка в интерфейсе при вызове подпрограммы выявляется только при выполнении программы (из-за раздельной компиляции модулей).

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
При увеличении размера программы обычно возрастает сложность межмодульных интерфейсов, и с некоторого момента предусмотреть взаимовлияние отдельных частей программы становится практически невозможно. Для разработки программного обеспечения большого объема было предложено использовать объектный подход.
Это технология создания сложного программного обеспечения, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного типа (класса), а классы образуют иерархию с наследованием свойств.

ВИЗУАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Средства визуального проектирования программ для Windows:
Basic: Microsoft Visual Basic;
Pascal: Borland Delphi;
C++: Visual C++, Borland C++Builder;
Java: Symantec Café.

При использовании объектного подхода сохраняется зависимость модулей программного обеспечения от адресов экспортируемых полей и методов, а также структур и форматов данных.
Эта зависимость объективна, так как модули должны взаимодействовать между собой, обращаясь к ресурсам друг друга.
Связи модулей нельзя разорвать, но можно попробовать стандартизировать их взаимодействие, на чем и основан компонентный подход к программированию.

КОМПОНЕНТНЫЙ ПОДХОД К ПРОГРАММИРОВАНИЮ
Компонентный подход предполагает построение программного обеспечения из отдельных компонентов физически отдельно существующих частей программного обеспечения, которые взаимодействуют между собой через стандартизованные двоичные интерфейсы. В отличие от обычных объектов объекты-компоненты можно собрать в динамически вызываемые библиотеки или исполняемые файлы, распространять в двоичном виде (без исходных текстов) и использовать в любом языке программирования, поддерживающем соответствующую технологию. Компонентные технологии разработки ПО поддерживают: JavaBeans, EJB, CORBA, ActiveX, VBA, COM, DCOM, .Net.

КОМПОНЕНТНЫЙ ПОДХОД К ПРОГРАММИРОВАНИЮ
Частный случай компонентного подхода — доступ к серверным приложениям из браузеров через Интернет.
Сегодня наиболее популярны три компонентные технологии:
CORBA консорциума ОМG,
Java Beans компании Sun,
СОМ+ корпорации Microsoft.

ЯЗЫКИ СОЗДАНИЯ СЦЕНАРИЕВ
С широким распространением Internet связано появление языков создания сценариев (скрипт-языков). Языки являются интерпретируемыми, интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы – в исходных текстах.
HTML. Общеизвестный язык для оформления гипертекстовых документов. Он очень прост и содержит элементарные команды форматирования текста, добавления рисунков, задания шрифтов и цветов, организации ссылок и таблиц. Все Web-страницы написаны на языке HTML или используют его расширения.
Perl. Разработан в 80-х годах Ларри Уоллом. Он задумывался как средство эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами. По мощности Perl значительно превосходит языки типа С. В него введено много часто используемых функций работы со строками, массивами, всевозможные средства преобразования данных, управления процессами, работы с системной информацией и др.