Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Компьютерные программы часто описываются как “наборы инструкций”, и компьютерные языки воспринимаются многими только как словарный и синтаксический способ обеспечения этих инструкций.
С этой точки зрения, различные языки программирования могут иметь различную грамматику или различные словари. Каждый язык может рассматривать точку с запятой по-своему или требовать заглавных букв в написании, хотя, по большому счету, в основе всех языков один и тот же принцип.
Но реальность программирования гораздо сложнее.
Программирование сегодня
Это странно, но большинство действительно “глобальных” идей в компьютерном программировании были разработаны еще в 1950-х и 60-х годах. С тех пор появилось много новых языков, но ни один из них не реализует действительно нового подхода к логике и вычислениям.
Разработка новых языков программирования в течение последних нескольких десятилетий была основана на опыте разработчиков. Это означает, что появился код, который стало проще писать (движущая сила Ruby) и проще читать (Python), и делать определенные типы логических структур и способы решения проблем более интуитивными.
Некоторые языки были разработаны для решения конкретных проблем в программировании (например PHP и SASS), чтобы управлять определенными типами систем (), или для работы в определенной среде или на определенной платформе (Java и JavaScript). Некоторые языки были разработаны специально для того, чтобы помочь новичкам научиться программировать (классическими примерами являются BASIC и Scratch).
С тех пор, как теории и практики вокруг дизайна языка вылились (в основном) в широко признанную ортодоксию, большая часть новой и интересной работы в развитии практики программирования в настоящее время сосредоточена вокруг системной архитектуры.
Относительно недавнее развитие включает в себя такое понятие, как SOA (Service Oriented Architecture- сервисо-ориентированная архитектура ) и MVC (Model-View-Controller), а также фреймворки, такие как , позволяющие программистам легко работать в рамках этих парадигм.
Список языков программирования
Пополняющийся список популярных языков программирования, разметок и протоколов. Ссылки на описание каждого из них:
Кодировка ASCII
- Кодировка символов является одним из основных компьютерных и Интернет аспектов. ASCII – это первая, широко использованная система кодировки символов. Она была вытеснена UTF-8, но ASCII по-прежнему является основой для подавляющего большинства символов в Интернете и на сегодняшний день. Понимание этого очень важно для программистов. Читайте подробнее здесь (англ):
ASP / ASP.NET
- ASP – это аббревиатура для Active Server Pages. Это первый скриптовый серверный язык для веб-сервера Microsoft IIS. ASP был заменен на серверный фреймворк с открытым исходным кодом – ASP.NET. Подробнее (англ):
AutoLISP
- AutoLISP – это простой, легкий, интерпретируемый язык программирования, созданный специально для автоматизированного проектирования программного обеспечения. Читайте об этом (англ):
Awk
- Awk является чрезвычайно мощным языком программирования для обработки текстов, позволяющим извлекать данные из файла или другого источника, и выводить их в любом формате, который вам нужен. Он является уже старым инструментом, но все еще так же полезен, как и раньше. Узнайте подробнее (англ): .
BASH
- Bash – это наиболее часто используемый интерфейс командной строки в мире Unix. Это интерфейс на основе текста по умолчанию и для Linux и для Mac OS X. Подробнее (англ):
Common Lisp
- Lisp является довольно уникальным языком программирования, возможно, самым древним языком и до сих пор продолжает использоваться. Это особенно важно в области искусственного интеллекта. Подробнее (англ):
C
- Если мы включим сюда две производные этого языка, то смело можно будет сказать, что ни один язык не проиносил большей пользы и большего влияния, чем С. Это особенно важно для развития операционных систем и другого программного обеспечения. Многие компиляторы и интерпретаторы для других языков написаны на языке C. Подробнее (англ):
C++
- Первоначально он назывался “C с классами”, C++, во многих отношениях, просто более продвинутый преемник C (хотя в целом ситуация сложнее). C++ был разработан, чтобы добавить высокий уровень парадигмы программирования C, сохраняя при этом возможности аппаратной манипуляции низкого уровня. Многие из этих дополнений добавлялись в C на протяжении многих лет, и языки больше похожи на два диалекта одного и того же языка. Подробнее (англ):
C#
- Использовался в качестве основного языка для.NET программирования, похож на C++, является расширением языка программирования C, но с важным дополнением в виде объектно-ориентированных возможностей. Подробнее (англ):
CSS / CSS3
- CSS или Cascading Style Sheets, также не является языком программирования, а языком стиля страницы – это язык, предоставляющий стиль и правила компоновки документам и приложениям. Является основным используемым в Интернете языком стиля. Подробнее:
Emacs Lisp
- Emacs уже давно был известен как популярный и мощный текстовый редактор. Но добавление в него Emacs Lisp, превращает его в интегрированную среду разработки для почти любого языка программирования. Подробнее (англ): .
F#
- F# – язык программирования общего назначения. Разработан, чтобы быть чрезвычайно эффективным. Будучи изначально только языком Microsoft, теперь является языком с открытым исходным кодом и используется на всех платформах. Подробнее (англ): .
FORTAN
- Fortran впервые появился в 1957 году и до сих пор используется для решения некоторых из наиболее сложных проблем современной науки и техники. Подробнее (англ):
FORTH
- Работа над Forth началась в 1968 году, и язык обычно используется на оборудовании, не имеющем традиционную операционную систему. Он также широко используется для управления станками. Подробнее (англ):
Haskell
- Haskell является одним из наиболее популярных функциональных языков программирования, в дополнение к тому, что стал прототипом для дюжины других языков. Он широко используется в деловых и научных кругах и является отличным языком, с которого стоит начать знакомство с функциональным программированием. Подробнее (англ):
HTML
- HTML не является языком программирования. Это язык разметки – язык добавления смысловых и стилистических аннотаций содержимому. Является основным языком для веб-контента. Знание его необходимо и обязательно всем веб-дизайнерам и веб-разработчикам, а также всем (писателям, редакторам), кто производит Интернет контент. Подробнее (англ): и
IDL
- IDL, или Interactive Data Language, это язык программирования, используемый в основном для анализа и визуализации данных. Он до сих пор широко используется в аэрокосмической промышленности и астрономии. Подробнее (англ):
INTERCAL
- INTERCAL является пародийным компьютерным языком, разработанным в начале 1970-х годов. Его создали как шутку, чтобы показать как технически сложны языки и трудно читаемы. Это реальный язык, который можно скачать, и с помощью которого можно даже что-то сделать. Подразумевается, что вы должны быть хорошо с ним знакомы для этого – но, опять же, не слишком хорошо, ведь и это не понравится самому INTERCAL. Подробнее (англ):
Java
- Java является языком высокого уровня и предназначен для использования на Java Virtual Machine. Имеет очень мало внешних зависимостей, и был предназначен для работы на любой физической машине. Много используется в сетевой архитектуре, а также во встраиваемых устройствах и других вычислительных приложениях. Подробнее (англ): .
Javascript
- JavaScript (не имеет фактического отношения к Java) это скриптовый язык, изначально разработанный для использования в веб-браузерах. Поэтому он имеет встроенную возможность работы с Document Object Model (DOM), отображением находящегося в памяти контента веб-страниц. Является основным языком программирования для front-end веб-разработки. В основном управляется событиями, и, благодаря Node.JS, в последнее время получил признание как серверный язык. Подробнее (англ): и . И здесь:
Ksh
- Korn Shell (ksh) представляет собой интерфейс командной строки, используемый на Unix. Он был ранней оболочкой (shell), совместимый со стандартной оболочкой Bourne, но со всеми классными интерактивными функциями оболочки C. Подробнее (англ):
Linux Programming
- Программирование Linux включает в себя все: начиная от скриптов оболочки до разработки приложений и разработки ядер. Подробнее (англ):
Logo
- Logo один из самых ранних языков по обучению программированию, и до сих пор, вероятно, самый известный. Он известен своей черепахой, которую дети заставляют передвигаться компьютерными командами. Весело обучает программированию. Подробнее (англ):
ML
- ML первоначально разработан как язык мета-программирования: язык для создания других языков. Но со временем он стал языком общего назначения, широко использовался в образовании, математике, естественных науках и даже финансах. Подробнее (англ): .
MPI
- Message Passing Interface (Интерфейс передачи сообщений) представляет собой стандартный протокол для отправки сообщений между процессами или программами. Был реализован в ряде языков программирования, включая C, C++, Java и Python. Благодаря MPI стали возможны параллельные вычисления. Подробнее (англ):
Сетевое программирование с интернет-сокетами
Objective-C
- Еще одна версия C, созданная в 1980-е годы для того, чтобы обеспечить полностью объектно-ориентированную реализацию C. Сейчас основное применение этого языка приходится на Mac OSX и операционные системы iOS. До недавнего времени iOS приложения должны были быть написаны на Objective-C, но сейчас можно писать также на Swift. Подробнее (англ):
OCaml
- OCaml является объектно-ориентированным функциональным компьютерным языком. По ML традиции, он много используется для написания других языков программирования и фреймворков. Подробнее (англ): .
Разработка операционной системы
- Эверестом среди работ по программированию считается разработка операционной системы. Если вы хотите доказать себе, что можете написать все, что угодно, то нет ничего лучше, чем написать свое собственное ядро операционной системы и связанные с ней инструменты.Но будьте осторожны: это путешествие по силам только храбрым и истинным программистам! Подробнее (англ): .
Perl
- Очень полезный инструмент практически любого программиста. В качестве интерпретируемого языка его не нужно компилировать, иногда упоминается как “швейцарский армейский нож” скриптовых языков. Подробнее (англ):
PROLOG
- Пролог – язык логического программирования, разработан для обработки естественного языка. Подробнее (англ):
Pure Data
- Pure Data является уникальным визуальным языком программирования. Был создан специально для того, чтобы позволить пользователям создавать видео, аудио и графические работы. Подробнее (англ): .
Python
- Python является языком программирования высокого уровня. Интерпретируемый (некомпилируемый) язык, также известный как “скриптовый язык”. В основном используется в качестве инструмента для выполнения специализированных задач программирования, таких как задачи по автоматизации и анализу данных. Имеет сильный набор инструментов для математических и научных вычислений, часто используется исследователями. Подробнее (англ):
Ruby on Rails
- Ruby on Rails – это фреймворк для веб-разработки для языка программирования Ruby. Он обеспечивает архитектуру MVC (Model View Controller), уровень абстракции базы данных, а также множество инструментов для ускорения процесса программирования веб-приложений. Очень популярен для быстрой разработки веб-приложений. Подробнее (англ):
SAS
- SAS является специализированным языком, предназначенным для анализа статистических данных. Широко используется в правительственных, научных кругах и бизнесе. Для людей, обладающим большим количеством данных, SAS является очевидным выбором. Подробнее (англ): .
Scala
- Scala является относительно новым языком – более или менее новой и лучшей Java. Это отличный язык для Java-программистов, которые хотят быть более эффективными, или для людей, кто только начинают изучать программирование и хотят изучать мощный язык, который не будет ограничивать их в будущем. Подробнее (англ): .
Scheme
- Scheme – старый язык, но до сих пор используется для обучения программированию и более сложных предметов в информатике. Основан главным образом на Lisp, и частично на ALGOL. Подробнее (англ): .
Scratch
- Язык программирования Scratch был создан специально для обучения программированию детей в возрасте от 8 до 16 лет. Scratch – легкий, и с ним изучать основы логики программирования детям можно в увлекательной игровой форме. Подробнее (англ):
Simula
- Simula – исторически важный язык, так как это был первый язык, внедривший понятия, ставшие основой для объектно-ориентированного программирования. Подробнее (англ): .
SMIL
- SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language) инструмент для тех людей, которые хотят создавать и распространять презентации. Особенно полезен, если вы хотите создавать презентации, которые должны время от времени обновляться. Подробнее (англ):
SQL
- SQL (Structured Query Language) – язык, используемый для связи с Relational Database Management Systems (RDBMSes). SQL позволяет программисту создавать структуры данных, вставлять и редактировать данные, а также их запрашивать. Подробнее (англ):
Stata
- Stata это среда разработки и язык программирования для решения серьезных статистических проблем. И хотя он создан довольно давно, но все еще широко используется. Если вы связаны со статистической работой, Stata – отличный инструмент. Подробнее (англ):
Swift
- Swift является новыйм языком программирования, разработанным компанией Apple, для iOS, OS X, watchOS, tvOS и Linux. Это язык будущего для разработчиков программ и приложений для устройств Apple. Подробнее (англ):
S-PLUS
- S-PLUS является коммерческой версией мощного языка программирования S, разработанного для выполнения статистического анализа. Проект GNU имеет свою собственную версию S, называемую R. Все необходимые ресурсы о S с акцентом на S-PLUS:
UNIX Programming
- Широта программирования на Unix велика. Она охватывает диапазон от административных скриптов к коду на основе текста до разработки X Window. Подробнее (англ):
XML
- XML хорошо структурированный язык для разметки, предназначен, как для чтения человеком, так и машиной. Подробнее (англ):
Урок подготовил: Акулов Иван
Недавно очередной раз отработал со студентам 2-го курса 2-семестровую дисциплину «Алгоритмические языки». Обзорно рассмотрели несколько дюжин языков программирования. Один из студентов, Вадим Шукалюк, захотел получше с ними познакомиться, получить более четкое представление о каждом из них. Посоветовал ему провести небольшое исследование. Чем и увлёк. Предлагаю свой отчёт по проделанной за несколько месяцев вместе с ним работе.
У каждого языка программирования есть свои достоинства и недостатки. Одна из важнейших характеристик транслятора с любого языка — это скорость исполнения программ. Очень трудно или даже невозможно получить точную оценку такой скорости исполнения. Ресурс http://benchmarksgame.alioth.debian.org/ предлагает игровую форму для проверки такой скорости на разных задачах. Но число языков, представленных на этом ресурсе, довольно невелико. Предельную ёмкость стека, критическую величину для рекурсивных вычислений проверить проще, но она может меняться в разных версиях транслятора и быть зависимой от системных настроек.
Тестировались следующие трансляторы: си (gcc, clang, icc), ассемблер (x86, x86-64), ява (OpenJDK), паскаль (fpc), яваскрипт (Google Chrome, Mozilla Firefox), лисп (sbcl, clisp), эрланг, хаскель (ghc, hugs), дино, аук (gawk, mawk, busybox), луа, рубин, бейсик (gambas, libre office), питон-2, пи-эйч-пи, постскрипт (gs), пролог (swipl, gprolog), перл, метапост, Т E Х, тикль, бэш. Исследовались как собственно скорость исполнения нескольких небольших, но трудоёмких алгоритмов, так и:
- качество оптимизации некоторых трансляторов;
- особенности при работе с процессорами Intel и AMD;
- предельное число рекурсивных вызовов (ёмкость стека).
- Если время расчета n-го числа t, то (n+1)-го — t*φ, где φ — это золотое сечение равное (√5+1)/2;
- Само вычисляемое n-e число равно округлённой до ближайщего целого величине φ n /√5;
- Расчёт fib(n+1) требует n-й вложености вызовов.
В следующей таблице 1 во второй колонке указывается название языка, название компилятора и его версия и, если использовалась, опция оптимизации генерируемого кода. В третьей колонке приводится относительное время вычисления на процессоре AMD Phenom II x4 3.2 ГГц. Тесты проводились и на AMD FX-6100 на такой же частоте, но их результаты мало отличаются от приведённых. За единицу принято время вычисления на языке бэш, таким образом, расчёт на эрланге примерно в 20000 раз быстрее бэш. В 4-й колонке приводится относительное время вычисления на процессоре Intel Core i3-2100 3.1 ГГц. Так как сравнение процессоров не было целью исследования, часть трансляторов не были протестированы на платформе Intel. В пятой — оценка сверху (точность 10%) максимального числа рекурсивных вызовов, поддерживаемых транслятором при вычислении ack(1,1,n) на компьютере с 8 Гб оперативной памяти c размером системного стека (ulimit -s) 8192 КБ. Некоторые трансляторы используют собственные настройки, которые определяют размер используемого стека — всегда используются значения по умолчанию для выбранной версии транслятора. Измерения проводились в системе Linux, но их результаты не должны меняться при переходе к другой ОС. Данные отсортированы по 3-й колонке. Все исходники можно посмотреть .
Табл 1.
| N | Язык | AMD | Intel | Стек |
|---|---|---|---|---|
| 1 | C/C++ (gcc 4.7.2, -O5) | 354056 | 493533 | 790000 |
| 2 | C/C++ (clang 3.0-6.2, -O3) | 307294 | 270000 | |
| 3 | C/C++ (icc 14.0.3, -fast) | 250563 | 232665 | 530000 |
| 4 | Assembler x86-64 | 243083 | 271443 | 350000 |
| 5 | Assembler x86 | 211514 | 301603 | 700000 |
| 6 | Java (OpenJDK 1.7.0_25) | 186401 | 239659 | 8000 |
| 7 | Pascal (fpc 2.6.0, -O3) | 170604 | 186401 | 180000 |
| 8 | C/C++ (gcc 4.7.2, -O0) | 159672 | 173261 | 180000 |
| 9 | C/C++ (clang 3.0-6.2, -O0) | 146726 | 110000 | |
| 10 | C/C++ (icc 14.0.3, -O0) | 136862 | 156602 | 530000 |
| 11 | Javascript (Mozilla Firefox 25) | 121979 | 4200 | |
| 12 | Javascript (Google Chrome 31) | 92850 | 10000 | |
| 13 | Lisp (sbcl 1.0.57) | 54925 | 51956 | 31000 |
| 14 | Erlang (5.9.1) | 19845 | 18589 | предела нет |
| 15 | Haskell (ghc 7.4.1, -O) | 18589 | 22946 | 260000 |
| 16 | Awk (mawk 1.3.3) | 6621 | 6306 | 44000 |
| 17 | Lua (5.2) | 6420 | 7075 | 150000 |
| 18 | Ruby (1.9.3) | 5297 | 6969 | 6600 |
| 19 | Dino (0.55) | 5024 | 6420 | 190000 |
| 20 | Basic (Gambas 3.1.1) | 3968 | 4373 | 26000 |
| 21 | Python (2.7.3) | 3678 | 4013 | 1000 |
| 22 | PHP (5.4.4) | 2822 | 3720 | предела нет |
| 23 | Awk (gawk 4.0.1) | 2648 | 2547 | предела нет |
| 24 | Postscript (gs 9.05) | 2355 | 3246 | 5000 |
| 25 | Prolog (swipl 5.10.4) | 1996 | 2407 | 2300000 |
| 26 | Perl (5.14.2) | 1516 | 1670 | предела нет |
| 27 | Prolog (gprolog 1.3.0) | 1116 | 1320 | 120000 |
| 28 | Lisp (clisp 2.49) | 998 | 1023 | 5500 |
| 29 | Awk (busybox 1.20.2) | 981 | 1113 | 18000 |
| 30 | T E X (3.1415926) | 239 | 333 | 3400 |
| 31 | Metapost (1.504) | 235 | 470 | <4100 |
| 32 | Tcl (8.5) | 110 | 123 | 1000 |
| 33 | Haskell (hugs 98.200609.21) | 82 | 121 | 17000 |
| 34 | Basic (LibreOffice 3.5.4.2) | 20 | 35 | 6500 |
| 35 | bash (4.2.37) | 1 | 0,77 | 600 |
В качестве второй задачи выбрана функция Аккермана в форме, когда к ней сводятся все арифметические операции, т. е. ack(1,x,y)=x+y, ack(2,x,y)=x*y, ack(3,x,y)=x y , ack(4,x,y) — тетрация x и y и т. д.
Эта функция с ростом n растёт очень быстро (число ack(5,5,5) настолько велико, что количество цифр в порядке этого числа многократно превосходит количество атомов в наблюдаемой части Вселенной), но считается очень медленно. Последнее свойство теоретически удобно для тестирования быстродействия. Однако, расчет этой функции требует значительного числа рекурсивных вызовов и большинство тестируемых языков оказалось не в состоянии их поддерживать для вычислений, имеющих заметную длительность. Известно, что вычисление этой функции нельзя свести к итерации. Расчет по этой задаче позволил исследовать максимальную ёмкость стека исследуемых языков: расчёт ack(1,1,n-1) требует n-й вложенности вызовов и очень быстр. В следующей таблице 2 представлены результаты расчета пентации ack(5,2,3), для тех языков, стек которых смог его (вложенность вызовов 65539) выдержать. За единицу скорости выбрано время работы gcc с опцией -O5, т. е. php примерно в 420 раз медленнее.
Табл 2.
| gcc -O5 | 1 |
| asm x86 | 2.15 |
| icc -fast | 2.18 |
| asm x86-64 | 2.36 |
| clang -O3 | 2.76 |
| fpc -O3 | 4.44 |
| gcc -O0 | 7.75 |
| icc -O0 | 8.36 |
| clang -O0 | 9.64 |
| Erlang | 18.51 |
| ghc -O | 50.18 |
| lua | 122.55 |
| php | 423.64 |
| gawk | 433.82 |
| swipl | 766.55 |
| dino | 915.64 |
Идея использовать приведённые две задачи позаимствована из труда Б. В. Кернигана и Р. Пайка «Unix — универсальная среда программирования», где она была использована для тестирования языка hoc.
Конечно, при более сложных расчётах, использующих преимущественно средства стандартных библиотек, разница в скорости работы трансляторов была бы намного меньшей.
Время измерялось стандартной командой time, а тогда, когда это было невозможно (яваскрипт, офисный бейсик) использовались встроенные в язык средства.
По результатам исследования сделаны следующие выводы, некоторые из которых оказались несколько неожиданными:
- Скорость работы программ на ассемблере может быть более 50% медленнее, чем программ на си/си++, скомпилированных с максимальной оптимизаций;
- Скорость работы виртуальной ява-машины с байт-кодом часто превосходит скорость аппаратуры с кодами, получаемыми трансляторами с языков высокого уровня. Ява-машина уступает по скорости только ассемблеру и лучшим оптимизирующим трансляторам;
- Скорость компиляции и исполнения программ на яваскрипт в популярных браузерах лишь в 2-3 раза уступает лучшим трансляторам и превосходит даже некоторые качественные компиляторы, безусловно намного (более чем в 10 раз) обгоняя большинство трансляторов других языков сценариев и подобных им по скорости исполнения программ;
- Скорость кодов, генерируемых компилятором языка си фирмы Intel, оказалась заметно меньшей, чем компилятора GNU и иногда LLVM;
- Скорость ассемблерных кодов x86-64 может меньше, чем аналогичных кодов x86, примерно на 10%;
- Оптимизация кодов лучше работает на процессоре Intel;
- Скорость исполнения на процессоре Intel была почти всегда выше, за исключением языков лисп, эрланг, аук (gawk, mawk) и бэш. Разница в скорости по бэш скорее всего вызвана разными настройками окружения на тестируемых системах, а не собственно транслятором или железом. Преимущество Intel особенно заметно на 32-разрядных кодах;
- Стек большинства тестируемых языков, в частности, ява и яваскрипт, поддерживают только очень ограниченное число рекурсивных вызовов. Некоторые трансляторы (gcc, icc, ...) позволяют увеличить размер стека изменением переменных среды исполнения или параметром;
- В рассматриваемых версиях gawk, php, perl, bash реализован динамический стек, позволяющий использовать всю память компьютера. Но perl и, особенно, bash используют стек настолько экстенсивно, что 8-16 ГБ не хватает для расчета ack(5,2,3). В версии 5.4.20 php стек оказался ограниченным примерно 200000 вызовов.
В заключении несколько слов от студента, начинающего осваивать искусство программирования.
Чтобы написать программы для требуемых расчётов на любом языке, необходимо в первую очередь понять как в конкретном языке объявляются переменные, как построить конструкцию типа if-else и как организовать рекурсию. Свою работу я начал с простого языка Pascal, так как на тот момент знал его лучше всех. После паскаля, я взялся за C, Java и Dino, так как их синтаксисы примерно похожи. С оказался довольно интересным, простым, и в то же время с интуитивно понятными операторами. Ява показался менее удобным, чем си/си++ — надо писать много не относящегося к делу, такого, что могло бы быть взято по умолчанию. Также напряг момент необходимости одинаковости имён класса и файла. От Haskell остались только положительные эмоции. Удобный, понятный и мощный. PHP, язык для разработки веб-приложений, очень похож на С: можно просто вставить код на си с минимальными изменениями и все будет работать так, как надо. Erlang похож по синтаксису на Haskell и немного на Prolog. Тоже довольно приятный и понятный язык, никаких трудностей не возникло. Cинтаксис JavaScript похож на синтасис Java или C. Visual Basic как в офисном, так и GAMBAS исполнении имеет несколько угловатый и неудобный синтаксис, но в целом, с ним было не очень трудно. Затем, после приобретения знаний о базом синтаксисе С и Java, получилось довольно быстро написать код на Python, так как Python схож с С. Никаких проблем не возникло с Lua и его довольно мощными и гибкими конструкциями. У awk также схожее строение с С, довольно быстро удалось его осилить. С лиспом возникли некоторые трудности, как у человека, который до этого изучал С-подобные языки, например, с базовым пониманием префиксной записи. Которая после небольших затрат на освоения, показалась очень удобной, логичной и красивой. После, я перешел на язык логического программирования Prolog, который оказался специфичным, но очень интересным и фундаментальным. Ruby — язык с мощной поддержкой объекто-ориентированного программирования и с очень красивым ярко-красным рубином на иконке оказался превосходным языком: никаких лишних скобок, точек с запятой и прочих ненужных знаков. Один из наиболее запомнившихся. Хотя питон, если не считать конструкций ООП, не менее лаконичен. Perl — хоть и носит название «жемчужина», символом языка является верблюд, что видимо является отсылкой к тому, что верблюд не слишком красивое, но очень выносливое животное, способное выполнять тяжёлую работу. После Ruby опять ставить доллары, скобки и точки с запятой было не очень приятно. Синтаксис местами похож на синтаксис языка терминальной оболочки Bash. Затем я взялся за ассемблер. Здесь были определенные трудности и необходимость понимания работы процессора и его регистров. Удивлению не было предела, когда оказалось, что С справляется с расчётами быстрее чем ассемблер, машинный код! Проблем не возникло с Bash, хоть там и нужно ставить много долларов, а при расчётах и скобок. Язык Metapost/Metafont вызвал некоторые проблемы — там поддерживаются только числа, не большие 4096. Хотя его синтаксис вполне традиционен. У тикля (TCL) тоже довольно традиционный синтаксис, но строчно-ориентированный — это и похожая на bash семантика поначалу очень сбивали с толку. Наиболее сложным показались PostScript. В этом языке синтаксис очень специфичен и без подготовки, интуитивно ничего написать не получится, поэтому пришлось изучать соответствующую литературу и начать тренироваться с самых простейших программок. PostScript был настоящим испытанием: написать двойную рекурсию постфиксной записью лишь при помощи стека, после привыкания ко всем инструментам и возможностям Ruby и C было проблематично. Писать и тестрировать на постскрипте функцию Аккермана, все равно что пытаться покрасить стену зубной щёткой. Но первое место по сложности определенно занимает T E X. Ничего более трудного я не встречал. И без прямой помощи преподавателя одолеть этот язык не получилось бы.
Любопытными оказались данные по размерам стека языков. Чем больше стек языка, тем больше вероятность, что он сможет справиться с функцией Аккермана. Но если программа на каком-то языке не смогла справиться с вычислением ack(5,2,3), это не значит что язык плохой и неудобный. Вполне вероятно, что этот язык мог создаваться для других полезных целей как, например, Metapost или Postscript.
В целом, работа показалась мне очень интересной и сверхпознавательной, например написание одного и того же логического оборота 20 разными способами. Также, понимание принципа работы регистров процессора и написания двойной рекурсивной функции лишь при помощи стека и трех операций: добавить, удалить и прокрутить стек сильно расширило мой кругозор.
Преподавателю некоторые выводы своего студента показались слишком категорическими, но он решил их сохранить как более свежие по сравнению со своими собственными.
— Разработаный в России
Недавно очередной раз отработал со студентам 2-го курса 2-семестровую дисциплину «Алгоритмические языки». Обзорно рассмотрели несколько дюжин языков программирования. Один из студентов, Вадим Шукалюк, захотел получше с ними познакомиться, получить более четкое представление о каждом из них. Посоветовал ему провести небольшое исследование. Чем и увлёк. Предлагаю свой отчёт по проделанной за несколько месяцев вместе с ним работе.
У каждого языка программирования есть свои достоинства и недостатки. Одна из важнейших характеристик транслятора с любого языка — это скорость исполнения программ. Очень трудно или даже невозможно получить точную оценку такой скорости исполнения. Ресурс http://benchmarksgame.alioth.debian.org/ предлагает игровую форму для проверки такой скорости на разных задачах. Но число языков, представленных на этом ресурсе, довольно невелико. Предельную ёмкость стека, критическую величину для рекурсивных вычислений проверить проще, но она может меняться в разных версиях транслятора и быть зависимой от системных настроек.
Тестировались следующие трансляторы: си (gcc, clang, icc), ассемблер (x86, x86-64), ява (OpenJDK), паскаль (fpc), яваскрипт (Google Chrome, Mozilla Firefox), лисп (sbcl, clisp), эрланг, хаскель (ghc, hugs), дино, аук (gawk, mawk, busybox), луа, рубин, бейсик (gambas, libre office), питон-2, пи-эйч-пи, постскрипт (gs), пролог (swipl, gprolog), перл, метапост, Т E Х, тикль, бэш. Исследовались как собственно скорость исполнения нескольких небольших, но трудоёмких алгоритмов, так и:
- качество оптимизации некоторых трансляторов;
- особенности при работе с процессорами Intel и AMD;
- предельное число рекурсивных вызовов (ёмкость стека).
- Если время расчета n-го числа t, то (n+1)-го — t*φ, где φ — это золотое сечение равное (√5+1)/2;
- Само вычисляемое n-e число равно округлённой до ближайщего целого величине φ n /√5;
- Расчёт fib(n+1) требует n-й вложености вызовов.
В следующей таблице 1 во второй колонке указывается название языка, название компилятора и его версия и, если использовалась, опция оптимизации генерируемого кода. В третьей колонке приводится относительное время вычисления на процессоре AMD Phenom II x4 3.2 ГГц. Тесты проводились и на AMD FX-6100 на такой же частоте, но их результаты мало отличаются от приведённых. За единицу принято время вычисления на языке бэш, таким образом, расчёт на эрланге примерно в 20000 раз быстрее бэш. В 4-й колонке приводится относительное время вычисления на процессоре Intel Core i3-2100 3.1 ГГц. Так как сравнение процессоров не было целью исследования, часть трансляторов не были протестированы на платформе Intel. В пятой — оценка сверху (точность 10%) максимального числа рекурсивных вызовов, поддерживаемых транслятором при вычислении ack(1,1,n) на компьютере с 8 Гб оперативной памяти c размером системного стека (ulimit -s) 8192 КБ. Некоторые трансляторы используют собственные настройки, которые определяют размер используемого стека — всегда используются значения по умолчанию для выбранной версии транслятора. Измерения проводились в системе Linux, но их результаты не должны меняться при переходе к другой ОС. Данные отсортированы по 3-й колонке. Все исходники можно посмотреть .
Табл 1.
| N | Язык | AMD | Intel | Стек |
|---|---|---|---|---|
| 1 | C/C++ (gcc 4.7.2, -O5) | 354056 | 493533 | 790000 |
| 2 | C/C++ (clang 3.0-6.2, -O3) | 307294 | 270000 | |
| 3 | C/C++ (icc 14.0.3, -fast) | 250563 | 232665 | 530000 |
| 4 | Assembler x86-64 | 243083 | 271443 | 350000 |
| 5 | Assembler x86 | 211514 | 301603 | 700000 |
| 6 | Java (OpenJDK 1.7.0_25) | 186401 | 239659 | 8000 |
| 7 | Pascal (fpc 2.6.0, -O3) | 170604 | 186401 | 180000 |
| 8 | C/C++ (gcc 4.7.2, -O0) | 159672 | 173261 | 180000 |
| 9 | C/C++ (clang 3.0-6.2, -O0) | 146726 | 110000 | |
| 10 | C/C++ (icc 14.0.3, -O0) | 136862 | 156602 | 530000 |
| 11 | Javascript (Mozilla Firefox 25) | 121979 | 4200 | |
| 12 | Javascript (Google Chrome 31) | 92850 | 10000 | |
| 13 | Lisp (sbcl 1.0.57) | 54925 | 51956 | 31000 |
| 14 | Erlang (5.9.1) | 19845 | 18589 | предела нет |
| 15 | Haskell (ghc 7.4.1, -O) | 18589 | 22946 | 260000 |
| 16 | Awk (mawk 1.3.3) | 6621 | 6306 | 44000 |
| 17 | Lua (5.2) | 6420 | 7075 | 150000 |
| 18 | Ruby (1.9.3) | 5297 | 6969 | 6600 |
| 19 | Dino (0.55) | 5024 | 6420 | 190000 |
| 20 | Basic (Gambas 3.1.1) | 3968 | 4373 | 26000 |
| 21 | Python (2.7.3) | 3678 | 4013 | 1000 |
| 22 | PHP (5.4.4) | 2822 | 3720 | предела нет |
| 23 | Awk (gawk 4.0.1) | 2648 | 2547 | предела нет |
| 24 | Postscript (gs 9.05) | 2355 | 3246 | 5000 |
| 25 | Prolog (swipl 5.10.4) | 1996 | 2407 | 2300000 |
| 26 | Perl (5.14.2) | 1516 | 1670 | предела нет |
| 27 | Prolog (gprolog 1.3.0) | 1116 | 1320 | 120000 |
| 28 | Lisp (clisp 2.49) | 998 | 1023 | 5500 |
| 29 | Awk (busybox 1.20.2) | 981 | 1113 | 18000 |
| 30 | T E X (3.1415926) | 239 | 333 | 3400 |
| 31 | Metapost (1.504) | 235 | 470 | <4100 |
| 32 | Tcl (8.5) | 110 | 123 | 1000 |
| 33 | Haskell (hugs 98.200609.21) | 82 | 121 | 17000 |
| 34 | Basic (LibreOffice 3.5.4.2) | 20 | 35 | 6500 |
| 35 | bash (4.2.37) | 1 | 0,77 | 600 |
В качестве второй задачи выбрана функция Аккермана в форме, когда к ней сводятся все арифметические операции, т. е. ack(1,x,y)=x+y, ack(2,x,y)=x*y, ack(3,x,y)=x y , ack(4,x,y) — тетрация x и y и т. д.
Эта функция с ростом n растёт очень быстро (число ack(5,5,5) настолько велико, что количество цифр в порядке этого числа многократно превосходит количество атомов в наблюдаемой части Вселенной), но считается очень медленно. Последнее свойство теоретически удобно для тестирования быстродействия. Однако, расчет этой функции требует значительного числа рекурсивных вызовов и большинство тестируемых языков оказалось не в состоянии их поддерживать для вычислений, имеющих заметную длительность. Известно, что вычисление этой функции нельзя свести к итерации. Расчет по этой задаче позволил исследовать максимальную ёмкость стека исследуемых языков: расчёт ack(1,1,n-1) требует n-й вложенности вызовов и очень быстр. В следующей таблице 2 представлены результаты расчета пентации ack(5,2,3), для тех языков, стек которых смог его (вложенность вызовов 65539) выдержать. За единицу скорости выбрано время работы gcc с опцией -O5, т. е. php примерно в 420 раз медленнее.
Табл 2.
| gcc -O5 | 1 |
| asm x86 | 2.15 |
| icc -fast | 2.18 |
| asm x86-64 | 2.36 |
| clang -O3 | 2.76 |
| fpc -O3 | 4.44 |
| gcc -O0 | 7.75 |
| icc -O0 | 8.36 |
| clang -O0 | 9.64 |
| Erlang | 18.51 |
| ghc -O | 50.18 |
| lua | 122.55 |
| php | 423.64 |
| gawk | 433.82 |
| swipl | 766.55 |
| dino | 915.64 |
Идея использовать приведённые две задачи позаимствована из труда Б. В. Кернигана и Р. Пайка «Unix — универсальная среда программирования», где она была использована для тестирования языка hoc.
Конечно, при более сложных расчётах, использующих преимущественно средства стандартных библиотек, разница в скорости работы трансляторов была бы намного меньшей.
Время измерялось стандартной командой time, а тогда, когда это было невозможно (яваскрипт, офисный бейсик) использовались встроенные в язык средства.
По результатам исследования сделаны следующие выводы, некоторые из которых оказались несколько неожиданными:
- Скорость работы программ на ассемблере может быть более 50% медленнее, чем программ на си/си++, скомпилированных с максимальной оптимизаций;
- Скорость работы виртуальной ява-машины с байт-кодом часто превосходит скорость аппаратуры с кодами, получаемыми трансляторами с языков высокого уровня. Ява-машина уступает по скорости только ассемблеру и лучшим оптимизирующим трансляторам;
- Скорость компиляции и исполнения программ на яваскрипт в популярных браузерах лишь в 2-3 раза уступает лучшим трансляторам и превосходит даже некоторые качественные компиляторы, безусловно намного (более чем в 10 раз) обгоняя большинство трансляторов других языков сценариев и подобных им по скорости исполнения программ;
- Скорость кодов, генерируемых компилятором языка си фирмы Intel, оказалась заметно меньшей, чем компилятора GNU и иногда LLVM;
- Скорость ассемблерных кодов x86-64 может меньше, чем аналогичных кодов x86, примерно на 10%;
- Оптимизация кодов лучше работает на процессоре Intel;
- Скорость исполнения на процессоре Intel была почти всегда выше, за исключением языков лисп, эрланг, аук (gawk, mawk) и бэш. Разница в скорости по бэш скорее всего вызвана разными настройками окружения на тестируемых системах, а не собственно транслятором или железом. Преимущество Intel особенно заметно на 32-разрядных кодах;
- Стек большинства тестируемых языков, в частности, ява и яваскрипт, поддерживают только очень ограниченное число рекурсивных вызовов. Некоторые трансляторы (gcc, icc, ...) позволяют увеличить размер стека изменением переменных среды исполнения или параметром;
- В рассматриваемых версиях gawk, php, perl, bash реализован динамический стек, позволяющий использовать всю память компьютера. Но perl и, особенно, bash используют стек настолько экстенсивно, что 8-16 ГБ не хватает для расчета ack(5,2,3). В версии 5.4.20 php стек оказался ограниченным примерно 200000 вызовов.
В заключении несколько слов от студента, начинающего осваивать искусство программирования.
Чтобы написать программы для требуемых расчётов на любом языке, необходимо в первую очередь понять как в конкретном языке объявляются переменные, как построить конструкцию типа if-else и как организовать рекурсию. Свою работу я начал с простого языка Pascal, так как на тот момент знал его лучше всех. После паскаля, я взялся за C, Java и Dino, так как их синтаксисы примерно похожи. С оказался довольно интересным, простым, и в то же время с интуитивно понятными операторами. Ява показался менее удобным, чем си/си++ — надо писать много не относящегося к делу, такого, что могло бы быть взято по умолчанию. Также напряг момент необходимости одинаковости имён класса и файла. От Haskell остались только положительные эмоции. Удобный, понятный и мощный. PHP, язык для разработки веб-приложений, очень похож на С: можно просто вставить код на си с минимальными изменениями и все будет работать так, как надо. Erlang похож по синтаксису на Haskell и немного на Prolog. Тоже довольно приятный и понятный язык, никаких трудностей не возникло. Cинтаксис JavaScript похож на синтасис Java или C. Visual Basic как в офисном, так и GAMBAS исполнении имеет несколько угловатый и неудобный синтаксис, но в целом, с ним было не очень трудно. Затем, после приобретения знаний о базом синтаксисе С и Java, получилось довольно быстро написать код на Python, так как Python схож с С. Никаких проблем не возникло с Lua и его довольно мощными и гибкими конструкциями. У awk также схожее строение с С, довольно быстро удалось его осилить. С лиспом возникли некоторые трудности, как у человека, который до этого изучал С-подобные языки, например, с базовым пониманием префиксной записи. Которая после небольших затрат на освоения, показалась очень удобной, логичной и красивой. После, я перешел на язык логического программирования Prolog, который оказался специфичным, но очень интересным и фундаментальным. Ruby — язык с мощной поддержкой объекто-ориентированного программирования и с очень красивым ярко-красным рубином на иконке оказался превосходным языком: никаких лишних скобок, точек с запятой и прочих ненужных знаков. Один из наиболее запомнившихся. Хотя питон, если не считать конструкций ООП, не менее лаконичен. Perl — хоть и носит название «жемчужина», символом языка является верблюд, что видимо является отсылкой к тому, что верблюд не слишком красивое, но очень выносливое животное, способное выполнять тяжёлую работу. После Ruby опять ставить доллары, скобки и точки с запятой было не очень приятно. Синтаксис местами похож на синтаксис языка терминальной оболочки Bash. Затем я взялся за ассемблер. Здесь были определенные трудности и необходимость понимания работы процессора и его регистров. Удивлению не было предела, когда оказалось, что С справляется с расчётами быстрее чем ассемблер, машинный код! Проблем не возникло с Bash, хоть там и нужно ставить много долларов, а при расчётах и скобок. Язык Metapost/Metafont вызвал некоторые проблемы — там поддерживаются только числа, не большие 4096. Хотя его синтаксис вполне традиционен. У тикля (TCL) тоже довольно традиционный синтаксис, но строчно-ориентированный — это и похожая на bash семантика поначалу очень сбивали с толку. Наиболее сложным показались PostScript. В этом языке синтаксис очень специфичен и без подготовки, интуитивно ничего написать не получится, поэтому пришлось изучать соответствующую литературу и начать тренироваться с самых простейших программок. PostScript был настоящим испытанием: написать двойную рекурсию постфиксной записью лишь при помощи стека, после привыкания ко всем инструментам и возможностям Ruby и C было проблематично. Писать и тестрировать на постскрипте функцию Аккермана, все равно что пытаться покрасить стену зубной щёткой. Но первое место по сложности определенно занимает T E X. Ничего более трудного я не встречал. И без прямой помощи преподавателя одолеть этот язык не получилось бы.
Любопытными оказались данные по размерам стека языков. Чем больше стек языка, тем больше вероятность, что он сможет справиться с функцией Аккермана. Но если программа на каком-то языке не смогла справиться с вычислением ack(5,2,3), это не значит что язык плохой и неудобный. Вполне вероятно, что этот язык мог создаваться для других полезных целей как, например, Metapost или Postscript.
В целом, работа показалась мне очень интересной и сверхпознавательной, например написание одного и того же логического оборота 20 разными способами. Также, понимание принципа работы регистров процессора и написания двойной рекурсивной функции лишь при помощи стека и трех операций: добавить, удалить и прокрутить стек сильно расширило мой кругозор.
Преподавателю некоторые выводы своего студента показались слишком категорическими, но он решил их сохранить как более свежие по сравнению со своими собственными.
— Разработаный в России
Язык программирования - это система обозначений, служащая для точного описания программ или алгоритмов для ЭВМ. Языки программирования являются искусственными языками. От естественных языков они отличаются ограниченным числом “слов” и очень строгими правилами записи команд (операторов). Поэтому при применении их по назначению они не допускают свободного толкования выражений, характерного для естественного языка.
Basic. Он был разработан в 1963 году профессорами Дартмутского колледжа Томасом Курцем и Джоном Кемени. Язык предназначался для обучения программированию и получил широкое распространение в виде различных диалектов, прежде всего как язык для домашних компьютеров. При проектировании языка использовались следующие восемь принципов: 1.Быть простым в использовании для начинающих 2.Быть языком программирования общего назначения 3.Предоставлять возможность расширения функциональности, доступную опытным программистам 4.Быть интерактивным 5.Предоставлять ясные сообщения об ошибках 6.Быстро работать на небольших программах 7.Не требовать понимания работы аппаратного обеспечения 8.Защищать пользователя от операционной системы. Язык был основан частично на Фортран II и частично на Алгол-60, с добавлениями, делающими его удобным для работы в режиме разделения времени и, позднее, обработки текста и матричной арифметики. Синтаксис языка напоминает Fortran, и многие элементы - явные заимствования из него. Язык задумывался для обучения, поэтому его конструкции максимально просты. Как и в других языках программирования, ключевые слова взяты из английского языка. Основных типов данных два: строки и числа. Объявление переменных не требует специальной секции (в отличие, например, от Паскаля). Объявление переменной - это первое её использование.
C Sharp - C# (произносится си шарп) - объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 1998-2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft.NET Framework. C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML. Переняв многое от своих предшественников - языков C++, Java, Delphi. С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# не поддерживает множественное наследование классов (в отличие от C++).
Язык программирования C++ - компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает разные парадигмы программирования, но, в сравнении с его предшественником - языком Си, - наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. Название «Си++» происходит от Си, в котором унарный оператор ++ обозначает инкремент переменной.В 1990-х годах язык стал одним из наиболее широко применяемых языков программирования общего назначения. При создании Си++ стремились сохранить совместимость с языком Си. Большинство программ на Си будут исправно работать и с компилятором Си++. Си++ имеет синтаксис, основанный на синтаксисе Си.
Достоинства C++ - чрезвычайно мощный язык, содержащий средства создания эффективных программ практически любого назначения, от низкоуровневых утилит и драйверов до сложных программных комплексов самого различного назначения. В частности : Высокая совместимость с языком С, позволяющая использовать весь существующий С-код (код С может быть с минимальными переделками скомпилирован компилятором С++; библиотеки, написанные на С, обычно могут быть вызваны из С++ непосредственно без каких-либо дополнительных затрат, в том числе и на уровне функций обратного вызова, позволяя библиотекам, написанным на С, вызывать код, написанный на С++). Поддерживаются различные стили и технологии программирования, включая традиционное директивное программирование, ООП, обобщенное программирование, метапрограммирование (шаблоны, макросы). Имеется возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами. Возможность создания обобщённых контейнеров и алгоритмов для разных типов данных, их специализация и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны. Кроссплатформенность. Доступны компиляторы для большого количества платформ, на языке C++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем. Эффективность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы. Недостатки Отчасти недостатки C++ унаследованы от языка-предка - Си, - и вызваны изначально заданным требованием возможно большей совместимости с Си. Это такие недостатки, как: Синтаксис, провоцирующий ошибки: Препроцессор, унаследованный от С, очень примитивен. Плохая поддержка модульности (по сути, в классическом Си модульность на уровне языка отсутствует, её обеспечение переложено на компоновщик). Подключение интерфейса внешнего модуля через препроцессорную вставку заголовочного файла (#include) серьёзно замедляет компиляцию при подключении большого количества модулей (потому что результирующий файл, который обрабатывается компилятором, оказывается очень велик).
Паскаль . Появившийся в 1972 году язык Паскаль был назван так в честь великого французского математика XVII века, изобретателя первой в мире арифметической машины Блеза Паскаля. Этот язык был создан швейцарским учёным, специалистом в области информатики Никлаусом Виртом как язык для обучения методам программирования. Паскаль – это язык программирования общего назначения. Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного(процедурного) программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. По мнению Н. Вирта, язык должен способствовать дисциплинированию программирования, поэтому, наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис интуитивно понятен даже при первом знакомстве с языком. Язык Паскаль учит не только тому, как правильно написать программу, но и тому, как правильно разработать метод решения задачи, подобрать способы представления и организации данных, используемых в задаче. С 1983 года языкПаскаль введён в учебные курсы информатики средних школ США.
Язык программирования Delphi (Дельфи) - среда разработки, использует язык программирования Delphi (начиная с 7 версии язык в среде именуется Delphi, ранее - Object Pascal), разработанный фирмой Borland и изначально реализованный в её пакете Borland Delphi, от которого и получил в 2003 году своё нынешнее название. Object Pascal - по сути является наследником языка Pascal с объектно-ориентированными расширениями. Delphi обеспечивает визуальное проектирование пользовательского интерфейса, имеет развитый объектно-ориентированный язык Object Pascal (позже переименованный в Delphi) и уникальные по своей простоте и мощи средства доступа к базам данных. Язык Delphi по возможностям значительно превзошел язык Basic и даже в чем-то язык C++, но при этом он оказался весьма надежным и легким в изучении (особенно в сравнении с языком C++). В результате, среда Delphi позволила программистам легко создавать собственные компоненты и строить из них профессиональные программы.
Java - объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems - 23 мая 1995 года. Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) - программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор. Достоинство подобного способа выполнения программ - в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина. Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. Любые операции, которые превышают установленные полномочия программы (например, попытка несанкционированного доступа к данным или соединения с другим компьютером) вызывают немедленное прерывание. Часто к недостаткам концепции виртуальной машины относят то, что исполнение байт-кода виртуальной машиной может снижать производительность программ и алгоритмов, реализованных на языке Java. В последнее время был внесен ряд усовершенствований, которые несколько увеличили скорость выполнения программ на Java: применение технологии трансляции байт-кода в машинный код непосредственно во время работы программы (JIT-технология) с возможностью сохранения версий класса в машинном коде, широкое использование платформенно-ориентированного кода (native-код) в стандартных библиотеках, аппаратные средства, обеспечивающие ускоренную обработку байт-кода (например, технология Jazelle, поддерживаемая некоторыми процессорами фирмы ARM).
Основные возможности: автоматическое управление памятью; расширенные возможности обработки исключительных ситуаций; богатый набор средств фильтрации ввода/вывода; набор стандартных коллекций, таких как массив, список, стек и т. п.; наличие простых средств создания сетевых приложений (в том числе с использованием протокола RMI); встроенные в язык средства создания многопоточных приложений; параллельное выполнение программ.
Таким образом, в наше время существует множество языков, и у каждого из них свои особенности.
Можно воспользоваться различными способами - по синтаксису, возможностям, функциям и т.д. Для родственных языков программирования задача упрощается. В случае принципиально различных языков, можно воспользоваться сравнением по функциям. При таком сравнении, пишут несколько программ для решения набора задач на каждом из языков, далее подвергаются сравнению получившиеся программы. В зависимости от цели, сравнению может быть подвергнут синтаксис, скорость, размер или же для показа сходства/разницы в подходах для решения задачи, а так же для демонстрации областей применения определённого языка программирования. Есть несколько критериев, на основе которых можно осуществить оценку синтаксиса сравниваемых языков программирования.
1.Целостность. Отсутствие целостности делает его более трудным для изучения и повышает вероятность ошибок в программах на этом языке.
2.Избыточность конструкций. Язык с избыточностью или частично перекрывающие друг друга конструкции, позволяет добиться одной цели различными способами. Избыточность ведет к появлению различных стилей программирования при использовании одного и того же языка - различные алгоритмы используемые программистами для написания могут давать один и тот же результат.
3.Выразительность. Правильно написанная программа отражает лежащий в ее основе алгоритм. Чем выразительнее язык, тем легче решать стоящую задачу.
4.Многословие и безопасность. Согласно неформальному правилу, коротких одностраничных программ: чем короче код, тем меньше ошибок в нём можно совершить, к тому же длинные программы менее удобны при чтении и отладке. Многословный язык приводит к тому, что записанный короткий алгоритм превращается в длинный листинг программы. Необходимо заметить, что использование «шифрограммы» немногословного языка также нежелательно.
Правильность написания легко проверяется трансляторами языка программирования. Диагностируемые ими различные ошибки в синтаксисе это первый барьер на пути отладки при написании и вводе программы. В кратком языке программирования, без избыточности конструкций, очень трудно выявить множество самых различных ошибок, поскольку программы являются корректными с точки зрения синтаксиса этого языка программирования.
Краткое сравнение синтаксиса C, C++ и Python.
Пример игры написанной на языке Python 3.
print(‘Поиграем в очко?’)
count = 0
while True:
choice = input(‘Будете брать карту? y/n\n’)
if choice == ‘y’:
current = koloda.pop()
print(‘Вам попалась карта достоинством %d’ %current)
count += current
if count > 21:
print(‘Извините, но вы проиграли’)
break
elif count == 21:
print(‘Поздравляю, вы набрали 21!’)
break
else:
print(‘У вас %d очков.’ %count)
elif choice == ‘n’:
print(‘У вас %d очков и вы закончили игру.’ %count)
break
print(‘До новых встреч!’)
Пример программы написанной на C,C++. Языки C и C++ являются род-ственными, поэтому данная программа одинакова для обоих языков.
#pragma argsused
int main(int argc, char* argv)
{float x, y;
cout<<«vvedite x»;
cin>>x;
cout<<«vvedite y»;
cin>>y;
if ((x*x+y*y<=4)&&(x*x/9+y*y<=1))
cout<<«prinadlezhit»;
else cout<<«ne prinadlezhit»;
getch();
return 0;}
Существует два основных уровня языков программирования: высокого и низкого. Язык низкого уровня – язык, созданный для использования с определённым типом процессора и учётом особенности его архитектуры, иначе говоря, близок к машинному коду. Низкоуровневые языки не похожи на привычный язык людей. Длинные программы на них пишутся редко, зато будут работать быстро, в малом объеме памяти с минимумом ошибок. Чем ниже уровень языка, то есть ближе к машинному коду, тем меньше и конкретнее задачи, каждой команды. В изучении и применении заметно проще языки высокого уровня. Написанные с их помощью программы, используются на ПК с любой платформой, при наличии транслятора данного языка в машинный код.
Эти языки никак не учитывают свойства процессора и не предоставляют прямого обращения к нему. Конешно это ограничивает возможности программистов, но уменьшает вероятность совершения ошибки. На высокоуровневом языке операций придёться проделать намного больше для выполнения необходимой задачи. С их появлением программисты получили возможность больше времени уделять решению конкретной проблемы, не отвлекаясь на вопросы организации процессора. Все современные языки программирования можно разделить по классам, типам и специализации. Часто случается так, что один язык или несколько могут относится к разным категориям. Для сравнения выбраны C, C++ и Python. У каждого есть достоинства и недостатки, одно и то же решение для поставленной задачи может быть реализовано различными способами даже в пределах одного языка. Что же касается сравнения, C и Python являются объектно-ориентированными и обобщёнными, C не относится в силу своей упрощённости. По типизации данных C и C++ относятся к одной группе статически-явной, как родственные языки. Python относится к динамической типизации данных.
Ключевым моментом для программиста служит выбор компилятора-интерпретатора: главный элемент любого языка, позволяющий перевести строки символов в код работоспособной программы. Исходя из краткой сравнительной характеристики можно сделать вывод, что для начинающих программистов проще и лучше начать изучение C, нежели углублятся в изучение низкоуровнего ас-семблера или Python, так как язык C/C++ можно считать основным базовым в современном программировании. Он позволяет писать графически оформленные программы или просто консольные версии приложений не вдаваясь в подробное изучение архитектуры процессоров. Python или ассемблер не настолько гибкие и лояльные к начинающему программисту, поэтому при начальном изучении возникают трудности в виде ошибок которые не сразу заметны.
