Что такое программирование и язык программирования

Зачем нужно программирование

Часто людям приходится делать что-то, а потом повторять те же действия сразу или позже. Когда человек первый раз сталкивается с задачей, то обдумывает последовательность действий для ее решения. Другими словами, человек разрабатывает алгоритм решения задачи. Придумав удачный алгоритм, человек его запоминает, и последующее выполнение похожих задач происходит уже на автомате, не думая. Когда мы действуем согласно какой-либо инструкции, не обдумывая ее смысл, то являемся просто исполнителями.

Компьютер может быть лучшим исполнителем, чем человек, хотя бы за счет высокой скорости выполнения действий. У компьютера тоже есть память. И в нее можно записать последовательность действий, то есть алгоритм, для решения той или иной задачи. Машина будет следовать заложенным в ней инструкциям раз за разом и быстро выполнять их.

Однако запрограммировать компьютер, то есть записать в него алгоритм, вложить программу действий, все равно надо. И сделать это может только человек. Человек разрабатывает последовательность действий для решения задачи и сохраняет их в памяти машины. Сам по себе компьютер ничего не понимает, он просто железо, исполняющее лишь то, что было записано в его память.

Разработка алгоритмов для решения сложных задач - трудоемкий и творческий процесс, который зачастую требует знаний из разных областей (например, математики, программирования и предметной области, для которой создается программа). Однако часто выгоды, получаемые при выполнении алгоритма с помощью компьютера, перекрывают затраты на его разработку.

Что такое компьютерная программа

Предположим, что поместить в память компьютера алгоритмы, написанные человеком на естественных языках, не проблема. Но вычислительная машина не понимает такие языки. Для нее нужны инструкции на особом языке - языке программирования. Алгоритм, описанный с помощью языка программирования, является компьютерной программой.

Языки программирования и их история

Так какой же язык понятен компьютеру, в каком виде следует вносить информацию в его память, чтобы он потом делал то, что мы хотим. Компьютер – это электронное вычислительное устройство. Вычислительное! Он работает с числами, складывает, вычитает, сравнивает. Больше ни с чем. Но как же? Ведь мы привыкли обрабатывать на компьютере не только числовую информацию, также текстовую и графическую. Поэтому нам кажется, что компьютер работает не только с числами. Фокус заключается в том, что любую информацию, в том числе текстовую и графическую можно закодировать числами. Все действия компьютер выполняет над числами. И только когда мы обращаемся к данным, эти числа определенным образом декодируются.

Первые программы для ЭВМ программисты писали именно числами. Это сложно для человека. Представьте, что все, что вы хотите сказать, нужно сказать, оперируя исключительно числами. Дело усложнялось еще тем, что компьютеры как вычислительные машины проще создавать таким образом, чтобы они считали в двоичной системе счисления. Записи программ получались слишком длинными. Для их сокращения пользовались восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления. Для записи программы с помощью чисел использовались машинные языки программирования.

Программировать работу компьютера в машинных кодах трудно, так как думать числами неестественно для человека. Мы привыкли думать словами. А что если сопоставить часто используемым группам чисел слова, а затем написать программу перевода слов в числа, понятные компьютеру. В таком случае программист сможет описать алгоритм словами, затем передать его специальной программе-переводчику - транслятору, который преобразует словесный алгоритм в машинный код, понятный компьютеру. И человеку хорошо и компьютеру понятно. От человека требовалось только создать этот самый транслятор. Первыми языками программирования, где использовались слова, были ассемблеры.

Чуть позже программисты стали замечать, что почти все программирование сводится к вводу и выводу данных, выбору той или иной ветки выполнения программы и повторению одних и тех же действий определенное количество раз. Кроме того, некоторые части программы много раз используются в ней в разных местах. Так пришли к выводу о том, что программа должна представлять собой структуру из обособленных частей. Стало развиваться структурное программирование.

Мысль не стояла на месте. Начали появляться объектно-ориентированные, логические, функциональные и другие способы программирования. Так в объектно-ориентированном программировании основной идеей стала аналогия с реальным миром, где есть объекты, имеющие свойства, умеющие что-то делать сами и подвергающиеся изменениям извне. Решение поставленной задачи при этом происходит путем взаимодействия описанных объектов.

Отметим, конкретный язык программирования может поддерживать несколько концепций, или парадигм, программирования. Например, быть структурным и объектно-ориентированным одновременно. Языков множество, парадигм на порядок меньше.