Министерство образования и наук Челябинской области ГБОУ «Копейский политехнический колледж имени С.В. Хохрякова» Программирование Исследовательский проект Выполнили: Руководитель: Копейск, 2023 Оглавление Введение………………………………………………………………3 1. Глава 1 Понятие о языках программирования………………………4 1.1 Что такое программирование………………………………4 1.2 История создания программирования……………………..5 2. Глава 2 Обзор современных языков программирования……………8 2.1 СИ (С) и его разновидности…………………………………8 2.2 Pascal…………………………………………………………..8 2.3 Java…………………………………………………………….9 2.3 Python…………………………………………………………11 Заключение………………………………………………………………12 Библиография……………………………………………………………14 Введение На современном невозможно представить этапе развития какого-либо компьютерных технологий высококвалифицированного специалиста, не владеющего информационными навыками, поскольку деятельность любого субъекта в значительной степени зависит от уровня владения информации, а также способности эффективно ее использовать. Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен уметь получать, обрабатывать и использовать информацию, прежде всего, с помощью компьютеров, а также телекоммуникаций и других новейших средств связи, в том числе и уметь обращаться с языками программирования. Мы хотим рассказать о языках программирования. Актуальность работы: на сегодняшний день жизнь человека невозможна без компьютерной техники. Современные гаджеты не способны выполнять свою функцию без заложенных в них программ, написанных на специальном языке. С развитием мира и появлением компьютерной техники возникла потребность в создании языков, помогающих развитию программирования. Цель исследования- выяснить, как люди совершенствовали языки программирования, какие языки на данный момент являются самыми актуальными. Задачи: Изучить литературу и интернет-источники по данной теме. Проанализировать понятие «языки программирование». Рассмотреть историю создания языков программирования. Ознакомление с основными языками программирования. Объект исследования– компьютерные технологии. Предмет исследования –языки программирования. Гипотеза –мы предполагаем, что с усовершенствованием старых и созданием новых языков программирования людям стало легче работать, а программирование стало не таким уж и сложным. Глава 1 Понятие о языках программирования 1.1 Что такое программирование Программирование – это процесс написания инструкций (кода), которые компьютер может понять и выполнить для выполнения конкретной задачи или достижения желаемого результата. Разработка программного обеспечения – это более широкий процесс проектирования, создания, тестирования и обслуживания программного обеспечения. Он включает в себя программирование, а также другие действия, такие тестирование, как отладку анализ и требований, обслуживание. проектирование Разработчики системы, программного обеспечения работают как часть команды, чтобы создавать программное обеспечение, отвечающее потребностям пользователей и клиентов, и обеспечивать его надежность, эффективность и безопасность. Цель разработки программного обеспечения – создать программное обеспечение, которое решает конкретную проблему, предоставляет конкретную услугу или улучшает конкретный процесс. Вот несколько интересных фактов о программировании: 1. Первая компьютерная программа была написана Адой Лавлейс в середине 1800-х годов для аналитической машины Чарльза Бэббиджа. 2. Первым в мире программистом была женщина Ада Лавлейс. 3. Первым языком программирования высокого уровня был FORTRAN, созданный в 1950-х годах компанией IBM. 4. Первый в мире компьютерный вирус под названием «Creeper» был создан в начале 1970-х годов. 5. «Привет, мир!» Программа, которая часто используется в качестве введения в программирование для начинающих, восходит к 1974 году. 6. Первая видеоигра«Spacewar», была создана учеными из Массачусетского технологического института в 1962 году. 7. Концепция объектно-ориентированного программирования была впервые представлена в 1960-х годах, но не получила широкого распространения до 1980-х годов. 8. Python, один из самых популярных сегодня языков программирования, был создан Гвидо ван Россумом в конце 1980-х годов. 9. Первая версия веб-браузера, получившая название WorldWideWeb, была создана Тимом Бернерсом-Ли в 1990 году 10.Первый смартфон, IBM Simon, был представлен в 1993 году и обладал базовыми возможностями программирования. 1.2 ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЕ В 1830 году Чарльз Беббидж начал работу над «Машиной для исчисления разностей». Это аналитическое устройство и стало прототипом компьютеров. Ученый был профессором математики в Кэмбриджском университете. Реализовать в то время такие разработки было не просто. В теории англичанин изложил многие идеи, которые были применены позже при создании ЭВМ и принципов их работы. Управление машинами с помощью программ – это тоже предложение Чарльза. Вместе с ним работала Ада Лавлейс – дочь знаменитого британского поэта Байрона. Эта женщина вошла в историю как первый программист. Ей принадлежат идея применения в работе с устройством двоичной системы счисления и основные принципы программирования. Ада ввела в науку многие термины, которые применяются и сейчас. Самые первые языки основывались на ее разработках. Первые компьютеры Машина Беббиджа получила второе рождение в конце 19 века. Его идеи были реализованы американцем Г. Холлеритом. Для работы устройства он впервые применил электричество. С помощью созданного счетноаналитического устройства ученым были успешно обработаны данные переписи населения. Позже он основал фирму, выпускающую перфокарты и вычислительные аппараты. Большой вклад в развитие техники внес А.Тьюринг. Он ввел и обосновал понятие алгоритма и предложил теорию создания ЭВМ. Первый компьютер был изобретен в Гарварде под руководством профессора Айкена. Он носил название «МАРК-1». Устройство было собрано по заказу ВВС Соединенных Штатов. На то время у ученых появилась возможность использовать в разработках электронные и электрические детали. Поэтому изобретение уже было не механической машиной, а электромеханической. Оно был огромных размеров и занимало отдельное помещение в университете. Прогресс не стоял на месте: появился Эниак – первая электронная ЭВМ. Немного позже англичанами было изобретено оборудование, оснащенное запоминающим устройством – EDSAC. Многие именно эти аппараты называют первыми компьютерами, считая «МАРК-1» просто мощной вычислительно-аналитической машиной. Как и для чего разрабатывались разные языки программирования? Развитие техники дало толчок появлению новой отрасли прикладной математики – программированию. Первые программы записывались вручную на перфокартах. Коды проставлялись на них при помощи проколов в определенных местах. В записи использовались «ноли» и «единицы», так как машины других обозначений тогда не понимали. Составление программы таким образом – процесс трудоемкий. Перфокарт с командами для одной задачи требовалось множество. К тому же, программист был обязан знать всю бинарную таблицу кодов. Для упрощения задач в 50-х годах прошлого века человечество принялось разрабатывать специальные языки. Один из первых –Ассемблер. С его появлением программисту уже не нужно было знать кучу двоичных кодов. Теперь было достаточно запомнить символичные термины, что оказалось гораздо проще. Фортран - еще один язык, появившийся в то время. Он с успехом применяется в современной среде разработок, относясь к высокоуровневым языкам. Используется в основном для научных вычислений. По ходу расширения задач, выполняемых компьютерами, стали появляться более узконаправленные языки: для работы с текстами, графикой, экономическими документами и т.д. Так, с появлением и развитием интернета ЭВМ перестали быть машинами только для обработки и хранения информации. Необходимость объединения компьютеров в сети и предоставления людям удаленного доступа к ресурсам стала толчком к созданию новых кодов. Паскаль – еще один известный высокоуровневый язык. Он появился в рамках конкурса 1968 года. Разработчик - Н. Вирт. Победителем он не стал, зато язык известен многим и до сих пор находит применение. Изначально он был задуман специально для обучения студентов. Творение Вирта объединяло множество мощных и эффективных методов обработки информации. Как ни странно, победитель конкурса – язык «Алгол-68» не получил дальнейшего развития и популярности. Паскаль же напротив развивался и применялся для выполнения многих задач. Еще один из высших языков, применяемых для обучения – Бейсик. Наравне с языками разрабатывались специальные программы для перевода команд в двоичный код, понятный машине. Дальнейшее развитие программирования становилось все стремительнее и разнообразнее. Оказалось, практически невозможным создание единого универсального языка: только специально разработанный метод для реализации определенных типовых действий позволяет достичь наилучших результатов. Бурное развитие IT-технологий ставит все новые задачи. Наравне с классическим программированием применяется модульное с использованием в работе парадигм. За короткий период, от появления первых языков до настоящего времени, разработано очень много методов взаимодействия с компьютерами. Глава 2 Обзор современных языков программирования 2.1 Си Язык программирования программирования, который программистов, благодаря программирования высокого Си завоевал – универсальный особую популярность сочетанию возможностей и уровней. низкого язык у языков Большинство программистов предпочитают использовать язык Си для серьезных разработок потому, что их привлекают такие особенности языка, как свобода выражения мыслей, мобильность и чрезвычайнаядоступность.Язык Си даёт возможность программисту осуществлять непосредственный доступ к ячейкам памяти и регистрам компьютера, требуя при этом знания особенностей функционирования ЭВМ. В этом Си схож с языком низкого уровня — ассемблером, хотя на самом деле он представляет собой гораздо более мощное средство решения трудных задач и создания сложных программных систем. Язык Си был разработан американцем Деннисом Ритчи в исследовательском центре Computer Science Research Center of Bell Laboratories корпорации AT&T в 1972 г. Первоначальная реализация Си была выполнена на ЭВМ PDP-11 фирмы DEC для создания операционной системы UNIX. Позже он был перенесен в среду многих операционных систем и существует независимо от любой из них. Программы, написанные на языке Си, как правило, можно перенести в любую другую операционную систему или на другой компьютер либо с минимальными изменениями, либо вовсе без них. 2.2 Pascal Язык Pascal стал одним из первых языков программирования такого типа. Это связано с тем, что в 60-70 годах прошлого века сложность вычислений на компьютерах достигла уровня, при котором написание программ на неструктурированных языках стало неудобным и трудоемким. Кроме того, программы без структуры (так называемый «спагетти-код») было сложно читать, анализировать и тестировать, что приводило к большому количеству ошибок. По словам самого Никлауса Вирта, созданный им язык позволяет обучать студентов не просто программированию, а написанию простого и понятного кода. История языка программирования Pascal начинается с его разработчика, швейцарского ученого Никлауса Вирта. Вирт был одним из выдающихся информатиков своего времени и создателем многих языков программирования. В конце 60-х годов он принимал участие в разработке стандарта языка Алгол-68. Он использовал часть своих идей из этой работы при создании языка Pascal. Название новому языку Вирт дал в честь французского ученого, механика и изобретателя Блеза Паскаля, который разработал одно из первых механических счетных устройств - арифмометр. Главной целью Вирта было создание удобного инструмента для обучения студентов структурному программированию. Благодаря интуитивно понятному синтаксису Pascal даже новичок-любитель способен написать четкий и понятный код. 2.3 Java На сегодняшний момент язык Java является одним из самых распространенных и популярных языков программирования. Первая версия языка появилась еще в 1996 году в недрах компании Sun Microsystems, впоследствии поглощенной компанией Oracle. Java задумывался как универсальный язык программирования, который можно применять для различного рода задач. И к настоящему времени язык Java проделал большой путь, было издано множество различных версий. Текущей версией является Java 21, которая вышла в сентябре 2023 года. А Java превратилась из просто универсального языка в целую платформу и экосистему, которая объединяет различные технологии, используемые для целого ряда задач: от создания десктопных приложений до написания крупных веб-порталов и сервисов. Кроме того, язык Java активно применяется для создания программного обеспечения для множества устройств: обычных ПК, планшетов, смартфонов и мобильных телефонов и даже бытовой техники. Достаточно вспомнить популярность мобильной ОС Android, большинство программ для которой пишутся именно на Java. Особенности Java Ключевой особенностью языка Java является то, что его код сначала транслируется в специальный байт-код, независимый от платформы. А затем этот байт-код выполняется виртуальной машиной JVM (Java Virtual Machine). В этом плане Java отличается от стандартных интерпретируемых языков как PHP или Perl, код которых сразу же выполняется интерпретатором. В то же время Java не является и чисто компилируемым языком, как С или С++. Подобная архитектура обеспечивает кроссплатформенность и аппаратную переносимость программ на Java, благодаря чему подобные программы без перекомпиляции могут выполняться на различных платформах – Windows, Linux, Mac OS и т.д. Для каждой из платформ может быть своя реализация виртуальной машины JVM, но каждая из них может выполнять один и тот же код. Java является языком с Си-подобным синтаксисом и близок в этом отношении к C/C++ и C#. Поэтому, если вы знакомы с одним из этих языков, то овладеть Java будет легче. Еще одной ключевой особенностью Java является то, что она поддерживает автоматическую сборку мусора. А это значит, что вам не надо освобождать вручную память от ранее использовавшихся объектов, как в С++, так как сборщик мусора это сделает автоматически за вас. Java является объектно-ориентированным языком. Он поддерживает полиморфизм, наследование, статическую типизацию. Объектно- ориентированный подход позволяет решить задачи по построению крупных, но в тоже время гибких, масштабируемых и расширяемых приложений. 2.4 Python Python представляет популярный высокоуровневый язык программирования, который предназначен для создания приложений различных типов. Это и веб-приложения, и игры, и настольные программы, и работа с базами данных. Довольно большое распространение питон получил в области машинного обучения и исследований искусственного интеллекта.Впервые язык Python был анонсирован в 1991 году голландским разработчиком Гвидо Ван Россумом. С тех пор данный язык проделал большой путь развития. В 2000 году была издана версия 2.0, а в 2008 году версия 3.0. Несмотря на вроде такие большие промежутки между версиями постоянно выходят подверсии. Так, текущей актуальной версией на момент написания данного материала является 3.12, которая вышла в октябре 2023 года. Основные особенности языка программирования Python: Скриптовый язык. Код программ определяется в виде скриптов. Поддержка самых различных парадигм программирования, в том числе объектно-ориентированной и функциональной парадигм. Интерпретация программ. Для работы со скриптами необходим интерпретатор, который запускает и выполняет скрипт.Выполнение программы на Python выглядит следующим образом. Сначала мы пишим в текстовом редакторе скрипт с набором выражений на данном языке программирования. Передаем этот скрипт на выполнение интерпретатору. Интерпретатор транслирует код в промежуточный байткод, а затем виртуальная машина переводит полученный байткод в набор инструкций, которые выполняются операционной системой.Здесь стоит отметить, что хотя формально трансляция интерпретатором исходного кода в байткод и перевод байткода виртуальной машиной в набор машинных команд представляют два разных процесса, интерпретаторе. но фактически они объединены в самом Портативность и платформонезависимость. Не имеет значения, какая у нас операционная система – Windows, Mac OS, Linux, нам достаточно написать скрипт, который будет запускаться на всех этих ОС при наличии интерпретатора. Автоматическое управление памяти. Динамическая типизация. Python - очень простой язык программирования, он имеет лаконичный и в то же время довольно простой и понятный синтаксис. Соответственно его легко изучать, и, собственно, это одна из причин, по которой он является одним из самых популярных языков программирования именно для обучения. В частности, в 2014 году он был признан самым популярным языком программирования для обучения в США. Python также популярен не только в сфере обучения, но в написании конкретных программ в том числе коммерческого характера. В немалой степени поэтому для этого языка написано множество библиотек, которые мы можем использовать.Кроме того, у данного языка программирования очень большое сообщество программистов, в интернете можно найти по данному языку множество полезных материалов, примеров, получить квалифицированную помощь специалистов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изобретение языков программирования высшего уровня, а также их постоянное совершенствование и развитие, позволило человеку не только общаться с машиной и понимать ее, но использовать ЭВМ для сложнейших расчетов в области самолетостроения, ракетостроения, медицины и даже экономики. На сегодняшний день любое среднее и крупное предприятие имеет в своем штате группу программистов, обладающих знаниями программирования различными языками, которые редактируют, изменяют и модифицируют программы, используемые сотрудниками предприятия. Это говорит о том, что на рынке труда пользуются спросом обладающие знаниями и опытом работы с различными языками программирования люди. То есть, мы доказали, что с усовершенствованием старых и созданием новых языков программирования людям стало легче работать, а программирование стало не таким сложным- гипотеза подтверждена! В данном проекте мною были рассмотрены самые распространенные языки программирования, такие как: Java, Pascal,Python,которые используются для научных вычислений, для обучения программированию начинающих программистов. Несмотря на то, что современный уровень развития языков программирования является довольно высоким, тенденция их развития, а также развития информационных технологий в целом, складывается таким образом, что можно предположить, что в ближайшем будущем, человеческие познания в этой сфере помогут произвести на свет языки, умеющие принимать, обрабатывать и передавать информацию в виде мысли, слова, звука или жеста. Библиография 1. Лутц М. Изучаем Python, 4-е издание. – Пер. с англ. – СПб.: СимволПлюс, 2011. – 1280 с. 2. Златопольский Д.М. Основы программирования на языке Python. – М.: ДМК Пресс, 2017. – 284 с. 3. Лутц М. Программирование на Python, том I, 4-е издание. – Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2011. – 992 с. 4. Лутц М. Программирование на Python, том II, 4-е издание. – Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2011. – 992 с. 5. Гэддис Т. Начинаем программировать на Python. – 4-е изд.: Пер. с англ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2019. – 768 с. 6. Лучано Рамальо Python. К вершинам мастерства. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 768 с. 7. Свейгарт, Эл. Автоматизация рутиных задач с помощью Python: практическое руководство для начинающих. Пер. с англ. — М.: Вильямc, 2016. – 592 с. 8. Рейтц К., Шлюссер Т. Автостопом по Python. – СПб.: Питер, 2017. – 336 с.: ил. – (Серия «Бестселлеры O’Reilly»). 9. Любанович Билл Простой Python. Современный стиль программирования. – СПб.: Питер, 2016. – 480 с.: – (Серия «БестсепперыO’Reilly»). 10.Федоров, Д. Ю. Программирование на языке высокого уровня Python : учебное пособие для прикладного бакалавриата / Д. Ю. Федоров. – 2-е изд., перераб. 11.Шелудько, В. М. Основы программирования на языке высокого уровня Python: учебное пособие / В. М. Шелудько. – Ростов-на-Дону, Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. – 146 c. – ISBN 978-5-9275-2649-9. – Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. – URL: http://www.iprbookshop.ru/87461.html (дата обращения: 13.02.2020). – Режим доступа: для авторизир. пользователей 12.Шелудько, В. М. Язык программирования высокого уровня Python. Функции, структуры данных, дополнительные модули: учебное пособие / В. М. Шелудько. 13.Доусон М. Программируем на Python. – СПб.: Питер, 2014. – 416 с. 14.Прохоренок Н.А. Python 3 и PyQt. Разработка приложений. – СПб.: БХВПетербург, 2012. – 704 с. 15.Пилгрим Марк. Погружение в Python 3 (Diveinto Python 3 на русском) 16.Прохоренок Н.А. Самое необходимое. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011. — 416 с.
