AlegsaOnline.com

Programavimo kalba: apibrėžimas, tipai ir pavyzdžiai

Sužinokite, kas yra programavimo kalba, pagrindiniai tipai (aukšto/žemo lygio, deklaratyvinė, imperatyvinė, funkcinė, objektinė) ir praktiniai pavyzdžiai su kodo fragmentais.

Autorius: Leandro Alegsa Sukūrimo data: 2021 m. gegužės 17 d. Paskutinis atnaujinimas: 2025 m. rugsėjo 19 d.

en.wikipedia.org · CC BY-SA 3.0

Turinys

· 1 Programavimo kalbų tipai

o 1.1 Aukšto ir žemo lygio

o 1.2 Deklaratyvinis ir imperatyvinis programavimas

o 1.3 Funkcinis ir procedūrinis

o 1.4.

o 1.5 Objektinis

o 1.6 Į srautą orientuotas

· 2 taisyklės

· 3 Objektinis programavimas

· 4 pavyzdžiai

o 4.1 "Visual Basic" pavyzdys

o 4.2 "Python" pavyzdys

o 4.3 C# pavyzdys

o 4.4 "Haskell" pavyzdys

· 5 Susiję puslapiai

Programavimo kalba - tai tam tikra rašytinė kalba, kuria kompiuteriams nurodoma, ką daryti, kad jie veiktų. Programavimo kalbos naudojamos visoms kompiuterių programoms ir kompiuterių programinei įrangai kurti. Programavimo kalba - tai tarsi instrukcijų rinkinys, kuriuo kompiuteris vadovaujasi, norėdamas ką nors padaryti.

Programuotojas programavimo kalba rašo pirminio kodo tekstą, kad sukurtų programas. Paprastai programavimo kalboje kai kurioms komandoms pavadinti naudojami tikri žodžiai, kad žmogui būtų lengviau skaityti. Daugelyje programavimo kalbų, kaip ir įprastoje kalboje, naudojami skyrybos ženklai. Daugelis programų dabar yra "sukompiliuotos". Tai reiškia, kad kompiuteris pirminį kodą išverčia į kitą kalbą (pvz., asemblerio kalbą arba mašinų kalbą), kuri yra daug greitesnė ir lengvesnė kompiuteriui, bet daug sunkiau suprantama žmogui.

Kompiuterių programas reikia rašyti labai kruopščiai. Jei programuotojas padaro klaidų arba programa bando daryti tai, ko programuotojas nesuplanavo, programa gali "sugesti" arba nustoti veikti. Kai programoje kyla problemų dėl to, kaip buvo parašytas kodas, tai vadinama "klaida". Labai maža klaida gali sukelti labai didelę problemą.

Programavimo kalbų tipai

Programavimo kalbos skirstomos pagal įvairius požymius: abstrakcijos lygį, paradigmas (kaip sprendžiamos užduotys), vykdymo modelį ir pan. Žemiau pateikiami pagrindiniai tipai ir trumpi paaiškinimai.

Aukšto ir žemo lygio

Aukšto lygio kalbos (pvz., Python, Java, C#) yra artimesnės žmonių kalbai. Jos suteikia daug abstrakcijų (automatinius atminties valdymus, bibliotekas, aukšto lygio duomenų struktūras), todėl programavimas vyksta greičiau ir lengviau. Tačiau aukšto lygio kalbos gali turėti papildomą sąnaudų sluoksnį vykdymo greičiui.

Žemo lygio kalbos (pvz., asemblerio kalba, mašinų kalba) dirba arti aparatūros. Jos leidžia tiksliai kontroliuoti atmintį ir procesoriaus instrukcijas, todėl naudojamos ten, kur reikalingas didžiausias efektyvumas arba prieiga prie aparatinės įrangos.

Deklaratyvinis ir imperatyvinis programavimas

Imperatyvinis programavimas nurodo kompiuteriui veiksmų seką: kaip pasiekti rezultatą (pvz., C, Java, Python naudojant procedūras). Tai tarsi duoti žingsnis po žingsnio receptą.

Deklaratyvinis programavimas aprašo, ką norima gauti, neįvardijant visų vykdymo žingsnių (pvz., SQL duomenų užklausos, kai kurios funkcijos logikos programavimo kalbos). Nagų programavimo pavyzdys — funkcinės arba loginės kalbos, kuriose akcentuojama, ką reikia išreikšti, o ne kaip.

Funkcinis ir procedūrinis

Funkcinis programavimas (pvz., Haskell, dalis Scala ar Elixir) remiasi matematinėmis funkcijomis, vengia pokyčių ir šalutinių efektų. Tai palengvina kodo testavimą ir lygiagrečiavimą.

Procedūrinis programavimas (pvz., C, senesnis Pascal) organizuoja kodą į procedūras arba funkcijas, kurios vykdo veiksmus ir modifikuoja duomenis. Tai yra paprasta ir intuityvu daugeliui užduočių.

Objektinis

Objektinis programavimas (OOP) pabrėžia duomenų (objektų) ir juos valdančių metodų jungimą. Pagrindinės idėjos: klasės, objektai, įpėdinystė, inkapsuliacija ir polimorfizmas. OOP padeda modeliuoti sudėtingas sistemas ir dalintis funkcionalumu tarp skirtingų programos dalių. Tipiniai OOP pavyzdžiai: Java, C#, C++.

Į srautą orientuotas

Šis tipas apima paradigmas, kuriose programa apdorojama kaip duomenų srautų grandinė arba kaip reakcija į įvykius. Tai gali būti reaktyvus / srautinis programavimas (pvz., Rx bibliotekos, duomenų srautai), arba įvykių valdomas modelis (event-driven) GUI ir serverinėse programose. Tokios sistemos pritaikytos asinchroniškam, nuolatiniam duomenų apdorojimui.

Taisyklės (sintaksė ir semantika)

Kiekviena kalba turi savo sintaksę (taisykles, kaip rašyti kodą) ir semantiką (ką tas kodas reiškia). Sintaksės klaidos (pvz., pamirštas taškas, neatidaryta skliaustelė) paprastai užkerta kelią programos kompiliavimui ar vykdymui. Semantinės klaidos reiškia, kad kodas vyksta, bet elgiasi neteisingai (pvz., neteisinga formulė). Taip pat svarbios yra stiliaus taisyklės – aiškus, nuoseklus kodas mažina klaidų tikimybę ir palengvina priežiūrą.

Objektinis programavimas – pagrindinės idėjos

Objektinis dizainas padeda struktūrizuoti programas taip, kad komponentai būtų nepriklausomi ir pakartotinai naudojami. Pagrindiniai bruožai:

Klases apibrėžia objektų tipą ir jų elgseną.
Objektai yra klasių egzemplioriai su savo būsena.
Inkapsuliacija slėpia vidinę būseną ir leidžia ją keisti tik per viešus metodus.
Įpėdinystė leidžia kurti konkretesnius tipus iš bendresnių.
Polimorfizmas leidžia skirtingiems objektams reaguoti skirtingai į tą patį metodą.

Teisingas OOP naudojimas gerina projekto aiškumą ir leidžia paprasčiau plėsti bei testuoti programinę įrangą.

Pavyzdžiai

Žemiau – paprasti kodo pavyzdžiai, iliustruojantys skirtingas kalbas ir paradigmas.

Visual Basic pavyzdys

Sub SayHello()     MsgBox "Sveikas, pasauli!" End Sub

Tai paprastas Visual Basic (VB) pavyzdys, dažnai naudojamas Windows formų programose. VB yra glaudžiai susijusi su įvykių valdymu ir greitu GUI kūrimu.

Python pavyzdys

def sveikinti(vardas):     print(f"Sveikas, {vardas}!")  sveikinti("Jonai")

Python yra aukšto lygio, interpretuojama kalba, tinkama greitam prototipavimui, duomenų analizei ir daugeliui kitų užduočių. Kodo sintaksė yra aiški ir trumpa.

C# pavyzdys

using System;  class Program {     static void Main() {         Console.WriteLine("Sveikas, pasauli!");     } }

C# dažnai naudojama kuriant verslo programas, žaidimus su Unity ir .NET ekosistemoje. Tai objektinė, tipinė kalba su stipria integracija į Microsoft platformas.

Haskell pavyzdys

main :: IO () main = putStrLn "Sveikas, pasauli!"

Haskell yra gryna funkcinė kalba, kuri skatina nekintamumą ir funkcijų suderinamumą. Ji puikiai tinka akademinėms užduotims, algoritmų raiškai ir kai kuriems pramoniniams sprendimams, ypač ten, kur svarbu formalus patikimumas.

Pastabos apie kompiliavimą ir vykdymą

Kalbos gali būti kompiliuojamos (išverčiamos į mašininį kodą arba tarpinius formatus) arba interpretuojamos (vykdomos eilutė po eilutės). Kai kurios kalbos naudoja mišrų modelį (pvz., pirmiausia kompiliuojamos į tarpinį kodą, kuris potem interpretuojamas arba vykdomas virtualioje mašinoje).

Baigiamieji patarimai

Renkantis kalbą, pagalvokite apie problemos sritį: sistemų programavimui dažnai tinka C/C++, interneto paslaugoms – Python, JavaScript ar C#, duomenų apdorojimui – Python ar R.
Mokykitės geros programavimo praktikos: aiškus kodas, testai ir versijų valdymas (pvz., Git) ženkliai sumažina klaidų.
Susipažinkite su bibliotekų ir priemonių ekosistema – ji dažnai lemia produktyvumą ir kokybišką sprendimą.

Jei norite gilintis toliau, rekomenduojama praktikuotis su mažais projektais, skaityti oficialią pasirinktų kalbų dokumentaciją ir analizuoti atvirus (open-source) projektus.

Programavimo kalbų tipai

Yra daugybė programavimo kalbų tipų. Dauguma programavimo kalbų nėra tik vieno tipo, todėl sunku kiekvienai kalbai priskirti tipą. Toliau kiekviename skyriuje pateikiami kiekvieno tipo pavyzdžiai, nes jie yra geriausiai žinomi to tipo pavyzdžiai.

Aukšto lygio ir žemo lygio

Šiame skyriuje reikia daugiau informacijos. (2018 m. rugpjūčio mėn.)

Aukšto lygio programavimo kalbos reikalauja mažiau žinių apie aparatinę įrangą, palyginti su žemo lygio programavimo kalbomis. Aukšto lygio programavimo kalboms reikalingas interpretatorius, kad būtų galima konvertuoti pradinį kodą į žemo lygio programavimo kalbas.

Deklaratyvinis ir imperatyvinis programavimas

Deklaratyvinės programavimo kalbos aprašo "problemą", bet paprastai nenurodo, kaip problema turėtų būti sprendžiama. Problemos aprašyme naudojama logika, o problemos "sprendimas" dažnai atrodo kaip automatinis loginių aksiomų sistemos įrodymas. Tokių programavimo kalbų pavyzdžiai yra Prolog, XSLT, LISP ir SQL.

Imperatyviosios programavimo kalbos aprašo būsenos pokyčių sistemą. Pradžioje programa yra tam tikros būsenos, o kompiuteriui pateikiami veiksmai, kuriuos jis turi atlikti, kad atliktų tam tikrą veiksmą. Atlikus veiksmus programa "pakeičia būseną".

Apskritai deklaratyviosios programavimo kalbos yra saugesnės ir trumpesnės. Imperatyviosios programavimo kalbos yra labiau paplitusios, nes jas lengviau naudoti.

Funkcinis ir procedūrinis

Funkcinis programavimas į programavimą žiūri kaip į matematikos funkciją. Programa gauna įvesties duomenis ir tam tikrą informaciją ir naudoja šią informaciją išvesties rezultatams sukurti. Ji neturės tarpinės būsenos, taip pat nekeis dalykų, kurie nesusiję su skaičiavimu.

Procedūrinėse programose nurodomi arba aprašomi žingsnių ar būsenos pokyčių rinkiniai.

Kaminiu paremtas

Sukaupimu pagrįstos kalbos į kai kurias programos atminties dalis žiūri kaip į kortų krūvą. Yra labai nedaug dalykų, kuriuos galima atlikti naudojant steką. Duomenų elementas gali būti dedamas į kamino viršų. Ši operacija paprastai vadinama "push" (stumti). Duomenų elementas gali būti pašalintas iš steko viršaus. Ši operacija vadinama "pop". Į steko viršuje esantį elementą galima pažvelgti jo nepašalinus. Ši operacija vadinama "peek".

Jei programa parašyta taip: "push 5; push 3; add; pop;", ji į steko viršų įrašys 5, ant 5 įrašys 3, sudės dvi viršutines reikšmes (3 + 5 = 8), 3 ir 5 pakeis 8 ir išspausdins viršų (8). Programavimo kalbų, kurios remiasi stekų principu, pavyzdžiai yra Postscript ir Forth kalbos.

Į objektus orientuotas

Objektinio programavimo kalbose duomenys ir funkcijos, kurios keičia duomenis, sudaro vieną visumą. Šis vienetas vadinamas "objektu". Objektai gali sąveikauti tarpusavyje ir keisti kito objekto duomenis. Tai paprastai vadinama inkapsuliavimu arba informacijos slėpimu. Dauguma šiuolaikinių programavimo kalbų yra objektinės arba bent jau leidžia tokį programavimo stilių. Tokių kalbų pavyzdžiai yra Java, Python, Ruby, C++, C# ir kitos C kalbos.

Į srautą orientuotas

Į srautą orientuotame programavime programavimas suvokiamas kaip skirtingų komponentų sujungimas. Šie komponentai siunčia pranešimus pirmyn ir atgal. Vienas komponentas gali būti skirtingų "programų" dalis, jo nereikia keisti iš vidaus.

Taisyklės

Kiekviena programavimo kalba turi taisykles, ką ji gali ir ko negali daryti. Šios taisyklės apima:

Teisingi skaičiai (skaičių rūšys ir kiek dideli ar maži gali būti skaičiai)
Žodžiai (rezervuoti žodžiai, jautrumas didžiosioms raidėms)
Programavimo kalbos galimybių apribojimai

Dauguma kalbų turi oficialius standartus, kuriuose apibrėžiamos taisyklės, kaip rašyti pradinį kodą. Kai kurios programavimo kalbos turi du ar daugiau standartų. Taip gali atsitikti, kai naujas standartas pakeičia senąjį. Pavyzdžiui, 1993 m. "Perl 5" standartas pakeitė "Perl 4". Taip gali atsitikti, nes du žmonės vienu metu sukūrė du standartus. Pavyzdžiui, yra keli APL standartai.

Objektinis programavimas

Į objektus orientuotas programavimas (kartais sutrumpintai vadinamas OOP) - tai programavimo forma, kai visos programos dalys yra objektai. Objektai yra tos pačios struktūros atminties dalys, kurias galima naudoti vėl ir vėl. Banko sąskaita, bitų žemėlapis arba vaizdo žaidimo herojus - visi jie gali būti programos objektai. Objektus sudaro savybės (objekte saugoma informacija) ir metodai, t. y. veiksmai, kuriuos objektas gali atlikti. Šuns objektas gali turėti tokias savybes kaip aukštis ir plaukų spalva. Jo metodai gali būti šie: bark() ir wagTail().

Visi objektai kuriami iš šablonų, vadinamų klasėmis. Klasę galite įsivaizduoti kaip formą, iš kurios gaminami objektai. Klasė apibrėžia visas savybes ir metodus, kuriuos turės jos objektai. Iš klasės sukurti objektai vadinami klasės egzemplioriais. Klasė gali išplėsti kitą klasę, o tai reiškia, kad ji perima visas klasės savybes ir metodus, bet gali pridėti ir savų.

Štai pavyzdys, kaip gali atrodyti klasė programavimo kalboje:

class Dog extends Mammal{ //Šios savybės: String breed = "Collie" String type = "Herding Dog" //Šie yra metodai void wagTail(){ //Daryk kai kuriuos šunimis } void bark(){ //Daryk čia lojimą } }

Atkreipkite dėmesį, kad šuns klasė išplečia žinduolių klasę, todėl visi šunys turės žinduolių savybes, pavyzdžiui, plaukų ilgį, ir metodus, pavyzdžiui, valgyti() arba miegoti().

Objektinis programavimas naudojamas daugelyje populiariausių šiuolaikinių programavimo kalbų, pavyzdžiui, "Java", "C#", "Objective-C", "C++", "Python", "Ruby", "Javascript" ir "ActionScript".

Pavyzdžiai

"Visual Basic" pavyzdys

Pateikiame paprastą programą, parašytą "Visual Basic" kalba:

1 Dim Input 2 Input = InputBox("Kiek jums metų?? - Kodas") 3 If Not IsNumeric(Input) Then 4 MsgBox & Input & "Tai ne skaičius!" 5 ElseIf Input < 0 Then 6 MsgBox "Jūs negalite būti jaunesni nei šio amžiaus!" 7 ElseIf Input > 100 Then 8 MsgBox "Tai senas!" 9 Else 10 MsgBox "Jūs esate " & Input & " metų." 11 End If

Ši programa klausia naudotojo jo amžiaus ir atsako pagal tai, ką naudotojas įvedė. Jei naudotojas įvedė kažką, kas nėra skaičius, programa tai nurodo. Jei naudotojas įvedė skaičių, mažesnį už nulį, programa taip ir pasako. Jei naudotojas pasako, kad jis yra vyresnis nei 100 metų, programa sako "Tai senas!". Jei naudotojas įvedė teisingą amžių, programa atsako naudotojui, kiek jam yra metų.

Python pavyzdys

Pateikiame programą, kuri atlieka tą patį, ką ir pirmiau pateikta programa, tik "Python" kalba:

try: age = int(raw_input("Kiek jums metų? ")) except ValueError: print ("Tai ne skaičius!") else: if age < 0: print ("Jūs negalite būti mažesnis už nulį!") elif age > 100: print ("Tai senas!") else: print ("Jums %s metų." % age)

C# pavyzdys

Tas pats, kaip ir pirmiau pateiktoje programoje, tik C# kalba:

using System; public class Hello { public static void Main() { Console. WriteLine("Koks jūsų amžius?"); int age; if (! int. TryParse(Console. ReadLine(), out age)) Console. WriteLine("Tai ne skaičius!"); else if (age < 0) Console. WriteLine("Negali būti mažesnis už nulį!"); else if (age > 100) Console. WriteLine("Tai senas!"); else Console. WriteLine("Jums {0} metų.", age); } }

Haskell pavyzdys

Vėl tas pats, tik Haskell kalba:

import Text.Read main = do putStrLn "Koks jūsų amžius?" input <- fmap readMaybe getLine putStrLn $ case input of Just age | age < 0 -> "You cannot be less than zero!" | amžius > 100 -> "Tai senas!" | kitaip -> "Jums " ++ rodyti amžių ++ " metai." nieko -> "Tai ne skaičius!"

Susiję puslapiai

Programavimo kalbų sąrašas
Programuotojas
Kompilatorius
Kompiuterių programavimas

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra programavimo kalba?

A: Programavimo kalba yra rašytinės kalbos rūšis, kuria kompiuteriams nurodoma, ką daryti. Tai tarsi instrukcijų rinkinys, kuriuo kompiuteris vadovaujasi, norėdamas ką nors padaryti, ir paprastai kai kurioms komandoms pavadinti vartojami tikri žodžiai, kad žmonėms būtų lengviau jas suprasti.

K: Kokie yra programavimo kalbų pavyzdžiai?

A: Programavimo kalbų pavyzdžiai: Python, Ruby, Java, JavaScript, C, C++ ir C#.

K: Kaip programavimo kalba rašomos programos?

A: Programos rašomos rašant tekstą į programavimo kalbos išeities kodą. Paprastai naudojami ir skyrybos ženklai.

K.: Kas vyksta po to, kai programos parašomos programavimo kalba?

A: Parašius programas programavimo kalba, jas reikia kompiliuoti, t. y. kompiuteris pakeičia arba išverčia pradinį kodą į kitą kalbą (pvz., asemblerio arba mašinų), kurią gali perskaityti kompiuteriai, bet kurią daug sunkiau perskaityti žmonėms.

Klausimas: Kas gali nutikti, jei rašant programas padaroma klaidų?

A: Jei rašant programas padaromos klaidos arba jei programa bando daryti tai, kam ji nebuvo sukurta, ji gali nustoti veikti, ir tai vadinama sutrikimais. Kai taip atsitinka dėl to, kaip buvo parašytas kodas, tai vadinama klaida. Net mažos klaidos gali sukelti didelių problemų.

K: Kodėl kompiuterių programos turi būti kruopščiai parašytos?

A: Kompiuterių programos turi būti kruopščiai parašytos, nes net mažos klaidos gali sukelti didelių problemų ir lemti gedimus arba klaidas.