Інформація про новину
  • Переглядів: 62
  • Дата: 26-09-2021, 19:12
26-09-2021, 19:12

12. Мова та середовище програмування

Категорія: Інформатика





Попередня сторінка:  11. Сервіси для роботи з аудіо- й відеод...
Наступна сторінка:   13. Структура програми мовою Python

Зміст

1. Якими бувають мови програмування? 

2. Які засоби необхідні для виконання створених програм? 

3. Які середовища програмування використовують для створення програм?

 

ПРИГАДАЙТЕ:

способи подання алгоритму;

складові мови програмування;

складові та призначення елементів вікна навчального

середовища програмування.

ВИ ДІЗНАЄТЕСЬ:

якими бувають мови програмування;

які засоби необхідні для виконання створених програм;

які середовища програмування використовують для створення програм.

 

1. Якими бувають мови програмування?

Ви вже знаєте, що алгоритми, які орієнтовані для виконання за допомогою комп’ютера, використовують спеціальну мову програмування. Алгоритм, записаний мовою програмування, називають програмою.

Мова програмування — це система позначень для точного опису алгоритму, який потрібно виконати за допомогою комп’ютера.

Спочатку команди для комп’ ютера писали за допомогою звичайних двійкових кодів, і програма виглядала дуже громіздкою, її написання займало багато часу. Із часом такі двійкові коди замінялись певними позначеннями, більш зрозумілими для людини. При цьому створювалися правила, а з часом і програми, які автоматично здійснювали переклад так записаних програм для комп’ютера на мову машинних

кодів. На сьогодні існує понад 3000 різноманітних мов програмування: одні з них уже не використовуються, а інші, навпаки, ще й удосконалюються та дають поштовх розвитку нових мов і їхніх версій.

Мови програмування можна поділити на дві групи: мови низького рівня і мови високого рівня (мал. 12.1).

Машинна мова — набір команд, які виконуються безпосередньо центральним процесором (мал. 12.2). Працювати людині-програмісту з такою мовою важко через велику кількість команд у двійковій формі. Машинні коди були основним засобом програмування від моменту створення комп’ютерів.

До мов низького рівня належить мова асемблера (від англ. assemble — складати, компонувати). У мові асемблера використовуються символьні позначення команд, які легше зрозуміти й запам’ятати.

Програма, записана мовою програмування високого рівня, містить команди, що схожі на звичайні слова, записані англійською мовою. Наприклад, програма, записана мовою програмування Python, містить команди print — друкувати, while — поки, if — якщо тощо.

Програми, описані мовами високого рівня, дають змогу формулювати завдання для виконання на комп’ютері у звичному та зрозумілому для людини вигляді, а самі мови зробили використання комп’ютерів доступним широкому колу людей, які не є фахівцями в галузі програмування.

Розрізняють універсальні та спеціалізовані мови програмування високого рівня. Універсальні мови використовують для розв’язування різних завдань. До них відносять C++, С#, Pascal, Delphi, Java, С, Objective-C, Basic, Swift, Python, Cobol, D,Ada. Спеціалізовані мови призначені для вирішення завдань одного, максимум кількох видів завдань. Наприклад, роботи з базами даних, вебпрограмування або написання скриптів для адміністрування операційних систем. Прикладами спеціалізованих мов програмування є Visual FoxPro, РНР, Perl, VBScript, javascript, VBA в Microsoft Office та інші.

Скриптова мова (англ. scripting language) — мова програмування, розроблена для запису «сценаріїв», послідовностей операцій, які користувач може виконувати на комп’ютері. У навчальному середовищі створення та виконання алгоритмів Скретч програми створюють в області, яка має назву Скрипти, бо вони власне реалізують сценарій подій, що мають відбутися з об’єктом-виконавцем.

За технологією програмування розрізняють (мал. 12.3):

• процедурні мови — програма складається з набору підзадач (процедур), які реалізують завдання;

• об’єктно-орієнтовані — головними елементами алгоритму є клас — новий тип даних, що розширює мову, та об’єкт, що має властивості й методи — дії, які виконуються об’єктом;

• декларативні — мови створення програм зі штучним інтелектом;

• мова скриптів (мова сценаріїв) — мова, розроблена для запису «сценаріїв», послідовностей команд, які користувач може виконувати на комп’ютері.

Вправа 1. Рейтинг мов програмування.

Завдання. Визначте трійку найкращих мов програмування, які б ви, за порадами спеціалістів, визначили для своєї самоосвіти.

1. Відкрийте статтю про рейтинг мов програмування за версією сайту

https://dou.ua/

.

2. Проранжуйте критерії за ступенем вагомості для вас особисто:

• комерційне використання:

• мова написання програми;

• мова програмування особистого вподобання;

• мова написання робочих проектів.

3. Визначте, яку мову програмування ви вважаєте найбільш перспективною для вивчення.

4. Напишіть умотивований висновок та надішліть його електронним листом на навчальну скриньку. Яке місце серед таких мов займає мова програмування Python?

2. Які засоби необхідні для виконання створених програм?

Для перетворення команд мови програмування, яка відрізняється від машинної мови, використовують спеціальні програми — транслятори.

Транслятор (від англ. translation — переклад) — програма, яка записує команди програми, описаної деякою мовою програмування, на машинну мову.

Розрізняють два способи трансляції: компіляція та інтерпретація.

Компілятор зчитує одразу всю програму й переписує її машинним кодом або мовою асемблеру. Процес трансляції, який за такого підходу називається компіляцією, відбувається один раз, і результат перекладу зберігається в окремому файлі. Якщо код програми змінюється, її необхідно буде перекомпілювати. Скомпільована програма прив’язується до операційної системи й набору команд процесора, тому не завжди може бути перенесена та виконана на іншому комп’ютері. З іншого боку, вона є «готовою до використання» і може бути швидко виконана на тому самому або аналогічному комп’ютері: з точки зору користувача — просто клацнути на ім’я виконуваного файлу й запустити на виконання, з точки зору комп’ютера — просто «прочитати» та виконати набір команд.

Інтерпретатор зчитує вихідний код програми по одній команді й одразу намагається їх «перекладати» та виконувати. Це дає змогу

програмісту швидше перевіряти правильність виконання програми та знаходити помилки в коді. Виконання програми за застосування інтерпретатора займає трохи більше часу, оскільки кожного разу під час запуску програми на виконання відбувається аналіз коду та його перетворення із самого початку програми.

Тому для підвищення швидкодії більшість сучасних інтерпретаторів насправді працює за змішаною схемою, спочатку транслюючи вихідний код програми в деяку проміжну форму — так званий байт-код. Це дає змогу, за відсутності змін в оригінальній програмі, не перечитувати її повністю, а використовувати байт-код як «напівфабрикат» для роботи. Виконання байт-коду все одно повільніше від виконання машинного коду, але такий підхід є компромісом, що намагається поєднати переваги інтерпретації та компіляції. Такий спосіб інтерпретації використовується в мові програмування Python. Підхід із проміжною компіляцією в байт-код використовують також Java та С#.

Розробку мови Python (вимовляють «пайтон») було розпочато наприкінці 1980-х років співробітником голландського інституту CWI Гвідо ван Россумом.

Першовідкривачкою в галузі оптимізацм компіляторів та першою жінкою, яка отримала у 2006 р. найпрестижнішу в галузі інформатики премію Тюрінга, є Френсіс Аллен.

Для створення програм, редагування, пошуку помилок та їх виправлення, а також виконання програм, написаних мовою програмування, використовують середовище програмування.

Середовище програмування — це комплекс програм, що має засоби автоматизації процесів підготовки та виконання програм користувача, а саме:

• редактор текстів програм — у ньому можна створювати та редагувати текст програми;

• довідково-інформаційну систему про мову програмування та середовище;

• бібліотеки, у яких зберігаються найбільш уживані фрагменти програм або цілі програми;

• компілятор чи інтерпретатор, використання якого дає змогу швидко знайти помилку в програмі та виправити її;

• покроковий «виконавець» програми.

3. Які середовища програмування використовують для створення програм?

Розрізняють різні види середовищ програмування (мал. 12.4).

Для тієї само мови програмування може існувати декілька середовищ програмування, що підтримують різні технології програмування. Вони можуть бути встановлені на комп’ютер або реалізовані у вигляді онлайнового сервісу.

Ви вже використовували навчальне середовище Thonny для складання та виконання програм мовою Python.

Під час встановлення на комп’ютер мови програмування Python одночасно також встановлюється інтегроване середовище програмуван

ня IDLE, яке можна відкрити з Головного меню

Особливістю цього середовища є те, що під час роботи з ним використовується два вікна, в одному з яких записується та редагується текст програми, а в іншому відображається результат її виконання. Після запуску програми IDLE за замовчуванням відкривається вікно інтерактивного середовища інтерпретатора Python Shell, у якому відображається результат виконання програми та повідомлення про помилки.

Якщо в цьому вікні в меню Файл (File) обрати вказівку Новий файл (New File), то відкриється вікно редактора коду програми, в якому можна створювати, зберігати, переглядати, редагувати, запускати програму, написану мовою програмування Python. Наприклад, щоб відобразити результат обчислення значення виразу 56:8-5, достатньо у вікні редактора коду програми використати команду print (), де в дужках записати вираз із використанням знаків арифметичних операцій: + (додавання), - (віднімання), * (множення) та / (ділення). Результат виконання такого фрагмента програми після його збереження та запуску за допомогою вказівки Run буде відображено у вікні Python Shell (мал. 12.5).

Для створення та виконання програм, написаних мовою програмування Python, можна ще використовувати онлайнове середовище програмування.

Зручним для використання інтегрованим середовищем програмування, що підтримує сучасні складові мови Python, є PyCharm. Це середовище поєднує редактор для зручного введення і редагування програми, транслятор і налагоджувач помилок. Користувач має змогу використовувати статичний аналіз коду, підсвічування синтаксису та помилок, навігацію серед проектів і коду програми, відображення файлової структури проекту, швидкий перехід між файлами, класами, методами та багато іншого.

Вікно середовища складається з рядка заголовка, меню, панелі інструментів, панелі навігації, структури проекту, редактора коду програми, області виконання програми, інструментів роботи з областю виконання програми, режимів роботи середовища (мал. 12.6).

Інтегроване середовище програмування PyCharm містить набір засобів допомоги та підтримки користувача. Після завантаження середовища з’являється інформаційне вікно, у якому можна дізнатись про корисні послуги при роботі з програмою та комбінації клавіш, якими вони викликаються. Окрім цього, під час введення команди в області введення програми одразу після введення з клавіатури першої літери команди стає доступним список службових команд із підказками про їхній синтаксис (мал. 12.7).

Першою у світі програмісткою вважають Аду Лавлейс, яка заклала наукові основи програмування на обчислювальних машинах за сторіччя до того, як почала розвиватися ця наукова дисципліна.

Область виконання програми підтримує декілька режимів, які можна змінювати за допомогою відповідних інструментів: звичайне виконання, режим включення коментарів, консольний режим, який нагадує середовище IDLE, командний рядок (мал. 12.8).

Для спрощення розробки графічного інтерфейсу користувача використовують середовища для візуального програмування, які дають змогу конструювати програми шляхом оперування графічними об’єктами. Для мови Python розроблені спеціальні бібліотеки, використання яких дає змогу візуалізувати процес розробки проекту. Візуальні компоненти графічного інтерфейсу проекту можна також створювати вручну, використовуючи в програмі відповідні команди.

Вправа 2. Онлайнові середовища.

Завдання. Дослідіть онлайнові середовища, які підтримують мову програмування Python. Визначте їхні переваги та недоліки. Заповніть таблицю порівняння. Зробіть висновок.

1. Завантажте файл Онлайнові середовища, який збережено в папці Програмування на спільному навчальному диску.

2. Відкривайте середовища за запропонованим списком. Проводьте дослідження за запропонованими критеріями.

1. Знайдіть в інтернеті відомості про історію виникнення різних мов програмування. Обговоріть і сплануйте, як можна було б подати знайдені відомості на лінії часу та в якій програмі зручно було б створити таку лінію часу. Створіть її.

2. Обговоріть інфографіку «Застосування мов програмування», яка збережена у файлі Застосування_МП папки Програмування. Знайдіть відомості про мову програмування, яка використовується в більшості застосунків.

3. Обговоріть, у яких випадках ви порадили б своїм однокласникам й однокласницям для вивчення мови Python використовувати середовище програмування IDLE, онлайнове середовище, інтегроване середовище програмування PyCharm. Оберіть хоча б три аргументи для підтвердження своїх порад.

4. Відкрийте в середовищі програмування програму Guess.ру, що збережена в папці Програмування. Запустіть її на виконання. Введіть дані, що відповідають запитам програми. Визначте, яке завдання реалізовано в цій програмі.

5. Попрацюйте в мініпроєкті «Середовище програмування». Дослідіть одне із середовищ програмування, яке підтримує мову Python. Складіть інструкцію з використання цього середовища програмування. Виділіть в інструкції розділи: введення коду, робота з файлом програми та отримання результатів виконання програми. Збережіть інструкцію з іменем Інструкція_Прізвище у своїй структурі папок. Надішліть інструкцію у спільне сховище класу. Перегляньте інструкції інших учнів. Прокоментуйте їх. Ознайомтесь із коментарем до своєї інструкції. Внесіть зміни до інструкції за доцільними порадами.

 

Це матеріал з підручника Інформатика 8 клас Морзе, Барна (2021)

 



Попередня сторінка:  11. Сервіси для роботи з аудіо- й відеод...
Наступна сторінка:   13. Структура програми мовою Python



^