Для чего нужен язык программирования
Языки программирования: что это такое, зачем нужны и какой выбрать новичку
Разбираемся, как устроены языки программирования, почему их так много и чем они отличаются от алгоритмов.
Что такое язык программирования
Язык программирования — это набор формальных правил, по которым пишут программы. Обычный язык нужен для общения людей, а язык программирования — для общения с компьютером. Как и в любом естественном языке, тут есть лексика — слова, функции и операторы, из которых по правилам синтаксиса составляются выражения. Они имеют чёткий, вполне определённый смысл, понятный компьютеру, — семантику.
Вот, например, программа на языке JavaScript:
Здесь слово alert — лексика, один из принятых в языке методов обработки текста. Текст в одинарных кавычках, скобки, точка с запятой — правила синтаксиса. А то, что нужно сделать в итоге, — семантика. Получив эти инструкции, компьютер выведет на экран всплывающее окно с кнопкой и сообщением: «Это программа на JavaScript».
Фанат Free Software Foundation, использую Linux и недолюбливаю Windows. Пишу истории про кодинг и программы на Python. Влюблен в LISP, но пока что не умею на нем программировать.
Чем языки программирования отличаются от алгоритмов
Программы нужны для того, чтобы машина сделала что-то полезное. Это невозможно, если нет чёткого порядка действий и правил их выполнения — алгоритма.
Алгоритм работает как маршрут в навигаторе: «Из пункта А едем в пункт Б, поворот через 150 метров». Англичанин понимает его по-английски, китаец —
по-китайски, а мы с вами — по-русски. Языки разные, а порядок действий один и все должны добраться до нужного места.
Любая программа начинается с алгоритма, но на разных языках это может выглядеть по-разному. Например, вот эта — на языке С — проверяет, чтобы делитель не был нулём, а затем делит одно число на другое. Или пишет, что так делать нельзя.
То же самое, но на Python.
В программе на Python нет фигурных скобок и точек с запятой, но алгоритм и результат работы такой же, как у программы на C, да и слова похожи.
Перейти с одного языка программирования на другой легко: если знаешь Java — быстро начнёшь кодить, например, на Python или C#.
Как компьютер понимает разные языки программирования
На самом деле язык программирования — это не язык компьютера. Машина понимает последовательности нулей и единичек: есть напряжение в цепи — единица, нет — ноль. Поэтому любую программу сначала надо перевести в набор таких машинных команд.
Для этого есть два инструмента — компилятор и интерпретатор. Компилятор работает как бюро переводов: вы отдаёте ему весь текст программы, а он превращает его в исполняемый код, набор команд для процессора. Интерпретатор больше похож на переводчика-синхрониста: сказали фразу — синхронист тут же её перевёл, а компьютер выполнил.
Внутри компиляторов и интерпретаторов — сложные наборы правил по превращению языка программирования в машинный код, понятный компьютеру. Это тоже программы. Их пишут создатели нового языка — на каком-то другом, уже существующем. Например, интерпретатор Python написан на C, а сам C — на ассемблере, практически машинном коде.
Что такое библиотеки
Библиотеки — наборы функций, готовых шаблонов, написанных на каком-то из языков программирования. Это удобно и похоже на книги в обычной библиотеке: на них можно ссылаться внутри программ и сразу получать результат без необходимости каждый раз писать много кода.
Например, в Python есть модуль — библиотека yandex_translate, которая переводит тексты на разные языки. Программистам не надо создавать программу-переводчик с нуля, достаточно подключить этот модуль и обратиться к нему из любой точки кода.
Как развивались языки программирования
Программирование — самая перспективная профессия XXI века. Какие бывают языки программирования, для чего они используются и как развиваются?
Автоматизация охватывает всё новые области, компьютеры все больше входят в нашу жизнь. И это многообразие задач переходит в многообразие программ, которые написаны на языках программирования.
Нидерландский учёный, труды которого оказали влияние на развитие информатики и информационных технологий
Наиболее важным, но в то же время наиболее незаметным свойством любого инструмента является его влияние на формирование привычек людей, которые имеют обыкновение им пользоваться.
Для чего нужны языки программирования
Язык программирования (ЯП) — формальный метод для записи компьютерных программ. Каждая такая программа — комбинация инструкций для вычислительной машины и данных, позволяющая выполнять расчеты и осуществлять управление.
Естественные языки используются для общения людей между собой, а языки программирования предназначены для управления компьютером, то есть для выражения человеческих идей в понятном для компьютера виде.
ЯП подчиняется той задаче, которая стоит перед компьютерной программой. Он зависит от оборудования, на котором выполняется алгоритм. Соответственно, практически для каждой задачи и каждого оборудования можно использовать наиболее подходящий ЯП. Вот почему языков программирования так много.
С момента описания первого универсального программируемого устройства в 1835 году — им считается разностная машина Чарльза Бэббиджа — человечество создало более 8000 языков программирования. Конкретно для этой машины первую программу написала в 1842 году леди Ада Лавлейс, ее считают первым в мире программистом. К сожалению, саму машину не удалось полностью собрать при жизни создателя из-за несовершенства технологий и дотошности Бэббиджа. Машина считывает данные с перфокарт и использует паровой двигатель как источник энергии. Если бы механизм собрали по плану, то он стал бы первым в мире компьютером.
Языки программирования вбирают в себя специфические черты конкретных сфер программирования — характерные структуры данных, типичные процессы и терминологию. Когда мы слышим о появлении нового языка программирования, может возникнуть мысль: еще один язык? Почему нельзя сделать один-единственный, стандартный язык программирования?
Но нет, этого сделать нельзя. Наоборот, появление очередного языка — это свидетельство прогресса компьютерной науки. Значит, или компьютеру нашлось новое применение, или мы научились эффективнее выполнять старые задачи. Новый ЯП — доказательство достижений и новых возможностей самого мощного инструмента, который есть у человеческой цивилизации: компьютера.
С каждым новым языком процесс программирования становится более универсальным. Поэтому многообразие языков — это очень хорошо. Оно показывает прогресс и позволяет двигаться дальше.
Какие бывают языки программирования
Уже в начале XIX века появились первые «программируемые» механизмы: ткацкие станки, музыкальные шкатулки и т.д. Каждый из них программировался своим собственным набором инструкций. Так появились предметно-ориентированные языки программирования, которые в огромном количестве создаются до сих пор по мере появления новых устройств и аппаратного обеспечения.
Кроме предметно-ориентированных, существуют учебные языки программирования, которые созданы специально для обучения начинающих программистов. Например, из одного такого учебного языка ABC вырос популярный сейчас язык программирования Python. Поэтому он такой простой и понятный.
Текст программы для отображения «Hello, world» на языке Python
Существуют эзотерические языки — своеобразные произведения искусства, которые невозможно применять на реальных задачах. Например, язык Malbolge специально создан для максимального затруднения написания программ.
Текст программы для отображения «Hello, world» на языке Malbolge
Кроме упомянутых учебных, эзотерических и предметно-ориентированных языков, есть еще визуальные языки, где программирование состоит в манипулировании графическими элементами. В основном такие языки используются для создания программ с графическим интерфейсом. Есть еще специализированные языки СУБД, языки для промышленной автоматизации и другие ЯП относительно узкого назначения.
Выделяют такие подходы к программированию (на профессиональном языке они называются парадигмами): аспектно-ориентированные, структурные, процедурные, логические, объектно-ориентированные, функциональные, мультипарадигмальные языки.
Общепринятой классификации не существует, но исторически принято разделять ЯП на высокоуровневые и низкоуровневые языки.
Языки высокого уровня
Языки программирования высокого уровня освобождают программистов от необходимости детализировать программы до слишком мелких машинных команд и знать особенности конкретных вычислительных устройств.
Писать программы на них значительно проще. Если задать вопрос, какой язык программирования легче, то следует смотреть именно в сторону высокоуровневых учебных языков. Они понятны человеку практически без дополнительных пояснений. А вот чтобы компьютер понял инструкции, написанные на высокоуровневом языке, специальная программа-компилятор переводит их в язык машинных инструкций, то есть на низкоуровневый язык.
Машинно-ориентированные языки
Компиляторы никогда не станут такими же умными, как люди, они не могут читать мысли программиста. Поэтому для написания максимально эффективной программы, которая идеально реализует замысел программиста, придется писать в машинных кодах.
Дональд Кнут в своей классической книге «Искусство программирования» приводил такой довод в пользу низкоуровневых языков: «Например, некоторые комбинаторные вычисления нужно повторять триллионы раз, и мы сэкономим приблизительно 11,6 дней работы за счет того, что сократим время вычислений во внутреннем цикле всего на одну микросекунду». Даже один сэкономленный такт вычислений дает огромную экономию в крупном масштабе!
Если вам попалась невероятно эффективная и быстрая программа — она наверняка написана с применением низкоуровневого языка.
Популярность языков
Какие основные языки программирования — определить непросто. Существуют различные метрики для измерения популярности языков, каждая из которых отражает определенный аспект популярности языка:
Например, журнал IEEE Spectrum попытался составить самый объективную картину популярности языков программирования по12 метрикам из 10 источников. Вот как выглядела в 2017 году таблица, отранжированная по этим параметрам:
По активности разработчиков на GitHub в 2017 году рейтинг выглядит так:
По каждой метрике может лидировать какой-то один язык, а по другой метрике — другой. Например, Cobol до сих пор доминирует в корпоративных дата-центрах, на нем написано много программ, хотя новых практически не пишут. Вариации языка C используются в системном программировании, а язык Java популярен для написания приложений под Android. Прочие языки регулярно используются для создания других разнообразных приложений.
За каким языком программирования будущее — покажет история, но исследователи отмечают, что по совокупности метрик в последнее время растет популярность Python, который сейчас вышел на 1-е место. Поднялись по рейтингу C# и Swift. По количеству вакансий для программистов C значительно опережает Python. В веб-программировании популярны JavaScript и PHP.
Важно!
Если ваша главная цель — найти высокооплачиваемую работу, то смотрите на соответствующие метрики и выбирайте правильный подход к изучению тех языков программирования, которые актуальны в конкретной области.
Курс «Профессия Веб-разработчик» предполагает, что по окончании годичной программы студент сможет устроиться джуниор-программистом. Программа обучение рассчитана на один год и составлена из трех основных курсов: «Веб-разработчик», «JavaScript с нуля» и «Базовые навыки PHP». По окончании курса студент получает глубокие комплексные знания, необходимые для профессиональной работы.
Пишет про разработку в Skillbox. Работал главным редактором сайта «Хабрахабр», ведет корпоративные блоги.
В мире более 8 тысяч языков программирования. Зачем их так много и как в них разобраться?
Число языков программирования продолжает расти: некоторые из них становятся популярными, некоторые остаются в тени, некоторые требуют больше времени на освоение, а другие можно изучить за пару месяцев. Зачем языков так много? Почему появляются новые? И как понять, какой из них будет востребованным? Разобраться в этом многообразии нам помогают Роман Елизаров, преподаватель курса «Параллельное программирование» на факультете информационных технологий и программирования ИТМО, сотрудник JetBrains, эксперт по языку Java и один из разработчиков языка Kotlin, и основатели компании Serokell Арсений Серока и Йонн Мостовой.
Иллюстрация: Дмитрий Лисовский, ITMO.NEWS
Какие языки программирования наиболее популярны и востребованы?
(Здесь и далее отвечает Роман Елизаров, преподаватель курса «Параллельное программирование», сотрудник JetBrains, эксперт по языку Java и один из разработчиков языка Kotlin)
Наиболее популярные языки в настоящее время — Java, JavaScript, Python, С и C++. Java активно используется в системах крупных предприятий, на JavaScript пишутся веб-сайты и веб-приложения, Python очень активно используется в научном сообществе и для работы с данными, C и С++ применяются для написания системного программного обеспечения (операционных систем, драйверов, браузеров, баз данных и т.п.).
Почему языков программирования так много? Они действительно все нужны?
Первая десятка наиболее популярных языков закрывает более половины рынка, но программирование сейчас используется в каждой области человеческой деятельности. Огромное число создаваемых языков рассчитано на узкую нишу, другие же — это просто эксперименты или исследовательские языки, не рассчитанные на массовую аудиторию.
Зачем вообще нужны новые языки, если их и так уже много?
Новые языки создаются с разными целями. Подавляющее большинство вновь создаваемых языков — это просто эксперименты небольшой группы программистов или даже одного человека, редко выходящие за пределы узкой сферы. Реже языки создаются при поддержке крупных компаний и ставят себе определенные цели. При этом цели могут быть абсолютно разными — упростить программирование, повысить надежность кода, увеличить скорость разработки, захватить рыночную нишу в борьбе с конкурентами, помочь исследованиям в определенной области, дать возможность пользователям настраивать и программировать какую-то другую систему и так далее.
Какими качествами должен обладать язык программирования, чтобы стать популярным и повсеместно используемым?
Cейчас в мире насчитывается несколько десятков миллионов программистов. Чтобы стать популярным, язык должен быть рассчитан на область, в которой есть как минимум миллион программистов. Кроме того, создатели языка должны поставить себе четкую цель сделать язык нужным и полезным в этой нише, а значит, он должен давать что-то новое и решать какие-то реальные трудности, возникающие в повседневной работе программистов в этой сфере деятельности.
Почему, несмотря на такое многообразие, некоторые продолжают писать код на C, хотя и говорят, что он сложный и неудобный?
C — старый язык, но его все-таки рано назвать устаревшим, так как на нем программируется очень много разных встроенных систем — от елочных гирлянд и кофемашин до автоматизированных станков на заводах. Более того, ядро самой популярной операционной системы — Linux — пишется на C и активно эволюционирует. Да и сам язык C не стоит на месте и продолжает развиваться (последнее обновление стандарта было в 2018 году).
А как насчет совсем старых языков, вроде Fortran или COBOL?
А вот язык COBOL действительно устарел настолько, что нового ПО на нем практически не пишется. Однако, так как он был очень популярен в прошлом, еще остались отдельные системы крупных предприятий и государственных организаций, которые написаны на нем, они продолжают работать и поддерживаться (в настоящее время эту нишу занял язык Java). Язык Fortran находится примерно в таком же состоянии, но он продолжает использоваться в науке.
Какие языки используются только в узких областях, например, только в науке или в аналитике?
Таких языков сотни. Например, язык Lua активно используется в разработке игр для написания игровых скриптов. Язык R — в статистике. На языке Bash часто пишутся различные скрипты автоматизации в операционной системе Linux, а в Windows эту роль сейчас занимает PowerShell. Язык ABAP создан и используется исключительно для программирования в системах SAP, а в его российском аналоге, системе 1С, также есть свой язык программирования.
Мнение: за какими языками — будущее?
(Отвечают Йонн Мостовой и Арсений Серока, основатели компании Serokell)
Текущие тенденции направлены в сторону создания более продуманных, грамотных, «сделанных с культурой» инструментов. Например, с учетом научных подходов или более глубокого анализа возможностей и последствий, а также необходимостей рынка.
Поскольку большинство вузов не говорит о математике процесса, а также про функциональное программирование, чтобы в данном статусе кво язык стал популярным, он должен сильно поддерживать императивную парадигму «подай в эту переменную то, принеси в ту переменную это». В Serokell мы смотрим на шаг вперед и закладываем почву для того, чтобы разрушить этот статус кво и оказаться в мире, где норма мышления декларативная: «эта переменная такая, мы ее учитываем, утверждая этот факт про то».
В этой новой парадигме языки программирования, которые поддерживают декларативный подход, будут успешными. При этом, смешным образом в наше время уже наличие функциональной парадигмы «программы следует кодировать композициями функций» в языке является необходимым (но не достаточным) требованием успеха языка.
Среди молодых специалистов (которые формируют подавляющее большинство рынка) существует заблуждение, что чем больше вакансий использует тот или иной стек, тем важнее этот стек для профессиональной деятельности.
Ребята посообразительнее оценивают отношение спроса и предложения и понимают, что те же Haskell и Erlang имеют огромную отдачу. Эрланг – это самый важный и основной инструмент для сферы телекоммуникаций. Хаскель невероятно популярен в финансовой и банковской сфере. Просто много всегда остается за кулисами коммерческих направлений.
Когда рынок наполнится высококвалифированными специалистами в немейнстримовых языках, адаптация этих технологий станет очевидно выгодной для бизнеса.
Какие языки программирования для чего нужны?
Среди множества языков программирования очень легко запутаться и понять какой для чего нужен. В статье мы рассмотрим популярные ЯП и узнаем какие для чего нужны и где используются.
Среди алгоритмических инструментов разработки этот язык стал одним из самых часто используемых. Практическое применение С нашел в «низкоуровневом программировании»: элементы ОС, драйверы, программы по управлению различными приборами и системами.
Специалисты, владеющие языком С, сейчас пользуются пусть и небольшим, но постоянным спросом. Однако из-за специфики создаваемых на Си продуктов, требования к этим разработчикам очень высокие. В связи с чем на постсоветском пространстве начинающим С-программистам практически нереально найти себе работу.
Тем не менее, закрывать глаза на С не стоит, ведь его можно назвать прародителем большей части современных языков. Просто настройте себя на то, что знание С будет хорошим фундаментом для продолжительного и успешного карьерного роста, и не надейтесь сразу заниматься решением прикладных задач, таких как создание сайтов или приложений для мобильных устройств.
Тот случай, когда название раскрывает всю суть: С++ действительно является «улучшенным вариантом» языка С. Вот только модернизация сделала его более сложным для понимания, изучения и применения. Но даже несмотря на это он уже много лет не перестает быть востребованным.
С++ – это билет для разработчика в мир всех шустрых программ: игры, антивирусное ПО, поисковики. И это далеко не полный перечень того, что создается посредством «Си плюс плюс».
Как правило к знакомству с этим языком приступают только поработав с С или любой другой более легкой средой. Новичкам однозначно не нужно выбирать С++, тем более если вам не приходится работать со сложными математическими алгоритмами. Однако если в мечтах вы видите себя разработчиком таких потрясающих игр как легендарные WarCraft и Doom, а не простых мобильных тетрисов, тогда подружиться с С++ все-таки придется. Но начать настоятельно рекомендуем с чего-то более доступного.
Большой курс по этому языку можете посмотреть на нашем сайте :
Детище корпорации Microsoft и еще одно поколение языка С. От С++ Си-шарп отличается относительной простотой, так что курсы по его изучению подойдут и начинающим разработчикам. На С# сейчас пишутся веб-приложения, продукты для ОС Windows и даже для смартфонов с Windows Phone (наверное, надеясь, что Microsoft решит не забрасывать свою мобильную ОС окончательно).
В нашей стране вакансий для айтишников-новичков C# сегодня хватает. Обладая хорошей базой знаний можно найти более-менее несложную работу в престижных компаниях. Так что если вы в поиске стабильной и неплохо оплачиваемой деятельности, путь «шарписта» – вполне подходящий вариант.
Большой курс по этому языку можете посмотреть на нашем сайте :
Swift
Swift – это новый язык от Apple, призванный заменить неудобный и получающий большое количество упреков от программистов Objective-C. Пока нельзя утверждать, что Swift полностью оправдал возложенные на него ожидания.
Однако популярность языка постоянно растет, вместе с тем Objective-C так же уверенно теряет свою востребованность. Поэтому, если вы планируете заниматься программированием под яблочные устройства, можете не тратить время и усилия на устаревающий Objective C, а сразу приступайте к изучению Swift.
В масштабах крупных международных проектов некогда популярнейшая среда для разработки веб-приложений и сайтов PHP сейчас несколько устарела. Но благодаря тому, что этот язык прост в изучении и все еще активно используется для решения узкопрофильных задач, изучение программирования в целом можно начать именно с него.
Перспективы карьерного роста у специалистов со знанием PHP достаточно неплохи: как минимум, огромное количество написанных в данной среде проектов нуждаются в поддержке и/или доработке. Однако уровень зарплаты даже у опытных и высококомпетентных PHP-разработчиков заставляет желать лучшего: их коллеги, работающие с Java или C++ за тот же объем обычно получают большую прибыль.
Большой курс по этому языку можете посмотреть на нашем сайте :
В мировом рейтинге популярных языков программирования Java занимает почетное второе место. Он используется так же массово, как C++, не имея при этом многих его недостатков. Прежде всего, данная среда предназначена для создания обширных продуктов с высокой нагруженностью для транснациональных организаций и простых приложений, игр на Android-устройства.
Java-программисты востребованы везде. К тому же их труд хорошо оплачивается. Никаких предпосылок к тому, что в скором времени этот язык сдаст свои позиции, нет. И хотя он не так прост в изучении, как тот же PHP, отдача от владения им будет достойной.
Большой курс по этому языку можете посмотреть на нашем сайте :
JavaScript
Свое название JS получил на волне актуальности Java, и поэтому их часто путают. К тому же теперь JavaScript вынужден бороться за статус равноправного ЯП. Стоит отметить, у него это очень хорошо получается, ведь именно он стал самым популярным среди разработчиков всего мира.
Востребованностью JS обязан прежде всего развитию Web. На нем пишется пользовательский интерфейс всех интерактивных веб-приложений, благодаря которым браузер превратился в полезный и удобный рабочий инструмент, став в один ряд с пакетом Microsoft Office и сотнями других стандартных приложений для ОС Windows. Кроме того JavaScript нашел свое место в серверном программировании.
Этот язык в последнее время активно покоряет новые сферы. Причем стартовать с ним в профессии гораздо легче, чем с Java, а зарплаты часто бывают одинаковыми. Вывод таков: JavaScript сейчас является одним из самых удачных вариантов для начинающих разработчиков.
Большой курс по этому языку можете посмотреть на нашем сайте :
Python
«Питон» универсален и сравнительно прост для изучения. Он надежно осел в весьма перспективной сфере data mining или по-русски интеллектуальном анализе данных. Суть этой деятельности заключается в использовании бизнес-информации для поиска неявных закономерностей спроса с последующим изучением возможных направлений развития дела.
Также Python применяют создатели веб-сервисов, разработчики серверной архитектуры многопользовательских онлайн игр и прочие. Потребность в профессионалах, знающих Python, увеличивается, поэтому вы точно не прогадаете, приступив к его изучению.
Большой курс по этому языку можете посмотреть на нашем сайте :
Среда R создавалась специально для анализа данных, что объясняет высокий уровень ее распространенности в данной сфере. Зарплата у тех, кто пишет на узком языке R, выше, чем у Python-программистов, но и найти вакансию им сложнее. Одним словом, знание R не помешает, если ваша профессия связана с data mining. А вот пытаться сделать первый шаг в мир разработки ПО с такого рода языком все-таки не стоит.
Несмотря на достаточную популярность в веб-программировании, Ruby на нашем рынке труда далеко не всегда может предоставить своему носителю перспективное и высокооплачиваемое место. Новичкам не рекомендуем выбирать курсы Ruby в качестве первых, поскольку риски не найти работодателя в этом случае очень высоки: вакансии для начинающих Ruby-разработчиков появляются, скажем прямо, нечасто.
Специалисты со знанием бухгалтерского ЯП для всем известной 1С нужны везде: не только IT компаниям, но и крупным организациям других сфер деятельности. Поэтому изучение 1С – это прекрасный способ стать айтишником без высокого уровня владения английским языком.