Высокоуровневые языки программирования. 2

Содержание

Введение

Высокоуровневый язык программирования - язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков - это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.

Так, высокоуровневые языки стремятся  не только облегчить решение сложных  программных задач, но и упростить портатирование программного обеспечения. Использование разнообразных трансляторов и интерпретаторов обеспечивает связь программ, написанных при помощи языков высокого уровня, с различными операционными системами и оборудованием, в то время как их исходный код остается, в идеале, неизменным.

Такого рода оторванность высокоуровневых  языков от аппаратной реализации компьютера помимо множества плюсов имеет и минусы. В частности, она не позволяет создавать простые и точные инструкции к используемому оборудованию. Программы, написанные на языках высокого уровня, проще для понимания программистом, но менее эффективны, чем их аналоги, создаваемые при помощи низкоуровневых языков. Одним из следствий этого стало добавление поддержки того или иного языка низкого уровня (язык ассемблера) в ряд современных профессиональных высокоуровневых языков программирования.

Примеры языков программирования: C, C++, Java, Python, PHP, Ruby, Perl, PureBasic, Delphi, Lisp. Языкам высокого уровня свойственно умение работать с комплексными структурами данных. В большинстве из них интегрирована поддержка строковых типов, объектов, операций файлового ввода-вывода и т. п.

Для своей работы я буду использовать язык SQL.

Целью данной курсовой работы является:

• систематизация и углубление теоретических и практических знаний по специальности «Прикладная информатика в экономике»;
• углубление навыков программирования на языке запросов;
• применение полученных знаний при создании программного продукта.

В первой главе рассматриваются  история развития языков программирования и системы программирования. Вторая глава является проектной, в ней описаны алгоритмы разработанного программного продукта, внутренние и внешние связи между модулями программы, их взаимодействие. В приложениях даны исходный текст программы и блок-схема.

I. Теоритическая часть

1. История  развития высокоуровневых языков  программирования

Языки программирования появились  связи с необходимостью заставить  ЭВМ эффективно работать, поэтому  вполне логично начать с краткого экскурса в историю развития высокоуровневых  языков программирования.

При классификации языков выделяют следующие типы языков:

1. Ассемблерные языки - являются  символьным представлением машинных  языков конкретного компьютера.

2. Императивные языки - это языки,  оперирующие командами, изменяющими  значение элементов данных, располагают  операциями присваивания и циклами.  К ним относятся все современные  языки программирования.

3. Декларативные языки - языки,  оперирующие инструкциями данным  и отношениями между ними. Алгоритм  скрывается семантикой языка.  Это аппликативные языки, языки  логики и объектно-ориентированные  языки. Примеры декларативных  свойств - сложные множества и  инструкции поиска по шаблону.

4. Метаязыки - языки, используемые  для формального описания других  языков.

5. Аппликативные языки - функции  применяются к значениям без  побочного эффекта. Это Функциональные  языки во всем своем многообразии.

6. Процедурные языки - позволяют  определять отдельные методы  вычисления какой-нибудь проблемы. Включают в себя императивные  и функциональные языки.

7. Функциональные языки - оперируют  функциями высокого порядка. В  них манипуляции совершаются  напрямую функциями, а не данными.  К категории функциональных языков  относятся Lisp, FP, APL, Nial, Krc.

8. Объектно-ориентированные языки  - языки, в которых данные и  функции, имеющие доступ к ним  рассматриваются как один модуль. Пример: ObjectPascal, С++, Java, ObjectiveCaml.

9. Языки запросов (SQL) - обеспечивают интерфейс к базам данных.

10. Языки четвертого поколения  (4GL) - высокоуровневые языки, могут  использовать естественный английский  язык или визуальные конструкции.

11. Языки логики - языки, оперирующие  предикатами и их отношениями  p (X,Y).

Известные языки логического программирования: Prolog, KLO, Mandala и Mercury.

С ростом производительности ЭВМ от платформно-ориентированных последовательных процедурных языков с одним входом и одним выходом в 1975 пришли к созданию Modula (развитие Pascal) и Scheme (малый собрат языка Lisp).

В 1978 появился стандарт C от Кернигана и Ритчи, появляется и AWK, унаследовавший кое-что от С. Под влиянием популярности Pascal в 1979 появились языки Modula 2 и ADA.

В 1983 появляется ML - прародитель таких  языков как O'Caml и Standard ML, небезызвестный С++ задумывается именно в этом году, совершенствуются другие языки (ADA'83, Prolog II).

В 1987 принят в качестве стандарта ADA ISO, создатель языка Pascal со своим коллегой недовольны малым вниманием к европейским языкам программирования и выпускают на рынок Oberon - операционную систему нового поколения (здесь язык является частью компонентной ОС). В том же году появляются объектно-ориентированный язык OO Forth, стабильная версия Perl 1.0 (гибрид sh и awk), появился Caml.

В 1988 уже существовал Modula 3 и Perl 2.0. В 1989: Tcl , ANSI C (C89), Perl 3.0, bash. В 1990: Scheme IEEE, ISO C (C90), SML'90. В 1991: Fortran'90 ISO, Python, Java, Perl 4.0, NetRexx, Tcl/Tk. В 1992 разработан язык принтеров - PostScriptlevel 2, появился фактический стандарт языка Oberon-2. В 1994: Perl 5.0, CommonLisp ANSI. В 1995: ADA'95, Delphi, Java 1. В 1996: PostScriptlevel 3, APL'96, ISO C (C95), ObjectiveCaml. 1997 - довольно богатый на языки год: ObjectRexx, Prolog IV, OO Cobol, Modula 2 ISO, SML'97. Также компания OberonМicrosystems внесла в Oberon-2 небольшие дополнения и разработав коммерческий компилятор промышленного уровня выпустила его в свет под названием ComponentPascal.

В 1998 утвержден стандарт на C++ ANSI/ISO, Java 2 (v1.2), O'Caml.

В 2000 году у появившегося к тому моменту Java 2 (v1.3) появился конкурент - C#. Появилась самая стабильная из существовавших - версия Perl 5.6. Затачивается получивший широкое распространение в Европе функциональный, объектно-ориентированный язык O'Caml 3.

В среде системных программистов  визуальный интерфейс получил свой современный вид в основном благодаря  противостоянию в 1990 с Microsoft фирм Watcom и Borland, которое послужило появлением семейств языков MicrosoftVisualStudio, ставшего мощнейшим инструментом в руках Microsoft для пропаганды миграции на платформу Windows, и разрозненного множества систем от Borland, - таких сред как Delphi, Kylix, СBuilder и JBuilder. Кроме того, флагманским продуктом Borland провозглашается все-таки система, основанная на довольно старом языке ObjectPascal - Delphi.

Также в последнее время высока популярность WWW-программирования. Языки WWW-программирования обладают свойствами, которые позволяют использовать их на серверах. Чаще всего это интерпретаторы (такие как Perl, PHP) позволяют использовать их на стороне сервера, или языки, поддерживаемые клиентом (браузеры) - HTML, XML, Java, JavaScript, или специальные модули (plug-in), расширяющие клиента - Flash.

2. Системы  программирования

2.1 Понятия, назначение  и элементы системы программирования

Любой компилятор является частью системного программного обеспечения. Назначение же компиляторов - это служить для разработки новых прикладных и системных программ с помощью языков высокого уровня. Компиляторы - это средства, служащие для создания программного обеспечения на этапах кодирования, тестирования и отладки. Но компилятор не может полностью решить всех задач, связанных с разработкой новой программы. Средств только компилятора недостаточно для того, чтобы обеспечить прохождение программой всех этапов разработки. Поэтому компиляторы - это программное обеспечение, которое функционирует в тесном взаимодействии с другими техническими средствами, применяемыми на данных этапах.

Основные технические  средства, используемые в комплексе  с компиляторами, включают в себя следующие программные модули:

• текстовые редакторы, служащие для создания текстов исходных программ;
• компоновщики, позволяющие объединять несколько объектных модулей, порождаемых компилятором, в единое целое;
• библиотеки прикладных программ, содержащие в себе наиболее часто используемые функции и подпрограммы в виде готовых объектных модулей;
• загрузчики, обеспечивающие подготовку готовой программы к выполнению;
• отладчики, выполняющие программу в заданном режиме с целью поиска, обнаружения и локализации ошибок.

Далее в развитии средств  разработки стало появление "интегрированной  среды разработки". Интегрированная  среда объединила в себе возможности  текстовых редакторов исходных текстов  программ и командный язык компиляции. Теперь разработчику было достаточно только указать в удобной интерфейсной форме состав необходимых для создания программы исходных модулей и библиотек. Ключи, необходимые компилятору и другим техническим средствам, также задавались в виде интерфейсных форм настройки.

После этого интегрированная  среда разработки сама автоматически  готовила всю необходимую последовательность команд, выполняла их, получала результат  и сообщала о возникших ошибках  при их наличии.

Развитие интегрированных  сред снизило требования к профессиональным навыкам разработчиков исходных программ. Теперь в простейшем случае от разработчика требовалось только знание исходного языка (его синтаксиса и семантики). При создании прикладной программы ее разработчик мог  в простейшем случае даже не разбираться  в архитектуре целевой вычислительной системы.

Дальнейшее развитие средств  разработки также тесно связано  с повсеместным распространением развитых средств графического интерфейса пользователя. Такой интерфейс стал неотъемлемой частью многих современных ОС и так  называемых графических оболочек. Со временем он стал стандартом практически  во всех современных прикладных программах.

Это не могло не сказаться  на требованиях, предъявляемых к  средствам разработки программного обеспечения. В их состав были включены соответствующие библиотеки, обеспечивающие поддержку развитого графического интерфейса пользователя и взаимодействие с функциями API. Затем для работы с ними потребовались дополнительные средства, обеспечивающие разработку внешнего вида интерфейсных модулей.

Для описания графических  элементов программ потребовались  соответствующие языки. На их основе сложилось понятие "ресурсов" прикладных программ.

Ресурсами прикладной программы  называется множество данных, обеспечивающих внешний вид интерфейса пользователя этой программы, и не связанных напрямую с выполнением программы.

В структуре ресурсов потребовались  редакторы ресурсов, а затем и  компиляторы ресурсов, обрабатывающие результат их работы. Ресурсы, полученные с выхода компиляторов, стали обрабатываться компоновщиками и загрузчиками.

Весь этот комплекс программно-технических  средств в настоящие время  составляет новое понятие, которое  было названо "системой программирования".

2.2 Структура современной  системы программирования

Система программирования - это комплекс программных средств, предназначенных для кодирования, тестирования и отладки программного обеспечения. Нередко системы программирования взаимосвязаны и с другими техническими средствами, служащими целям создания программного обеспечения на более ранних этапах жизненного цикла (от формулировки требований и анализа до проектирования).

Системы программирования в современном  мире доминируют на рынке средств  разработки. Практически все фирмы-разработчики компиляторов поставляют свои продукты в составе соответствующей системы  программирования в комплексе всех прочих технических средств. Отдельные  компиляторы являются редкостью  и, как правило, служат только узкоспециализированным целям.

 Все языки манипулирования  данными (ЯМД), созданные до появления  реляционных баз данных и разработанные  для многих систем управления  базами данных (СУБД) персональных  компьютеров, были ориентированы  на операции с данными, представленными  в виде логических записей  файлов. Это требовало от пользователей  детального знания организации  хранения данных и достаточных  усилий для указания не только  того, какие данные нужны, но  и того, где они размещены и  как шаг за шагом получить  их.

Язык SQL (StructuredQueryLanguage - структурированный язык запросов) ориентирован на операции с данными, представленными в виде логически взаимосвязанных совокупностей таблиц. Особенность предложений этого языка состоит в том, что они ориентированы в большей степени на конечный результат обработки данных, чем на процедуру этой обработки. SQL сам определяет, где находятся данные, какие индексы и даже наиболее эффективные последовательности операций следует использовать для их получения: не надо указывать эти детали в запросе к базе данных.

Современная тенденция такова, что все развитие систем программирования идет в направлении неуклонного повышения их дружественности и сервисных возможностей. Это связано с тем, что на рынке в первую очередь лидируют те системы программирования, которые позволяют существенно снизить трудозатраты, необходимые для создания программного обеспечения на этапах жизненного цикла, связанных с кодированием, тестированием и отладкой программ. Показатель снижения трудозатрат в настоящее время считается более существенным, чем показатели, определяющие эффективность результирующей программы, построенной с помощью системы программирования.

В качестве основных тенденций  в развитии современных систем программирования следует указать внедрение в  них средств разработки на основе так называемых "языков четвертого поколения" - 4GL (fourgenerationlanguages), - а также поддержка систем "быстрой разработки программного обеспечения" - RAD (rapidapplicationdevelopment).

Описание программы, построенное  на основе языков 4GL, транслируется  затем в исходный текст и файл описания ресурсов интерфейса, представляющие собой обычный текст на соответствующем  входном языке высокого уровня. С  этим текстом уже может работать профессиональный программист-разработчик - он может корректировать и дополнять его необходимыми функциями. Такой подход позволяет разделить работу проектировщика, ответственного за общую концепцию всего проекта создаваемой системы, дизайнера, отвечающего за внешний вид интерфейса пользователя, и профессионального программиста, отвечающего непосредственно за создание исходного кода создаваемого программного обеспечения.

В целом языки четвертого поколения решают уже более широкий  класс задач, чем традиционные системы  программирования. Они составляют часть  средств автоматизированного проектирования и разработки программного обеспечения, поддерживающих все этапы жизненного цикла - CASE-систем.

2.3 Объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированное  программирование - парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. В случае языков с прототипированием вместо классов используются объекты-прототипы.

Объектно-ориентированное  программирование позволяет программисту моделировать объекты определённой предметной области путем программирования их содержания и поведения в пределах класса. Конструкция «класс» обеспечивает механизм инкапсуляции для реализации абстрактных типов данных.

 Инкапсуляция как бы  скрывает и подробности внутренней  реализации типов, и внешние  операции и функции, допустимые  для выполнения над объектами  этого типа.

Базовым в объектно-ориентированном  программировании является понятие  объекта. Объект имеет определённые свойства. Состояние объекта задается значениями его признаков. Объект «знает», как решать определённые задачи, то есть располагает методами решения. Программа, написанная с использованием ООП (объектно-ориентированного программирования), состоит из объектов, которые могут взаимодействовать между собой.

Программная реализация объекта представляет собой объединение данных и процедур их обработки. Переменные объектного типа называют экземплярами объекта. Здесь требуется уточнение – экземпляр можно лишь формально назвать переменной. В действительности экземпляр – нечто большее, чем обычная переменная.

 В отличие от типа  «запись», объектный тип содержит  не только поля, описывающие данные, но также процедуры и функции,  описания которых содержится  в описании объекта. Эти процедуры  и функции называют методами.

 Методам объекта доступны  его поля. Следует отметить, что  методы и их параметры определяются  в описании объекта, а их реализация дается вне этого описания, в том мест программы, которое предшествует вызову данного метода.

 В описании объекта  фактически содержаться лишь  шаблоны обращения к методам,  которые необходимы компилятору  для проверки соответствия количества  параметров и их типов при  обращении к методам.

Объектно-ориентированный  язык программирования должен обладать следующими свойствами:

1. абстракции – формальное о качествах или свойствах предмета путем мысленного удаления некоторых частностей или материальных объектов;
2. инкапсуляции – механизма, связывающего вмести код и данные, которыми он манипулирует, и защищающего их от внешних помех и некорректного использования;
3. наследования – процесса, с помощью которого один объект приобретает свойства другого, т.е. поддерживается иерархической классификации;
4. полиморфизма – свойства, позволяющего использовать один и тот же интерфейс для общего класса действий.

 Разработка объектно-ориентированных  программ состоит из следующих  последовательных работ:

• определение основных объектов, необходимых для решения данной задачи;
• определение закрытых данных (данных состояния) для выбранных объектов;
• определение второстепенных объектов и их закрытых данных;
• определение иерархической системы классов, представляющих выбранные объекты;
• определение ключевых сообщений, которые должны обрабатывать объекты каждого класса;
• разработка последовательности выражений, которые позволяют решить поставленную задачу;
• разработка методов, обрабатывающих каждое сообщение;
• очистка проекта, то есть устранение всех вспомогательных промежуточных материалов, использовавшихся при проектировании;
• кодирование, отладка, компоновка и тестирование.

II. Практическая часть

1. Создание таблиц базы данных

Практическая часть моего  задания выполнена в приложении пакета MSOffice–MSAccess. Эта программа предназначена для создания и работы с реляционными базами данных (БД). Запуск программы осуществляется через главное меню операционной системы: Пуск – Программы – MSAccess. После запуска программы откроется следующее окно (рисунок. 1)

рисунок 1

Для эффективной работы баз  данных следующим шагом будет создание таблиц:

- Платежные поручения с полями: код банка, код клиента, код вида платежа, дата, сумма, № поручения (рисунок 2);

- клиенты банка с полями: код, наименование, адрес, директор, телефон (рисунок 3);

- виды платежа с полями: код, наименование (рисунок 4);

- банки с полями: код, наименование (рисунок 5).

Таблица Платежные поручения

рисунок 2

Таблица Клиенты

рисунок 3

Таблица Виды платежа 

рисунок 4

Таблица Банки 

рисунок 5

Для удобной работы с БД мы используем для каждого поля уникальное имя. Тип поля определяется характером информации, размещаемой в данном поле. Разные типы полей имеют разное назначение и свойства. В своей работе я использовала Числовой, текстовый, дата/время, денежный типы полей.

Так же в таблицах используются связи. Связь между таблицами  реализуется за счет одинаковых полей  в связываемых таблицах. структура связей между таблицами называется схемой данных (рисунок 6).

рисунок 6

2. Запросы, формы, отчеты

Запросам предоставлен обширный круг функций. В первую очередь они  предназначены для отбора данных на основании критериев. Благодаря  запросам из БД можно в любой момент выбрать нужную информацию.

Продемонстрируем на примере создания запроса на клиентов банка, у которого полученная от банка сумма будет больше ста тысяч (рисунок 7)

рисунок 7

Так же для удобной работы с БД используются формы. Форма представляет собой бланк, подлежащий заполнению. Форма позволяет упростить процесс  заполнения, что дает возможность  поручить заполнение персоналу невысокой квалификации.

Созданная форма для Платежных поручений будет иметь следующий вид (рисунок 8):

рисунок 8

Аналогично создаются  Форма для Клиентов банка, Банков и Видов платежа, которые представлены в приложении

Отчеты служат для отображения  итоговых данных их таблиц и запросов в удобном для просмотра виде. В программе существуют разнообразные  способы оформления отчетов.

Созданный для Клиентов банка отчет имеет следующий вид (рисунок 9):

рис. 9

Аналогично создается Отчет для Банков, который представлен в приложении.

Заключение.

Высокоуровневый язык программирования - язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков - это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.

Так, высокоуровневые языки стремятся  не только облегчить решение сложных  программных задач, но и упростить портатирование программного обеспечения. Использование разнообразных трансляторов и интерпретаторов обеспечивает связь программ, написанных при помощи языков высокого уровня, с различными операционными системами и оборудованием, в то время как их исходный код остается, в идеале, неизменным.

Языки программирования появились  связи с необходимостью заставить  ЭВМ эффективно работать.

Любой компилятор является частью системного программного обеспечения. Назначение же компиляторов - это служить для разработки новых прикладных и системных программ с помощью языков высокого уровня. Компиляторы - это средства, служащие для создания программного обеспечения на этапах кодирования, тестирования и отладки. Но компилятор не может полностью решить всех задач, связанных с разработкой новой программы. Средств только компилятора недостаточно для того, чтобы обеспечить прохождение программой всех этапов разработки. Поэтому компиляторы - это программное обеспечение, которое функционирует в тесном взаимодействии с другими техническими средствами, применяемыми на данных этапах.

Система программирования - это комплекс программных средств, предназначенных для кодирования, тестирования и отладки программного обеспечения. Нередко системы программирования взаимосвязаны и с другими техническими средствами, служащими целям создания программного обеспечения на более ранних этапах жизненного цикла (от формулировки требований и анализа до проектирования).

Системы программирования в современном  мире доминируют на рынке средств  разработки. Практически все фирмы-разработчики компиляторов поставляют свои продукты в составе соответствующей системы  программирования в комплексе всех прочих технических средств. Отдельные  компиляторы являются редкостью  и, как правило, служат только узкоспециализированным целям.

MS Access позволяет облегчить работу с данными. База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. БД позволяет размещать в своих структурах не только данные, но и методы (т.е. программный код) с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем. Таким образом современные база данных хранят не только данные, но и информацию.

Для удобной работы с БД мы используем для каждого поля уникальное имя. Тип поля определяется характером информации, размещаемой в данном поле. Разные типы полей имеют разное назначение и свойства.

Так же в таблицах используются связи. Связь между таблицами реализуется  за счет одинаковых полей в связываемых  таблицах. структура связей между  таблицами называется схемой данных.