Программирование

К:ПРО:ИТ:Статьи по алфавитуК:ПРО:ИТ:Последняя правка: в текущем месяце

Программирование — это процесс создания компьютерных программ, включающий в себя как разработку алгоритма, так и написание кода на языках программирования, а также последующий процесс тестирования, отладки и сопровождения программных модулей. Языки программирования предоставляют разработчикам возможность задавать компьютеру инструкции, которые он может выполнить. Программирование используется во многих сферах, от решения математических и логических задач любой сложности в науке и технике, до создания веб-сайтов и мобильных приложений, разработки игр. Программирование требует умения логически мыслить, разбивать задачи на более мелкие подзадачи. Как правило, разработчики программного обеспечения работают в команде, что требует обладания навыками коммуникации и совместной работы.

История

В 20-х годах XIX века английский математик Чарльз Беббидж представил мысль о предварительной записи порядка действия механического калькулятора для последующей автоматической реализации вычислений, то есть о программе. Примерно в то же время французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар впервые в истории применил перфокарты как носители программного кода для управления ткацкими станками.

Аду Лавлейс, современницу Беббиджа, называют первым в мире программистом. В своём описании проекта вычислительного устройства Чарльза Бэббиджа она фактически разработала некоторые приемы управления последовательностью вычислений, которые используются в программировании и сейчас. Ею же была описана и одна из важнейших конструкций практически любого языка программирования – цикл.

Революционным моментом в истории языков программирования стало появление системы кодирования машинных команд с помощью специальных символов, предложенной Джоном Моучли. Система кодирования, предложенная им, заинтересовала одну из его сотрудниц, Грейс Мюррей Хоппер. При работе на компьютере «Марк-1» она и её группа впервые внедрили понятие подпрограммы, перехода по метке и процедуры отладки.

В конце 1940-х годов Джон Моучли создал систему под названием «Short Code», которая на тот момент являлась языком программирования высокого уровня. Джон записывал решаемую задачу в виде математических формул, а затем, используя специальную таблицу, преобразовывал эти формулы в двухлитерные коды. В дальнейшем специальная программа переводила эти коды в двоичный машинный код. Система, разработанная Джон Моучли, считается одним из первых примитивных интерпретаторов.

В 1951 году Г. Хоппер создала первый в мире компилятор и ею же был введен этот термин. Компилятор осуществлял функцию объединения команд и в ходе трансляции производил организацию подпрограмм, выделение памяти компьютера, преобразование команд высокого уровня (в то время псевдокодов) в машинные команды. «Подпрограммы находятся в библиотеке (компьютера), а когда вы подбираете материал из библиотеки – это называется компиляцией» – так она объясняла суть выполняемой компилятором задачи.

В 1954 году группа под руководством Г. Хоппер разработала систему, включающую язык программирования и компилятор, которая в дальнейшем получила название Math-Matic. После удачного завершения работ по созданию Math-Matic, она и её группа принялись за разработку нового языка и компилятора, который позволил бы пользователями программировать на языке, близком к обычному английскому. В 1958 году появился компилятор Flow-Matic. Компилятор Flow-Matic был первым языком для задач обработки коммерческих данных.

Середина 1950-х годов характеризуется стремительным прогрессом в программировании. На смену программированию в машинных командах пришли языки программирования нового типа, выступающие в роли посредника между машинами и программистами. Одним из наиболее распространенных был Фортран (FORTRAN, от FORmula TRANslator – переводчик формул), разработанный программистами фирмы IBM в 1954 году. Этот язык был ориентирован на научно-технические расчеты математического характера и является классическим языком программирования при решении на компьютере математических и инженерных задач.

В дальнейшем особое место среди языков программирования занимает Алгол, первая версия которого появилась в 1958 – 1960-х годах. Одним из разработчиков Алгола был «отец» Фортрана Джон Бэкус. Название языка явилось сокращением от ALGOrithmic Language и он предназначался для записи алгоритмов. Благодаря чёткой логической структуре Алгол стал стандартным средством записи алгоритмов в научной и технической литературе.

В 1960 году был создан язык Кобол (COBOL – Common Business Oriented Language). В этом языке по сравнению с Фортраном и Алголом, слабее развиты математические средства, но хорошо развиты средства обработки текстов, организация вывода данных в форме требуемого документа. Он задумывался как основной язык для обработки данных в сферах управления и бизнеса.

В середине 1960-х годов Томас Курц и Джон Кемени (сотрудники математического факультета Дартмутского колледжа) создали специализированный язык программирования, который состоял из простых слов английского языка. Новый язык назвали «универсальным символическим кодом для начинающих» – Бейсик (BASIC – Beginner All-Purpose Symbolic Instruction Code). Сегодня универсальный язык Бейсик, имеющий большое количество версий, приобрёл популярность и получил широкое распространение среди пользователей компьютеров различных категорий во всем мире. В значительно мере этому способствовало то, что Бейсик начали использовать как встроенный язык персональных компьютеров, широкое распространение которых началось в конце 1970-х годов. Однако Бейсик неструктурный язык, поэтому он плохо подходит для обучения качественному программированию. Справедливости ради следует заметить, что последние версии Бейсика для компьютера (например, QBasic) стали более структурными и по своим изобразительным возможностям приближаются к таким языкам, как Паскаль.

В 1960-е годы были предприняты попытки преодолеть «разноголосицу» в обилии языков программирования путем создания универсального языка. Первым детищем этого направления стал – PL/1 (Programm Language One), разработанный фирмой IBM в 1967 году. Этот язык претендовал на возможность решать любые задачи: вычислительные, обработки текстов, накопления и поиска информации. Однако он оказался слишком сложным, его транслятор был недостаточно оптимальным и содержал ряд невыявленных ошибок. Вслед за PL/1 появились и другие универсальные языки, например, ALGOL 68. Он отличался строгой формализацией и позволял описывать сложные алгоритмы, однако его трансляторы также оказались громоздкими и медленными. Идея универсального языка, способного одинаково эффективно решать любые задачи, оказалась на тот момент преждевременной, однако забыта не была. Старые языки были модернизированы в универсальные варианты: Алгол-68, Фортран-77. Предполагалось, что подобные языки будут развиваться и усовершенствоваться и станут вытеснять все остальные. Однако ни одна из этих попыток не увенчалась успехом.

В 1965 году появился язык ЛИСП. Основным в нем служит понятие рекурсивно определённых функций. Поскольку доказано, что любой алгоритм может быть описан с помощью некоторого набора рекурсивных функций, то ЛИСП в определённой степени является универсальным языком. С его помощью компьютер может моделировать достаточно сложные процессы, в частности – интеллектуальную деятельность людей.

В 1971 году значительным событием в истории языков программирования стало создание языка Паскаль. Его автор – швейцарский ученый Никлаус Вирт, назвавший созданный им язык в честь великого французского математика и религиозного философа XVII века Блеза Паскаля, который изобрел первое суммирующее устройство. Первоначально Паскаль предназначался для использования в сфере образования, однако, благодаря своей простоте, элегантности и строгости синтаксиса, он быстро завоевал популярность среди профессиональных разработчиков. Паскаль стал основой для создания множества программных продуктов, от небольших утилит до сложных систем автоматизации. Важным достоинством языка являлась его строгая типизация, которая позволяла выявлять ошибки на этапе компиляции, что значительно повышало надежность программного обеспечения. Кроме того, Паскаль предлагал развитые средства для работы с данными, включая структурированные типы, такие как записи и массивы. Все это способствовало созданию хорошо организованного и легко поддерживаемого кода. Впоследствии, Паскаль послужил отправной точкой для разработки многих других языков, оказав значительное влияние на развитие всей индустрии программирования.

В 1975 году два события стали вехами в истории программирования – Билл Гейтс и Пол Аллен заявили о себе, разработав свою версию Бейсика, а Вирт и Йенсен выпустили классическое описание языка Паскаль – «Pascal User Manual and Report».

В 1983 году не менее впечатляющей, в том числе и финансовой, удачи добился Филип Кан, француз, разработавший систему Турбо-Паскаль. Суть его идеи состояла в объединении последовательных этапов обработки программы – компиляции, редактирования связей, отладки и диагностики ошибок – в едином интерфейсе. Турбо-Паскаль – это не только язык и транслятор с него, но еще и операционная оболочка, позволяющая пользователю удобно работать на Паскале. Этот язык вышел за рамки учебного предназначения и стал языком профессионального программирования с универсальными возможностями. В силу названных достоинств Турбо-Паскаль стал источником многих современных языков программирования. С тех пор появилось несколько версий Турбо-Паскаля, последняя их которых – седьмая. Впоследствии фирма Borland Software Corporation завершила линию продуктов Турбо-Паскаль и перешла к выпуску системы визуальной разработки для Windows – интегрированной среды разработки Delphi.

Появившийся в 1972 году язык Си оказал, пожалуй, самое существенное влияние на развитие индустрии программного обеспечения. Этот язык, будучи языком высокого уровня, предлагает удобные конструкции для структурирования кода, такие как функции, циклы и условные операторы. В то же время, он предоставляет прямой доступ к памяти и аппаратным ресурсам, позволяя разработчикам оптимизировать производительность и создавать программы, тесно интегрированные с аппаратным обеспечением. Благодаря этой гибкости, Си стал основой для создания многих других языков программирования, таких как C++, Objective-C и Java, которые унаследовали его синтаксис и концепции. Его влияние на развитие операционных систем, таких как Unix и Linux, также огромно. Даже сегодня, несмотря на появление новых языков, Си остается актуальным и востребованным в областях, требующих высокой производительности и низкоуровневого контроля.

Наиболее распространённые языки программирования

• Lua — скриптовый язык программирования.
• JavaScript — для создания интерактивных веб-страниц.
• Python — используется для интернет-приложений, разработки программного обеспечения в науке о данных и машинном обучении.
• TypeScript — для frontend-разработки, то есть создания той части приложений, с которой непосредственно контактирует пользователь.
• Java — используется для программирования программного обеспечения и приложений для множества различных операционных систем и устройств, включая устройства Интернета вещей, мобильные телефоны и компьютеры.
• C++ — используется для создания программного обеспечения разного рода: от игр до операционных систем. Этот язык также широко применяется в интенсивной обработке данных и научных расчетах.
• C# — используется для создания игр, десктопных приложений, веб-сервисов, в нейросетях.
• PHP — используется для создания сайтов и веб-приложений.

Основные инструменты

Инструментом разработки программного обеспечения является программа, которая используется для разработки какой-либо другой компьютерной программы, помогая разработчику управлять компьютерными файлами. Например, программист может использовать инструмент под названием редактор исходного кода для редактирования файлов исходного кода, а затем компилятор для преобразования исходного кода в файлы машинного кода. Он также может использовать инструменты сборки, которые автоматически упаковывают исполняемые программы и файлы данных в общие пакеты или установочные комплекты. В процессе программирования в настоящее время широко используются интегрированные среды разработки (IDE), в состав которых обычно входят:

• редактор для ввода и редактирования текста программ;
• транслятор для преобразования текста программы в машинное представление;
• отладчик для отладки (поиска и устранения ошибок);
• компоновщик для сборки программы из нескольких модулей;

Другие служебные модули и инструменты

GitHub

Принципы работы Git основаны на создании снимков (snapshots) состояния файлов, что обеспечивает эффективное хранение и быстрое переключение между версиями. В отличие от централизованных систем, Git хранит полную копию репозитория на каждой рабочей станции, что повышает надежность и автономность работы. Ветвление и слияние (branching and merging) – ключевые операции, позволяющие параллельно разрабатывать новые функции и исправлять ошибки, не затрагивая основную кодовую базу.

Git широко используется в различных сферах разработки, от небольших проектов до крупных корпоративных систем. Платформы, такие как GitHub, GitLab и Bitbucket, предоставляют веб-интерфейсы для управления Git-репозиториями, упрощая совместную работу и обмен кодом. Освоение Git является неотъемлемой частью профессионального развития для любого программиста.

Chrome DevTools

Это встроенные в браузер средства для отладки и анализа веб-страницы. Они помогают разработчикам анализировать и улучшать сайты. С помощью этих инструментов можно прямо в браузере изучать HTML-код и CSS-стили, смотреть, как работает JavaScript, следить за загрузкой ресурсов, работать с анимациями, производительностью и даже эмулировать поведение сайта на мобильных устройствах.

Инструменты разработчика позволяют инспектировать DOM-дерево, выявлять ошибки в коде, устанавливать точки останова и пошагово выполнять JavaScript. Они предоставляют подробную информацию о сетевых запросах, времени загрузки ресурсов, а также отображают предупреждения и ошибки, возникающие в процессе работы веб-приложения. Разработчики могут использовать их для изменения стилей и контента в режиме реального времени, что значительно ускоряет процесс отладки и позволяет быстро экспериментировать с различными решениями. Они незаменимы при оптимизации производительности и обеспечении кросс-браузерной совместимости.

Azure

Microsoft Azure — это платформа, предоставляющая широкий спектр услуг для разработки, развертывания и управления приложениями через глобальную сеть дата-центров Microsoft. Azure позволяет компаниям и разработчикам использовать довольно сильные вычислительные ресурсы без необходимости инвестировать в собственную инфраструктуру. Платформа поддерживает множество языков программирования и фреймворков, что делает её универсальным инструментом для различных типов проектов. Azure также предлагает интеграцию с различными DevOps инструментами, что делает легче процесс разработки и развертывания.

Visual Studio Code

Visual Studio Code (VS Code) — это кросс-платформенный редактор кода от компании Microsoft, разработанный на базе фреймворка Electron. С его помощью можно разрабатывать кросс-платформенные десктопные приложения, используя веб-технологии.

Особенность VS Code в том, что он не привязан к определённому языку программирования, поэтому с его помощью можно создавать сайты, мобильные приложения, работать с базами данных и тестировать сервисы.

Stack Overflow

Stack Overflow — это Q&A-сервис для IT-шников, где одни люди задают вопросы, а другие отвечают. По сути, это огромная база знаний, с помощью которой IT-специалисты решают свои задачи. Аудитория сайта насчитывает свыше 100 миллионов человек со всего мира. Среди пользователей не только разработчики, а все, кто пишет код, в том числе ML-инженеры и автотестировщики.

Docker

Docker — это известная программа, в основе которой лежит технология контейнеризации. Docker позволяет запускать Docker-контейнеры с приложениями из заранее заготовленных шаблонов — Docker-образов.

Docker может использоваться для:

• управления изолированными приложениями;
• ускорения и автоматизации развёртывания приложений;
• доставки приложений до серверов;
• масштабирования приложений;
• запуска на одном компьютере разных версий одной программы.

JIRA

Jira — это инструмент для управления проектами, разработанный компанией Atlassian. Он широко используется в IT-индустрии для отслеживания задач, багов и управления проектами. Jira предоставляет различные возможности для настройки и адаптации под различные потребности команды.

Примеры использования Jira:

• Управление разработкой ПО. Команда разработчиков использует Jira для управления задачами и отслеживания багов.

• Поддержка клиентов. Команда поддержки использует Jira для отслеживания запросов клиентов и управления тикетами.

• Маркетинговые кампании. Маркетинговая команда использует Jira для планирования и управления кампаниями.

Bitbucket

Bitbucket — это веб-служба хостинга репозитория контроля версий, принадлежащая Atlassian. Она позволяет группам разработчиков программного обеспечения сотрудничать в проектах, управляя и храня код с помощью систем контроля версий Git или Mercurial. Bitbucket предлагает как частные, так и общедоступные репозитории. Сервис позволяет пользователям совместно работать над проектами, сохраняя при этом безопасную и организованную среду исходного кода.

Среди функций Bitbucket можно выделить:

• запросы на включение;
• проверки кода;
• встроенные комментарии.

Cloud9

AWS Cloud9 – это облачная интегрированная среда разработки, предлагаемая Amazon Web Services. Ее используют для написания, выполнения и отладки кода. Платформу можно запустить на сервере Amazon EC2 или на собственном сервере с операционной системой Linux.

Основные возможности:

• Редактор кода с подсветкой синтаксиса.
• Инструменты отладки.
• Интегрированный терминал.
• Умное автодополнение кода.
• Инструменты командной разработки: совместное редактирование кода и чат.
• Инструменты для разработки бессерверных приложений.
• Сохранение истории изменений файлов.

AppMaster

AppMaster — онлайн-сервис для создания полноценных мобильных приложений. В AppMaster компании и обычные пользователи могут создавать функциональные программы, начиная от чат-ботов и заканчивая приложения со сложной инфраструктурой. Сервис позволяет создавать прототипы, MVP и готовые приложения без помощи разработчиков. Приложения, созданные в AppMaster, могут быть ориентированы как на одну платформу — (iOS или Android), так и быть кроссплатформенными.

В интерфейсе сервиса доступны три основные функции — создание дизайна приложения, настройка баз данных и управление бизнес-логикой. Интерфейсы приложений можно создавать как с нуля, так и при помощи готовых шаблонов. Конструктор-приложений AppMaster позволяет при помощи перемещения элементов из панели инструментов в рабочую зону создавать дизайн приложения, добавлять интерактивные элементы, переходы и новые страницы. В визуальном редакторе также настраиваются базы-данных, какие данные и в какие таблицы они будут записываться. Создав дизайн и базу-данных для приложения, пользователи могут настроить бизнес-логику, отвечающую за взаимодействие элементов, страниц и функционирование приложения.

GitLab

GitLab — сервис для хранения и управления Git-репозиториями. Как и его более известный конкурент, GitHub, он значительно облегчает коллективный труд разработчиков, позволяя им писать и редактировать код, а также его тестировать и развертывать без лишних проблем.

Postman

Postman — это инструмент для тестирования и автоматизации работы с API, который разработчики и тестировщики хвалят за простой интерфейс и довольно сильные функции. С его помощью можно отправлять запросы и получать ответы без необходимости писать логику обращения к серверу вручную. Postman доступен для Windows, macOS и Linux, а ещё его можно установить как браузерное расширение.

Axure

Axure RP — это программа, используемая для создания вайрфреймов, прототипов и спецификаций для веб-сайтов и мобильных приложений. Этот инструмент популярен среди UX-дизайнеров, поскольку он позволяет создавать интерактивные, кликабельные прототипы, которые можно тестировать и представлять клиентам. Двумя последними версиями программы являются Axure RP 9 и Axure RP 10, однако многие пользуются и 8-й версией.

Литература

• Дейкстра Э. Дисциплина программирования = A discipline of programming. — М.: Мир, 1978. — 275 с.
• Роберт У. Себеста. Основные концепции языков программирования / Пер. с англ. — 5-е изд. — М.: Вильямс, 2001. — 672 с. — ISBN 5-8459-0192-8 (рус.). — ISBN 0-201-75295-6 (англ.).
• Дональд Кнут. Искусство программирования. В четырёх томах / Пер. с англ. — М.: Вильямс, 2001 − 2013.