Программирование

Запрос «Программирование (ЭВМ)» перенаправляется сюда; об альтернативе см. Программирование (значения).

Разработка программного обеспечения

Процесс разработки ПО
Шаги процесса
Анализ  Проектирование  Реализация  Тестирование  Внедрение  Сопровождение
Модели / Методы
Agile (XP, Lean, Scrum и др.)  Cleanroom  Итеративная (OpenUP)  RAD  RUP  MSF  Спиральная  Каскадная  V-Model  Dual Vee Model  DSDM
Сопутствующие дисциплины
Конфигурационное управление  Документирование  Управление проектами  Управление требованиями

Программи́рование в в обычном понимании, это процесс создания компьютерных программ.

Программирование позволяет настроить компьютер или иное программируемое логическое устройство на те или иные действия. Обычно программа вводится в компьютер программистами, и первые программы создавались математиками и логиками, конструировавшими компьютеры. Когда еще не было средств вывода на экран, программа выдавала результат просто в печатном виде на принтере. Ввод в компьютер также производился несколько иначе. В любом случае, со временем стало понятно, что программировать компьютер каждый раз «с нуля» после каждой его перезагрузки в неразумно. Поэтому начали появляться средства запоминания программ и данных. Но первые компьютеры были все-таки не цифровыми, а аналоговыми. Проще говоря, они были сначала механическими, потом электромеханическими и, уже потом, электронными. (Первые электронные компьютеры и прочие вычислители работали на электронных лампах.) Конечно это не совсем компьютер в современном понимании. Программированием также называют настройку электронных устройств и программно-аппаратных комплексов. Например: программирование цифровых АТС, программирование бытовых приборов конечным пользователем, запись информации в ПЗУ. Разработку логической схемы для ПЛИС тоже называют программированием. В общем понимании, программирование в это процесс описания функционирования устройства, который может быть выражен либо в структуре самого устройства, либо в виде набора команд, выполняемых устройством. Программирование сочетает в себе элементы науки (логики, математики, информатики, кибернетики), инженерной дисциплины и искусства (авторской творческой деятельности).

В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций в программ в на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму в плану, методу решения поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне в кодерами), а те, кто разрабатывает алгоритмы в алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.

В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ в программного обеспечения ЭВМ. Более точен современный термин в «программная инженерия» (также иначе «инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.

Программирование для ЭВМ основывается на использовании языков программирования, на которых записывается программа. В настоящее время для того, чтобы программа могла быть понята и исполнена ЭВМ, требуется специальный инструмент в транслятор. (Можно, конечно, обойтись и без транслятора. Но тогда программу придется кодировать непосредственно на языке машинных команд, а это весьма трудоемкое занятие.) Существуют два вида трансляторов в компиляторы и интерпретаторы. (Составная часть компилятора, выполняющая собственно трансляцию программы на языке программирования (например на С++ или языке ассемблера), также называется транслятором.) В настоящее время активно используются так называемые интегрированные среды разработки программ, включающие в свой состав также редактор для ввода и редактирования текстов программ, отладчики для поиска и устранения ошибок в программах, трансляторы с различных языков программирования, компоновщики для сборки программы из нескольких модулей, и другие служебные подпрограммы. Текстовый редактор среды программирования может иметь специфичную функциональность, такую как индексация имен, отображение документации, средства визуального создания пользовательского интерфейса. С помощью текстового редактора программист производит набор и редактиктирования текста содаваемой программы, который называют исходным кодом («исходник» в на профессиональном жаргоне). Язык программирования определяет синтаксис и изначальную семантику исходного кода, семантика языка программирования может расширяться текстом программы, дополнительными библиотеками и программно-аппаратным окружением, в котором выполняется программа. Компилятор преобразует текст программы в машинный код, непосредственно исполняемый электронными компонентами компьютера. Интерпретатор либо явно не преобразует текст программы в машинный код, либо неявно делает такое преобразование в процессе выполнения программы.

Программирование в широком смысле можно разбить на несколько стадий:

• Анализ,
• Проектирование в разработка комплекса алгоритмов,
• Кодирование и компиляцию в написание исходного текста программы и преобразование его в исполнимый код с помощью компилятора,
• Тестирование и отладку в выявление и устранение ошибок в программах,
• Испытания и сдачу программ,
• Сопровождение.

История

Коммутационная панель суммирующей машины IBM 402.

Антикитерский механизм из Древней Греции был калькулятором, использовавшим шестерни различных размеров и конфигурации, обусловливавших его работу, по отслеживанию метонова цикла, до сих пор использующегося в Лунно-солнечный календарях. Аль-Джазари построил программируемый автомат-гуманоид в 1206 году. Одна система, задействованная в этих устройствах, использовала зажимы и кулачки, помещённые в деревянный ящик в определённых местах, которые последовательно задействовали рычаг, которые, в свою очередь, управляли ударными инструментами.

Часто первым программируемым устройством принято считать жаккардовый ткацкий станок, построенный в 1804 году Жозефом Мари Жаккаром, который произвёл революцию в ткацкой промышленности, предоставив возможность программировать узоры на тканях при помощи перфокарт. Первое программируемое вычислительное устройство, Аналитическую машину, разработал Чарлз Бэббидж (но не смог её построить). 19 июля 1843 года графиня Ада Августа Лавлейс, дочка великого английского поэта Джорджа Байрона, как принято считать, написала первую в истории человечества программу для Аналитической машины. Эта программа решала уравнение Бернулли, выражающее закон сохранения энергии движущейся жидкости. В своей первой и единственной научной работе Ада Лавлейс рассмотрела большое число вопросов. Ряд высказанных ею общих положений (принцип экономии рабочих ячеек памяти, связь рекуррентных формул с циклическими процессами вычислений) сохранили свое принципиальное значение и для современного программирования. В материалах Бэббиджа и комментариях Лавлейс намечены такие понятия, как подпрограмма и библиотека подпрограмм, модификация команд и индексный регистр, которые стали употребляться только в 1950-х годах. Однако ни одна из программ написанных Адой Лавлейс никогда так и не была запущена.

Языки программирования

Большая часть работы программистов связана с написанием исходного кода, тестированием и отладкой программ на одном из языков программирования. Исходные тексты и исполняемые файлы программ являются объектами авторского права и являются интеллектуальной собственностью их авторов и правообладателей.

Различные языки программирования поддерживают различные стили программирования (т. е. парадигмы программирования). Отчасти искусство программирования состоит в том, чтобы выбрать язык программирования, наиболее полно подходящий для решения поставленной задачи. Разные языки требуют от программиста различного уровня внимания к деталям при реализации алгоритма, результатом чего часто бывает компромисс между простотой и производительностью (или между временем программиста и временем пользователя).

Единственный язык, напрямую выполняемый ЭВМ в это машинный язык (также называемый машинным кодом и языком машинных команд). Изначально все программы писались в машинном коде, но сейчас этого практически уже не делается. Вместо этого программисты пишут текст исходный код на том или ином языке программирования, затем используя компилятор или интерпретатор транслируют его, в один или несколько этапов в машинный код, готовый к исполнению на целевом процессоре, или в промежуточное представление, которое может быть исполнено специальным интерпретатором в виртуальной машиной. Но это справедливо только для языков высокого уровня. Если требуется полный низкоуровневый контроль над системой на уровне машинных команд и отдельных ячеек памяти, программы пишут на языке ассемблера, мнемонические инструкции которого преобразуются один к одному в соответствующие инструкции машинного языка целевого процессора ЭВМ. (По этой причине трансляторы с языков ассемблера в ассемблера в получаются алгоритмически простейшими трансляторами.)

В некоторых языках вместо машинного кода генерируется интерпретируемый двоичный код «виртуальной машины», также называемый байт-кодом (byte-code). Такой подход применяется в Forth, некоторых реализациях Lisp, Java, Perl, Python, языках для .NET Framework.

Программные средства

Скриншот фрагмента кода на языке Java в текстовом редакторе vim, демонстрирующий подсветку синтаксиса, поддержку Unicode, фолдинг

Программные средства, используемые при разработке программ, делятся на системные и инструментальные, лицензионные и безлицензионные, свободно распространяемые и проприетарные. На практики безлицензионные средства разработки в настоящее время редкость. Все без исключения проприетарные средства разработки лицензионные, и распространяются по ограниченным лицензиям, часто небесплатным. Практически все современные свободно распространяемые средства разработки лицензионные и распространяются по различным публичным (также генеральным, свободным) лицензиям, разрешающим свободное распространение как самих этих средств так и их исходных кодов (в том числе их доработку). (Свободно распространяемые лицензионные программы чаще всего распространяются по лицензиям: GPL, FSF или EULA.)

В системном обеспечении основными являются операционные системы, инструментальные средства и технологии Windows, Mac OS X и Linux и прочих операционных систем.

Свободно распространяемые инструментальные средства (в том числе лицензионные свободно разпространяемые) можно устанавливать и использовать на любых компьютерах с любой операционной системой (часто это Windows, Mac OS X, Linux, UNIX). На олимпиадах по информатике и программированию с успехом используются только свободно распространяемые лицензионные инструментальные средства (в большинстве своем распространяются по лицензии GNU), работающие в среде Windows, Mac OS X и Linux и позволяющие разрабатывать программное обеспечение без ошибок. Из языков программирования на олимпиадах по программированию последние годы часто используются языки программирования Паскаль, C/C++ и Java.

Для ведения документации при разработках программ вполне могут использоваться как свободно распространяемые (как распространяются по лицензии GPL) так и проприетарные офисные пакеты программ (например OpenOffice.org и Microsoft Office соотвественно). Файлы документации, создаваемые в современных проприетарных и свободно распространяемых офисных программах, информационно совместимы.

См. также

• Разработка программного обеспечения
• Структурное программирование
• Логическое программирование
• Экстремальное программирование
• Экспертная система
• База знаний
• Логика в информатике
• Хакер
• Защита информации
• Информационная безопасность
• Олимпиады по программированию
• Блок-схема
• Cookies

Литература

• Дейкстра Э. Дисциплина программирования = A discipline of programming в 1-е изд. в М.: Мир, 1978. в 275 с. в ISBN ???.
• Бьярне Страуструп Программирование: принципы и практика использования C++, исправленное издание = Programming: Principles and Practice Using C++ в М.: «Вильямс», 2011. в С. 1248. в ISBN 978-5-8459-1705-8.
• Александр Степанов, Пол Мак-Джонс Начала программирования = Elements of Programming (Hardcover) в М.: «Вильямс», 2011. в С. 272. в ISBN 978-5-8459-1708-9.

• Роберт В. Себеста. Основные концепции языков программирования / Пер. с англ в 5-е изд. в М.: Вильямс, 2001. в 672 с. в ISBN ???.
• Иан Соммервилл. Инженерия программного обеспечения / Пер. с англ в 6-е издание. в М.: Вильямс, 2002. в 624 с. в ISBN ???.
• Иан Грэхем. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика / Пер. с англ в 3-е издание. в М.: Вильямс, 2004. в 880 с. в ISBN ???.

Ссылки

• Программирование в каталоге ссылок Open Directory Project (dmoz).

Основные направления информатики Математические основы Математическая логика · Теория множеств · Теория чисел · Теория графов · Теория типов · Теория категорий · Вычислительная математика  · Теория информации  · Комбинаторика  · Алгебра логики Теория алгоритмов Теория автоматов · Теория вычислимости · Теория сложности вычислений · Теория квантовых вычислений Алгоритмы, структуры данных Анализ алгоритмов · Разработка алгоритмов · Вычислительная геометрия Языки программирования, компиляторы Парсер · Интерпретатор · Процедурное программирование · Объектно-ориентированное программирование · Функциональное программирование · Логическое программирование · Парадигмы программирования Конкурентные, параллельные, распределённые системы Многопроцессорность · Грид-вычисления · Управление конкурентным доступом Инженерия программного обеспечения Анализ требований · Проектирование программного обеспечения · Программирование · Формальные методы · Тестирование программного обеспечения · Цикл разработки программного обеспечения Системная архитектура Архитектура компьютера · Устройство компьютера · Операционная система Электросвязь, сети Компьютерный звук · Маршрутизация · Сетевая топология · Криптография Базы данных Системы управления базами данных · Реляционные базы данных · SQL · Транзакции · Индекс баз данных · Data mining Искусственный интеллект Автоматическое формирование суждений · Компьютерная лингвистика · Компьютерное зрение · Эволюционное моделирование · Экспертные системы · Машинное обучение · Обработка естественного языка · Робототехника Компьютерная графика Визуализация · Компьютерная анимация · Обработка изображений Человеко-компьютерное взаимодействие Общедоступность компьютера · Пользовательские интерфейсы · Носимый компьютер · Повсеместный компьютинг · Виртуальная реальность Научные вычисления Искусственная жизнь · Биоинформатика · Когнитивистика · Вычислительная химия · Вычислительная неврология · Вычислительная физика · Вычислительные алгоритмы · Символьная математика Примечание: Информатика также может быть разделена на различные темы или направления в соответствии с ACM Computing Classification System.