Алгоритмічна мова

АЛГОРИТМІ́ЧНА МО́ВА — формальна мова, при­значена для записува­н­ня алгоритмів за за­даними правилами конструюва­н­ня. Хоч для кожної А. м. такі правила досить різноманітні і якісно від­мін­ні, будь-який алгоритм можна скласти з невеликого числа елементар. приписів, що задають послідовність кроків алгоритму. А. м. називається універсальною, якщо нею для довіл. алгоритму можна описати алгоритмічно повний набір приписів. За узагальненістю способу записува­н­ня алгоритмів універс. А. м. рівносильна алгоритм. системі, напр., класич. алгоритм. системам: нормал. алгоритмам Маркова, рекурсив. функціям, машинам Тьюрінґа чи Поста. А. м. ви­значається алфавітом вхід. символів, точним описом синтаксису (граматики) і семантики. Оператори А. м. пере­робляють інформацію і можуть складатися з послідовності елементар. операцій, а оператори управлі­н­ня (пере­ходу) ви­значають порядок викона­н­ня операторів у алгоритмі. Не­зважаючи на універс. А. м., вони виявилися не­придат. щодо роз­вʼяза­н­ня практ. задач на компʼютерах, оскільки не враховували умов операц. середовищ, а орієнтувалися на дослідже­н­ня фундам. питань теорії алгоритмів. Напр., у мові АЛГОЛ-60 (1960) для записува­н­ня алгоритмів були від­сутні навіть оператори вводу-виводу. Тому на основі А. м. виникли мови про­грамува­н­ня (М. п.) як формальні мови спілкува­н­ня людини з компʼютером, при­знач. для опису сукупності ін­струкцій, викона­н­ня яких забезпечує правильне роз­вʼяза­н­ня потріб. задачі. Першими М. п. були мови машин­ні, адекватні системам команд компʼютера, що без­посередньо ним реалізуються (напр., як асемблер), однак вимагають сут­тєвої деталізації роз­вʼязува­н­ня задачі. Тому зʼявилися М. п. з вищим рівнем абстракції, орієнтовані на певні предметні сфери і здатні лаконічно виразити алгоритм роз­вʼяза­н­ня задачі: у 1958 — Фортран для виріше­н­ня інж. і наук. задач; у 1959 — Кобол для задач обробле­н­ня екон. інформації. За­значимо багатоцільову Адресну мову, яку роз­робили у 1956 київ. математики В. Королюк і К. Ющенко: завдяки апаратові непрямої адресації вона випередила появу не тільки М. п. вищого рівня, а й асемблерів. Цей апарат закріпився у М. п. для систем. про­грамува­н­ня, тільки починаючи з М. п. ПЛ/1 (1966). Під­ручник з Адресної мови пере­вид. у пʼяти країнах світу, її реалізовано на всіх вітчизн. компʼютерах першого поколі­н­ня. Залежно від під­ходу до описува­н­ня задачі, М. п. поділяють на процедурні, за допомогою яких детально ви­значається, як повинен діяти компʼютер, та про­блемно-орієнтовані, або функціон., які ви­значають у термінах функцій, що необхідно зробити. Процедурні мови містять засоби вираже­н­ня таких характер. дій, як обчисле­н­ня виразів, пере­вірка умов, обробле­н­ня текс­тових рядків, організація циклів обчислень, виклик процедур тощо. Про­блемно-орієнт. мови надають засоби ви­значе­н­ня наборів функцій, що повин­ні виконуватися. За 40 р. роз­витку ві­домо понад 1000 М. п., серед яких поширилися і роз­виваються далі всього пів­тора десятка, зафіксовані в між­нар. і нац. стандартах. Необхідність стандартизації М. п. зʼясувалася ще на­прикінці першого десятилі­т­тя їхньої появи. З процедурних нині стандартизовані і мають по декілька поколінь М. п. для інж. за­стосувань Фортран, Бейсік і ФОРТ; для обробле­н­ня даних — Кобол; для структур. запитів до реляц. баз даних — SQL; для роз­мітки документів — SGML; для упр. реальними обʼєктами — Ада і Модула-2; для обробле­н­ня матриць — APL; для обробле­н­ня мед. даних — M[UMPS]; для обробле­н­ня списків — Ком­мон Лисп, Пролог із вбудованим механізмом логіч. виведе­н­ня; для роз­робки за­стосувань ПЛ/1, Паскаль, Сі та С++. Жит­тєвий цикл М. п. Фортран нараховує вже 6 поколінь, починаючи від Фортран-2 у 1958 і першого стандарту на Фортран-4 у 1966. Потім діяли стандарти на Фортран-77 та Фортран-90, поки стандарт на Фортран-95 не роз­ділився на три частини через складність і громіздкість мовних кон­структивів для роз­паралелюва­н­ня процесів, наслідува­н­ня, плаваючої арифметики, обробле­н­ня рядків змін­ної довжини і роз­шире­н­ня вводу-виводу та загалом екс­порту-імпорту даних. Унаслідок роз­початого пере­гляду чин­ного стандарту, 6-е поколі­н­ня Фортран-2000 не по­ступатиметься за потужністю М. п. Сі та збагатиться засобами обʼєктно-орієнтованого про­грамува­н­ня, інтернаціоналізації, поліморфізму, задава­н­ня посилань, асинхрон­ного вводу-виводу, інтервальної арифметики, звʼязку з мовами про­грамува­н­ня тощо. Роз­виток М. п. в Україні су­проводжувався роз­робле­н­ням декількох оригінал. мов, серед них — М. п. недис для описува­н­ня задач моделюва­н­ня подій, аналітик для чисельно-аналіт. викладень на першому в світі персон. компʼютері серії МИР, створ. у Києві.

Пер­спективи організації роз­поділеного обробле­н­ня на основі обчислюв. мереж, що від­крилися в 90-х рр., при­звели до нового рівня у роз­витку сучас. М. п., які прийнято від­носити до 4-го поколі­н­ня (4GL). Причому за­значена родина стандартизов. М. п. роз­вивається пере­важно всередині себе, не роз­ширюючи меж та обʼєктивно від­биваючи наслідки принципу спадковості поколінь М. п. Приклади — створе­н­ня на основі SGML М. п. HTML для описува­н­ня web-сторінок і на основі С++ мови Java для роз­робле­н­ня про­грам-аплетів у складі web-сторінок. Опис задачі або про­грама на М. п. пере­творюються на машин­ну мову спец. процесором (транс­лятором чи інтер­претатором). Довільна М. п. машин­но-незалежна, тому раніше напис. про­граму можна використовувати на різних компʼютер. платформах і в різних операц. середовищах. Нині мовний процесор — це інтегр. середовище роз­робки приклад. про­грам і великих за­стосувань, у якому уніфіковано під­тримується звʼязок з ін. М. п. та базами даних, надаються графічні засоби і забезпечується поліекран­на схема діалогу з користувачем. У М. п. реалізовано принцип приховува­н­ня інформації, коли абстракції даних (блоки і шаблони зовн. даних) чи дій (процедури та їхні параметри) можна використовувати як «чорний ящик», не знаючи по­дробиць їхнього облаштува­н­ня та створе­н­ня, і на­громаджувати продукти своєї та чужої праці. У сучас. М. п. вищий прояв цього принципу становлять абстракції типів даних, що ви­значають категорії даних з інкапсуляцією операцій над ними, та абстракції обʼєктів, які домінують в обʼєктно-орієнтованому про­грамуван­ні. За цим принципом ви­значаються інтерфейси — правила взаємодії про­грам. Щоб продукт праці про­грамістів могли використовувати інші, його функції та правила на­строюва­н­ня необхідно чітко ви­значати, тоді можливі колективна роз­робка про­грам і компонува­н­ня їх з готових модулів, а також забезпече­н­ня роз­поділеного обробле­н­ня у середовищі від­критих систем. Про­блемно-орієнт. мови стали під­ґрунтям для роз­витку мов специфікації про­грам (М. с. п.) як засобів задава­н­ня специфікацій задачі, яку повин­на роз­вʼязувати про­грама. За­звичай такий опис складається за певною моде­л­лю роз­вʼяза­н­ня задачі; специфікуються характеристики і параметри моделі, тому в М. с. п. ціниться насамперед висока виразність. Два приклади М. с. п., ві­домих кожному про­грамістові,– IDL (Interface Definition Language) для описува­н­ня інтерфейсів про­грам роз­поділеного за­стосува­н­ня і синтакс. метамова роз­ширених БНФ (бекусо-наурівських форм). Інший приклад М. с. п. — мови по­да­н­ня знань, які почали поповнюватися специфікаціями компонентів багатораз. викори­ста­н­ня, насамперед алгоритмів добува­н­ня знань з дослід. даних. Алгоритми навч. стали на­стільки узагальненими, що вони включені до складу стандарт. б-к, і, як наслідок, почалася стандартизація цих алгоритмів, яка має на меті фіксацію їх як мовних кон­структивів. За 40 р. роз­витку М. п. збагатилися власним формально-алгоритм. апаратом, що становить інтелект інструментів роз­робки про­грам, і транс­формувалися в алгоритм. системи із збалансов. наборами кон­структивів, що спрацьовують в операц. середовищі з до­статньо формаліз. та уніфік. поведінкою, правила якої разом із М. п. інтенсивно стандартизуються. Нині М. п. повернули собі назву алгоритмічних мов.

Завантажити статтю