Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

В программе для нахождения простых чисел от 2 до 10 000, написанной на языке АЛГОЛ, этот алгоритм можно реализовать, объявив булев массив с индексами от 2 до 10 000.

Первый цикл for присваивает всем элементам булева массива значение true. Таким образом, предполагается, что все числа, находящиеся в начале программы, простые. Второй цикл проверяет числа от 1 до 100 (квадратный корень из 10 000). Если число простое (a[i] имеет значение true), то вложенный цикл for задает значение false всем числам, кратным ему. Последний цикл for выводит на экран все простые числа, то есть значения i, при которых a[i] — true.

Иногда люди спорят, является ли программирование искусством или наукой. С одной стороны, существуют учебные программы в области компьютерных наук , а с другой — есть такие знаменитые книги, как « Искусство программирования » Дональда Кнута. Как писал физик Ричард Фейнман: «Информатика скорее подобна инженерному делу: нужно просто заставить что-то делать что-то».

Если попросите 100 разных людей написать программу, которая выводит на экран простые числа, получите 100 различных решений. Даже те программисты, которые используют алгоритм Эратосфена, реализуют его не так, как это сделал я. Если бы программирование действительно было наукой, не существовало бы такого множества возможных решений, а неправильные заключения были бы более очевидными. Иногда стоящая перед программистом проблема вызывает у него озарения и творческие вспышки: в этом и заключается «искусство». И все же программирование в основном сводится к проектированию и строительству, подобно процессу возведения моста.

Многие из первых программистов были учеными и инженерами, способными формулировать задачи в виде математических алгоритмов, что было необходимо при использовании языков ФОРТРАН и АЛГОЛ. Тем не менее на протяжении истории развития этой сферы осуществлялись попытки создания языков для более широкого круга пользователей.

Одним из первых удачных языков, предназначенных для бизнеса, был КОБОЛ (COBOL, COmmon Business Oriented Language, «универсальный язык, ориентированный на коммерческие задачи»), который широко распространен и сегодня. Разработка языка КОБОЛ была начата в 1959 году комитетом, состоявшим из представителей промышленности и министерства обороны США, и большое влияние на него оказали ранние компиляторы Грейс Хоппер. Язык КОБОЛ был создан так, чтобы менеджеры, не занимавшиеся написанием кода, могли по крайней мере прочитать его и проверить, что он делает именно то, что от него ожидается. (Однако в реальной жизни так бывает нечасто.)

В языке КОБОЛ предусмотрены обширные возможности для чтения записей и создания отчетов . Запись — это набор взаимосвязанных данных. Например, страховая компания может хранить большие файлы с информацией обо всех проданных ею полисах. Каждому полису будет соответствовать отдельная пометка, включающая имя клиента, дату рождения и прочие данные. Многие ранние программы на языке КОБОЛ были написаны для работы с 80-столбцовыми записями, хранящимися на перфокартах IBM. Для экономии места на этих картах годы часто кодировались с помощью двух цифр вместо четырех, что в дальнейшем послужило причиной широко распространенной «проблемы 2000 года».

В середине 1960-х IBM в связи со своим проектом System/360 разработала язык под названием ПЛ/1 (PL/I, Programming Language I, «язык программирования номер один»). Цель его создания — объединить блочную структуру АЛГОЛа, математические функции ФОРТРАНа и средства КОБОЛа для работы с записями. Однако этот язык так никогда и не достиг популярности ФОРТРАНа и КОБОЛа.

Несмотря на существование версий ФОРТРАНа, АЛГОЛа, КОБОЛа и ПЛ/1 для домашних компьютеров, главным языком для них стал БЕЙСИК.

Язык БЕЙСИК (BASIC, Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code, «универсальный код символических инструкций для начинающих») был придуман в 1964 году профессорами математического факультета Дартмутского университета Джоном Кемени и Томасом Курцем для работы с университетской системой распределения времени. Большинство студентов Дартмута не были математиками или инженерами, поэтому никто не ожидал, что они будут возиться с перфокартами и сложным синтаксисом. Вместо этого студент, сидя перед терминалом, мог написать простую программу, просто набрав команды, которым предшествовали числа, обозначающие их порядок. Команды, не сопровождающиеся числами, предназначались для системы: SAVE (сохранить на диске), LIST (отобразить строки по порядку), RUN (скомпилировать и запустить). Вот первая программа на языке БЕЙСИК, опубликованная в первом печатном руководстве.

10 LET X = (7 + 8) / 3

20 PRINT X

30 END

В отличие от АЛГОЛа язык БЕЙСИК не требовал указывать тип переменной. Большинство чисел сохранялись в виде значений с плавающей точкой.

Многие последующие реализации языка БЕЙСИК имели форму интерпретаторов , а не компиляторов . Как я объяснял, компилятор читает файл с исходным кодом и создает исполняемый файл. Интерпретатор читает исходный код и сразу выполняет его, не создавая исполняемого файла. По сравнению с компиляторами интерпретаторы легче писать, однако интерпретируемая программа выполняется медленнее, чем скомпилированная. На домашних компьютерах язык БЕЙСИК начал использоваться в 1975 году, когда два приятеля, Билл Гейтс (род. 1955) и Пол Аллен (род. 1953), написали интерпретатор языка БЕЙСИК для микрокомпьютера Altair 8800 и основали корпорацию Microsoft.

Язык программирования Паскаль (Pascal), который унаследовал б о льшую часть своей структуры от АЛГОЛа, но включал функции обработки записей КОБОЛа, был разработан в конце 1960-х годов швейцарским профессором информатики Никлаусом Виртом (род. 1934). Язык Паскаль был довольно популярен среди программистов, работавших на компьютере IBM PC, но лишь в специфической реализации — Turbo Pascal, выпущенной компанией Borland International в 1983 году. Реализация Turbo Pascal, написанная датским студентом Андерсом Хейлсбергом (род. 1960), представляла версию, дополненную интегрированной средой разработки (Integrated Development Environment, IDE). Текстовый редактор и компилятор были объединены в одну программу, что значительно ускорило процесс программирования. Интегрированные среды разработки широко использовались на мейнфреймах, а среда Turbo Pascal ознаменовала начало их применения на небольших компьютерах.

Паскаль также серьезно повлиял на язык Ада (Ada), созданный для министерства обороны США. Язык был назван в честь Августы Ады Байрон, о которой я упоминал в главе 18, когда описывал аналитическую машину Чарльза Бэббиджа.

Затем появился очень популярный язык C (Си), созданием которого в период c 1969 по 1973 год в основном занимался Деннис Ритчи из Bell Telephone Laboratories. Часто спрашивают, почему язык называется С. Все просто: он был написан на основе более раннего языка B — упрощенной версии BCPL (Basic CPL), предшественником которого являлся CPL (Combined Programming Language, «комбинированный язык программирования»).