计算机英语》刘艺王春生第三版第3单元.docx

第三单元：计算机语言与编程课文A：编程语言一、引言在计算机科学中，编程语言是用于编写可由计算机运行的一系列指令（计算机程序）的人工语言。与英语等自然语言相类似，编程语言有词汇、语法和句法。然而，自然语言不适合为计算机编程，因为它们会引起歧义，也就是说它们的词汇和语法结构可能被用多种方式进行解释。用于计算机编程的语言必须有简单的逻辑结构，它们的语法、拼写和标点符号规则必须精确。编程语言在复杂性和通用程度上差异很大。一些编程语言是为了处理特定类型的计算问题或为了用于特定型号的计算机系统而编写的。例如，FORTRAN和COBOL等编程语言是为解决某些普遍的编程问题类型而编写的FORTRAN是为了科学领域的应用，而COBOL是为了商业领域的应用。尽管这些语言旨在处理特定类型的计算机问题，但它们具有很高的可移植性，也就是说它?103f强梢杂美次嘀掷嘈偷募扑慊喑獭渌挠镅裕缁饔镅裕俏?一种特定型号的计算机系统，甚至是一台特定的计算机，在某些研究领域使用而编写的。最常用的编程语言具有很高的可移植性，可以用于有效地解决不同类型的计算问题。像C、PASCAL和BASIC这样的语言就属于这一范畴。二、语言类型编程语言可分为低级语言和高级语言。低级编程语言或机器语言，是编程语言中最基础的类型，可以被计算机直接理解。机器语言视计算机制造商与型号不同而有所区别。高级语言是必须首先翻译成机器语言计算机才能理解和处理的编程语言。C、C+、PASCAL和FORTRAN都是高级语言的例子。汇编语言是中级语言，非常接近于机器语言，没有其他高级语言所表现出的语言复杂程度，但仍然得翻译成机器语言。1、机器语言在机器语言中，指令被写成计算机能够直接理解的1和0（称作位）序列。一条机器语言指令一般告诉计算机4件事：（1）到计算机主存（随机存储器）的什么位置去找一两个数字或简单的数据片；（2）要执行的简单操作，如将两个数字相加；（3）在主存的什么位置存放该简单操作的结果；（4）到什么位置去找下一条要执行的指令。尽管所有的可执行程序最终都是以机器语言的形式被计算机读入的，但它们并非都是用机器语言编写的。直接用机器语言编程极端困难，因为指令是0和1的序列。一条典型的机器语言指令可能写成100101100 1011，意思是把存储寄存器A的内容加到存储寄存器B的内容中。2、高级语言高级语言是相对复杂的一系列语句，它们使用来自人类语言的词汇和句法。高级语言比汇编语言或机器语言类似于正常的人类语言，因此用高级语言来编写复杂的程序比较容易。这些编程语言可以更快地开发更大和更复杂的程序。然而，高级语言必须由称为编译器的另外一种程序翻译成机器语言，计算机才能理解它们。因为这个原因，与用汇编语言编写的程序相比较，用高级语言编写的程序可能运行时间长，占用内存多。3、汇编语言计算机程序员通过使用汇编语言，使机器语言程序比较容易编写。在汇编语言中，每个语句大致对应于一条机器语言指令。汇编语言的语句是借助易于记忆的命令编写的。在一个典型的汇编语言语句中，把存储寄存器A的内容加到存储寄存器B的内容中这一命令，可能写成ADD B, A。汇编语言与机器语言具有某些共同的特征。例如，对特定的位进行操控，用汇编语言和机器语言都是可行的。当尽量减少程序的运行时间很重要时，程序员就使用汇编语言，因为从汇编语言到机器语言的翻译相对简单。汇编语言也用于计算机的某个部分必须被直接控制的情况，如监视器上的单个点或者单个字符向打印机的流动。三、高级语言的分类高级语言通常分为面向过程语言、函数式语言、面向对象语言或逻辑语言。当今最常见的高级语言是面向过程语言。在这种语言中，执行某个完整功能的一个或多个相关的语句块组成一个程序模块或过程，而且被给予诸如“过程A”一类名称。如果在程序的其他地方需要同样的操作序列，可以使用一个简单的语句调回这个过程。实质上，一个过程就是一个小型程序。一个大型程序可以通过将执行不同任务的过程组合在一起而构成。过程语言使程序变得比较短，而且比较容易被计算机读取，但要求程序员将每个过程都设计得足够通用，能用于不同的情况。函数式语言像对待数学函数一样对待过程，并允许像处理程序中的任何其他数据一样处理它们。这就使程序构造在更高、更严密的水平上得以实现。函数式语言也允许变量在程序运行过程中可以被用户指定和更改的数据符号只被赋值一次。这样，通过减少对语句执行的确切顺序给予关注的必要性，就简化了编程，因为一个变量没有必要每次在一个程序语句中用到，都重新声明或重新说明。来自函数式语言的许多思想已经成为许多现代过程语言的关键部分。面向对象语言是函数式语言的发展结果。在面向对象语言中，用来编写程序的代码和由程序处理的数据，组合成叫做对象的单元。对象进一步组合成类，而类则定义对象必须具有的属性。类的一个简单例子就是书这个类。这个类中的对象可能是小说和短篇小说。对象还有某些与其相关的功能，称为方法。计算机通过使用一个对象的某种方法来访问该对象。方法对对象中的数据执行某种操作，然后将值返回给计算机。对象的类也可进一步组合成层，而在层中一个类的对象可继承另一个类的方法。面向对象语言提供的这种结构，使该语言对于复杂的编程任务非常有用。逻辑语言将逻辑用作其数学基础。逻辑程序由事实组和“如果则”规则构成，“如果则”规则具体说明一组事实如何可以从其他事实组中推断出来，例如：如果X语句为真，则Y语句为假。在这样一个程序的执行过程中，一条输入语句可以按照逻辑从程序中的其他语句推断出来。许多人工智能程序使用这种语言编写。四、语言结构与成分编程语言使用特定类型的语句或指令，来给程序提供功能结构。程序中的一个语句是表达一个简单想法的基本句子它的目的是给计算机一条基本指令。语句定义所允许的数据类型、数据如何处理以及过程和函数的工作方式。程序员103f使用语句来操控编程语言的常见成分，如变量和宏（程序中的小程序段）。数据声明语句给称为变量的那些程序元素以名称和属性。变量在程序中可以赋予不同的值。变量可以具有的属性称为类型，它们包括：变量中能保存哪些可能的值；这些值中使用何种程度的数值精度；以及一个变量可以如何以有组织结构的方式如以表或数组的形式表示一组比较简单的值。在许多编程语言中，一个关键的数据类型是指针。指针变量本身没有值，而是含有计算机可以用来查找某个其他变量的信息也就是说，它们指向另一个变量。表达式是语句的一段，用于描述要对一些程序变量执行的一系列计算操作，如X+Y/Z，其中X、Y和Z为变量，加法和除法是计算操作。赋值语句给一个变量赋予得自某个表达式的值，而条件语句则指定要被测试、然后用于选择接下来应该执行的其他语句的表达式。过程和函数语句将某些代码块定义为以后可在程序中回调的过程或函数。这些语句也定义程序员可选的变量和参数种类，以及当表达式访问过程或函数时代码所返回的值的类型。许多编程语言也容许叫做宏的小翻译程序。宏将那些用程序员定义的语言结构编写的代码段翻译成编程语言可以理解的语句。五、历史编程语言几乎可以追溯到20世纪40年代数字计算机发明之时。随着商用计算机的推出，最早的汇编语言出现于20世纪50年代末。最早的过程语言是在20世纪50年代末到60年代初开发的：约翰.巴克斯创造了FORTRAN语言，接着格雷斯.霍珀创造了COBOL语言。第一种函数式语言是LISP，由约翰.麦卡锡于20世纪50年代末编写。所有这3种语言今天仍在广泛使用，但经历过大量更新。20世纪60年代末，出现了最早的面向对象语言，如SIMULA语言。逻辑语言在20世纪70年代中期随着PROLOG语言的推出而变得广为人知，PROLOG语言是一种用于编写人工智能软件的语言。