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第一章 程式語言的演進 陳維魁 博士 wkchen@.tw 儒林圖書公司 大綱 程式語言的意義 程式語言的設計目標 程式語言的分類 各種語言的特性 高階語言的處理器 命令式語言與應用式語言 習題 程式語言的意義 由一組系統化的符號所成之集合，目的是表達某種機器解決特定問題的步驟 向計算機描述計算過程之工具 程式語言的設計目標 簡潔(simplicity) 程式語言的分類 第一代程式語言 機器語言 第二代程式語言 組合語言 第三代程式語言 高階語言 第四代程式語言 極高階語言 第五代程式語言 自然語言 第一代程式語言 機器語言(machine language) 指令與資料均由二進碼所組成 不需經由語言處理器直接在機器執行 第二代程式語言 組合語言(assembly language) 組合語言的指令稱為助憶碼 指令種類 機器指令(machine operation) 虛擬指令(pseudo operation) 必需經由組譯程式(assembler)處理 與機器語言合稱為低階語言 第三代程式語言 高階語言(high level language) 程序導向語言(procedure oriented language) 範例 Pascal C Basic Fortran Cobol 第四代程式語言 極高階語言 問題導向語言(problem oriented language) 範例 SQL (Structured Query Language) 第五代程式語言 自然語言 (nature language) 知識庫語言(knowledge based language) 語法接近人類日常生活的語言 各種語言的特性 Fortran Algol 60 Lisp Cobol APL Basic Snobol PL/1 Simula Algol 68 C Prolog Pascal ADA C++ JAVA FORTRAN FORmula TRANslator language 第一個高階語言 針對科學計算而設計 固定格式 首創輸出入格式化(I/O format) 提供正、零、負三種 IF 分枝結構 提供 Do 迴圈控制結構 執行下列Fortran之部份程式並求出 K 值 K=-1 DO 400 I=1,5 IF(K) 100,200,300 100 K=K+5 GOTO 400 200 K=2*K+1 GOTO 400 300 K=4*K-2 400 CONTINUE Fortran 共用區(common area) 作用 處理方式 Algol 60 ALGOrithmic Language 發展於1960年代 無較大之贊助者 採自由格式(free format) 採區塊結構(block structure) 允許使用遞迴副程式(recursive subroutine) 使用傳名呼叫法(call by name)傳遞參數 Algol 60 動態界限陣列 採外顯式(explicit)宣告 首創以保留字(reserved word)來定義資料型態 首創結構化程式設計的概念 首創以B.N.F來描述語法 (Algol 58提出) 結構化程式設計 structured programming 把一個大的問題,依照邏輯上的特性,往下細分成幾個小的問題,再把這幾個小的問題,依照邏輯的特性,再往下細分成更小的問題,依此類推,直到很容易編寫程式的單元時為止 結構化程式設計 基本結構 循序結構 選擇結構 反覆結構 結構化程式設計 優點 可以分工 可讀性高 容易維護 易除錯 缺點 程式碼會變長 執行時間較長 PASCAL 紀念法國數學家Blaise Pascal 1975 年發展完成，由 IBM 贊助 採區塊結構 具嚴謹語法結構，適合教學用途 LISP LISt Processing language 1950年代末期由麻省理工學院發展 S運算式(S expression) 利用垃圾收集法(garbage collection) 來管理記憶體 使用於人工智慧(Artificial Intelligence) 之應用，稱為人工智慧的低階語言 劍橋波蘭式(Cambridge polish notation) Garbage collection 系統會主動的回收, 程式不再使用的記憶體空間 範例 Small talk JAVA LISP SNOBOL StriNg Oriented symBOlic Language 貝爾實驗室於1960年代中期發展 具字樣配對(pattern matching) 能力 具字串