Общие сведения о парадигмах программирования

За те пятьдесят с небольшим лет, которые существует дисциплина: "программирование", - сменилось несколько поколений правил, концепций, моды, взглядов на то, как надо "писать программы". Все эти правила, концепции, взгляды, мода, наконец, позже назвали в информатике "парадигмами программирования". Вот неполный список парадигм, вместе с датами их появления:

• 1957г., процедурная парадигма, язык ФОРТРАН, создатель Бэкус;
• 1967г., функциональная парадигма, язык ЛИСП, создатель Маккарти;
• 1970г., структурированная парадигма, язык ПАСКАЛЬ, создатель Вирт;
• 1974г., логическая парадигма, язык ПРОЛОГ;
• 1983г., объектно-ориентированная парадигма, пример - язык C++, создатель Страуструп.

В процессе своего развития эти парадигмы "мутировали", "отпочковывались", "объединялись" (так, язык Си объединил в себе процедурную и структурированную парадигму). В результате этих "мутаций" оформились следующие парадигмы программирования:

1. Процедурная (или модульная) парадигма;
2. Логическая парадигма;
3. Объектно-ориентированная парадигма.

Эти три совершенно разные по подходу парадигмы составляют основу современного программирования. Хотя в настоящее время наиболее "модной" является объектно-ориентированная парадигма, остальные парадигмы также используются на практике и изучаются в ВУЗах. Их мы и рассмотрим ниже.

Все эти парадигмы - всего лишь различные инструменты, которые можно использовать при программировании. Каждый из этих инструментов по-своему хорош. На самом деле различные методики программирования дают разный выигрыш для решения задач разных классов. Этот выигрыш можно измерять по двум параметрам:

• эффективность программного обеспечения на современных ЭВМ;
• общие затраты на разработку программного обеспечения.

В алгоритмической части многие современные языки на самом деле поддерживают в явном виде несколько парадигм программирования.

Кроме деления языков программирования по парадигмам, существует также деление языков на "императивные" и "декларативные".

Императивными называются такие языки программирования, в которых описываются в основном "инструкции" по пошаговому выполнению алгоритмов. Все внимание в них отводится лишь реализации этой последовательности действий, а данным и их структуре отводится второстепенная роль. Примером такого рода языков может служить языки создания драйверов устройств: Assembler и C++. При использовании этих языков мы не знаем, какие данные будет отправлять/получать устройство, но зато мы знаем, какие действия нужно осуществить над данными.

Декларативными называются языки программирования, в которых алгоритм работы с данными "зашит" в языке программирования, а сама программа представляет собой данные, упорядоченные и структурированные таким образом, что их легко обрабатывают "стандартные" алгоритмы вывода. В декларативных языках как бы "нет разницы" между данными и алгоритмом, их обрабатывающим. От "значения" данных, подаваемых на вход программы, зависит дальнейшее направление расчетов. Примерами декларативных языков могут служить языки: LISP и Prolog. И программа, и данные на языке ЛИСП представляют собой "списки" вместе с функциями, выполняемыми над ними. На языке ПРОЛОГ есть условное разделение программы на данные ("факты") и код ("правила", "продукции"). Но это разделение достаточно условно: и факты, и правила имеют одну и ту же форму записи.

Декларативные языки лучше всего использовать в случаях, когда "данные управляют программой": при написании экспертных систем, при конструировании трансляторов с языков программирования, для большинства задач искусственного интеллекта. Именно там их использование приведет к наибольшей эффективности.

Процедурная (директивная) парадигма

Эта парадигма является самой "древней" и, одновременно, - самой простой в реализации и обучении программирования. На основе этой парадигмы изучаются языки программирования в школе.

Некоторые представители: Fortran, Pascal, C.

Директивная программа предписывает, как достичь результата, пошагово описывая действия. Поэтому такое программирование является достаточно легким для понимания.

В процедурном программировании от входных данных полностью зависит последовательность выполнения команд.

В директивном программировании в свое время возникла концепция локализации части кода в так называемые подпрограммы (функции, методы), с последующим их вызовом из разных мест основной программы. При вызове в подпрограмму могут передаваться какие-либо данные в виде аргументов; а подпрограмма, в свою очередь, может возвращать в главную программу результат (т.е. полученные в ходе ее выполнения данные).