Ngôn ngữ được sử dụng để viết chương trình là gì?

1. Ngôn ngữ được sử dụng để viết chương trình là gì?

Ngôn ngữ lập trình (tiếng Anh: Programming ngôn ngữ) là một hệ thống các quy tắc và cú pháp dùng để viết chương trình máy tính. Nó bao gồm một tập hợp các lệnh và khái niệm để xác định và thực hiện các thuật toán đồng thời tạo ra nhiều loại đầu ra khác nhau. Các chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình có thể được máy tính biên dịch hoặc dịch thành mã. Các nhà phát triển sử dụng ngôn ngữ lập trình để tạo ra các ứng dụng, phần mềm và trang web nhằm đáp ứng nhu cầu của người dùng trong thời đại công nghệ.

Hiện nay, một số ngôn ngữ lập trình phổ biến như Python, Java, C++ hay Ruby được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thông tin, phát triển phần mềm và nhiều lĩnh vực khác.

2. Lịch sử phát triển của ngôn ngữ lập trình:

Lịch sử phát triển của ngôn ngữ lập trình bắt đầu từ khi máy tính được phát hiện. Vào những năm 1800, Charles Babbage đã phát triển mô hình cho máy tính Lady’s Ada Lovelace và sau đó viết chương trình cho nó với mục tiêu là tính toán tịnh tiến (advanced computing).

Sau đó, vào cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950, các ngôn ngữ đầu tiên xuất hiện như Fortran, COBOL và Lisp là thế hệ ngôn ngữ lập trình đầu tiên được sử dụng để viết các chương trình khoa học và tính toán điều khiển các thiết bị.

Vào những năm 1960, ngôn ngữ Algol được phát triển và được coi là ngôn ngữ lập trình dễ đọc và dễ hiểu hơn các ngôn ngữ lập trình trước đó.

Vào những năm 1970, ngôn ngữ C ra đời và trở thành một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất thế giới.

Trong hai mươi năm tiếp theo, Java và Python ra đời, kỹ thuật web và lập trình trực tuyến trở nên phổ biến, PHP, JavaScript và các framework web như Ruby on Rails và Django được phát triển.

Ngày nay, có nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như Java, Python, C++, JavaScript, Ruby, Swift và nhiều ngôn ngữ khác. Công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và Machine Learning đang đòi hỏi khả năng thiết lập các ngôn ngữ lập trình khả năng xử lý dữ liệu phức tạp và hiệu suất cao.

3. Cấu trúc thành phần của ngôn ngữ lập trình:

3.1. Bảng ký tự:

Bảng ký tự của một ngôn ngữ lập trình bao gồm các ký hiệu và ký tự dùng để viết chương trình được mã hóa bằng ngôn ngữ đó. Bao gồm các ký tự trong bảng thường bao gồm các ký tự, số, toán tử, từ khóa, ký hiệu đặc biệt và các ký tự đặc biệt như dấu ngoặc, dấu chấm câu, dấu cách và dấu ngắt dòng. Mỗi trình cài đặt ngôn ngữ có bảng ký tự riêng, được thiết kế để phù hợp với cú pháp của ngôn ngữ.

3.2. Cú pháp:

Cú pháp là quy tắc về cách cấu trúc và sắp xếp các thành phần trong một chương trình, giúp người cài đặt hiểu cách viết mã đúng cách, tránh lỗi cú pháp. Quy tắc này có thể bao gồm đặt tên biến, hàm, lệnh điều khiển, toán tử, dấu câu, dấu cách và ký tự đặc biệt.

Thông qua cú pháp, lập trình viên có thể giúp máy tính hiểu được ngôn ngữ chúng đang sử dụng. Mỗi ngôn ngữ triển khai sẽ có cú pháp và quy tắc riêng, đồng thời việc đưa ra cú pháp đúng sẽ giúp lập trình viên viết chương trình hiệu quả hơn và ít lỗi hơn.

3.3. Ngữ nghĩa:

Ngữ nghĩa trong việc triển khai ngôn ngữ lập trình là ý nghĩa và mục đích của các lệnh, biểu thức và mã cấu trúc. Ngữ nghĩa của trình cài đặt ngôn ngữ được xác định bởi các quy tắc và cú pháp của ngôn ngữ đó của trình cài đặt. Hiểu ngữ nghĩa của việc triển khai ngôn ngữ là điều quan trọng để có thể phát triển và duy trì các ứng dụng là phần mềm chất lượng cao.

4. Có mấy loại ngôn ngữ lập trình?

Ngôn ngữ lập trình gồm có 3 loại theo mức độ:

Ngôn ngữ máy: còn gọi là ngôn ngữ dạng thấp (ngôn ngữ máy) là ngôn ngữ triển khai dùng để tương tác trực tiếp với phần cứng của máy tính. Ngôn ngữ này sử dụng hướng dẫn 0 và 1 được viết bằng mã hóa nhị phân.

Hợp ngữ: là ngôn ngữ lập trình cấp thấp cho phép các nhà phát triển viết các chương trình mã hóa để tương tác với phần cứng máy tính. Mã hợp nhất không thể được viết bằng từ gốc như ở cấp độ cao của trình cài đặt ngôn ngữ. Thay vào đó, nó sử dụng các từ viết tắt và ký hiệu để thể hiện dữ liệu xử lý lệnh như “mov”, “add”, “sub”, v.v.

Trình tự thiết lập ngôn ngữ cao: được thiết kế có cú pháp và cách viết gần với ngôn ngữ tự nhiên, dễ hiểu và dễ sử dụng cho người dùng. Nó cho phép lập trình viên trung tâm giải quyết các vấn đề phức tạp bằng cách cung cấp nhiều đối tượng tính năng, thư viện và framework.

Ngoài ra, trình cài đặt ngôn ngữ còn được phân thành nhiều lớp theo phương pháp xây dựng bao gồm:

Ngôn ngữ lập trình tuyến tính: trong đó chương trình được thực thi tự động từ đầu đến cuối, lệnh viết trước sẽ được thực hiện trước, lệnh viết sau sẽ chạy sau.

Ngôn ngữ lập trình hướng cấu trúc: trong đó các chương trình được chia thành các cấu trúc khối như điều kiện, vòng lặp và các biến rộng Pascal và C.

Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng: trong đó dữ liệu và mã hóa được tổ chức thành các đối tượng chứa các thuộc tính và các phương thức (phương thức) phổ biến là C#, C++ và Java.

5. Đặc điểm chung của các loại ngôn ngữ lập trinh:

5.1. Cấu trúc của dữ liệu trong ngôn ngữ lập trinh:

Kiểu dữ liệu chính là đặc điểm quan trọng nhất của trình cài đặt ngôn ngữ. Định nghĩa kiểu dữ liệu về cách dữ liệu được lưu trữ và xử lý trong chương trình sử dụng đúng kiểu dữ liệu có thể giúp tăng độ chính xác và hiệu suất của chương trình. Một số loại dữ liệu như:

Kiểu số nguyên (integer): biểu thị số nguyên không cần phân tích thập phân.

Kiểu số thực (floating point): biểu diễn các số có phần thập phân với độ chính xác cụ thể.

Kiểu ký tự (character): biểu diễn các ký tự, số hoặc ký hiệu.

Kiểu luận lý (boolean): biểu diễn giá trị đúng/sai.

5.2. Các mệnh lệnh và dòng điều khiển:

Khi dữ liệu đã được xác định rõ ràng, máy tính phải được hướng dẫn cách thực hiện các chức năng được phép trên dữ liệu đó. Các mệnh đề đơn giản hơn được hình thành bằng cách sử dụng các từ (được xác định bởi người lập trình ngôn ngữ) hoặc được tạo bằng cách sử dụng và kết hợp các cấu trúc ngữ pháp hoặc cú pháp đã xác định. Mệnh đề đơn giản hơn được gọi là câu mệnh lệnh.

5.3. Tên và tham số trong ngôn ngữ lập trình:

Để thực thi thành công một chương trình, bạn phải xác định phương pháp xác định các vùng bộ nhớ trống sẽ được sử dụng làm nơi lưu trữ dữ liệu. Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là sử dụng tên của từng biến. Được cung cấp bởi ngôn ngữ, các vùng trống cũng có thể là các biến, trên thực tế, chúng là các đường dẫn (con trỏ) biểu thị các vùng bộ nhớ trống đã được sử dụng trong mỗi biến hoặc nhóm biến.

5.4. Cơ chế tham khảo và việc tái sử dụng mã nguồn:

Cơ sở tham chiếu là việc sử dụng con trỏ hoặc tham chiếu để truy cập và thao tác địa chỉ bộ nhớ của các biến, đối tượng hoặc phần tử trong một mảng. Tài liệu tham khảo được phép chia sẻ dữ liệu giữa các thành phần chương trình để sao chép dữ liệu.

Trong một số triển khai ngôn ngữ như C++, Java hoặc Python, các tham chiếu được sử dụng rộng rãi để truyền tham số cho các hàm và xây dựng bộ đệm đối tượng. Việc sử dụng tài liệu tham khảo sẽ tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ và lưu trữ, đồng thời tiết kiệm thời gian và công sức của người dùng.

Việc sử dụng lại tài nguyên mã hóa thường được thực hiện bằng cách phân tách nguồn mã hóa thành các mô-đun nhỏ hơn và sử dụng lại các mô-đun này trong các dự án khác nhau. Các trình cài đặt ngôn ngữ như Java, Python hoặc C# có các thư viện chuẩn chứa các mô-đun dựng sẵn để sử dụng lại.

6. Vai trò của ngôn ngữ lập trình đối với nhân loại:

Ngôn ngữ lập trình được coi là một trong những thành tựu to lớn của con người và đóng vai trò rất quan trọng trong xã hội chúng ta. Nhờ việc triển khai ngôn ngữ, con người đã tạo ra các công cụ và chương trình giúp tăng hiệu quả và độ chính xác trong các tác vụ tính toán phức tạp. Các trang web, mạng xã hội, ứng dụng di động đều được phát triển dựa trên trình cài đặt ngôn ngữ giúp mọi người kết nối và truy cập thông tin nhanh hơn.

Với sự phát triển của ngôn ngữ lập trình, con người có khả năng tạo ra các hệ thống máy tính và phần mềm phức tạp để giải quyết các vấn đề vô cùng đa dạng như toán học, khoa học, kỹ thuật và kinh tế.