Programski jezik

Programski jezik je formalni jezik za prezentaciju (notaciju) kompjuterskih programa. Pomoću njega se kompjuterskom sustavu, u obliku čovjeku čitljivog teksta, daju instrukcije i naredbe za izvršenje unutarnjih zadataka te se opisuje struktura ulaznih i izlaznih podataka u skladu s unutarnjim (unutar sustava) i vanjskim (izvan sustava) događajima.

Do danas je razvijeno tisuće programskih jezika, od kojih je samo nekoliko postalo poznato i široko korišteno. Neki jezici specifično su usmjereni na rješavanje određenih zadataka, dok su sveobuhvatniji jezici, poput C programski jezik, poznatiji i češće u primjeni.

Elementi jednog programskog jezika

Većina naredbi programskih jezika može se kategorizirati u pet glavnih skupina:

• Obrada ulaznih podataka – preuzimanje podataka s tipkovnice, iz datoteka ili drugih izvora.
• Obrada izlaznih podataka – slanje podataka na monitor, u datoteku, bazu podataka ili drugi medij.
• Matematička obrada podataka – izvođenje aritmetičkih operacija (npr. sabiranje, oduzimanje, množenje, dijeljenje).
• Poređenje i izbor – provjera uvjeta i donošenje odluka na temelju rezultata.
• Ponavljanje – korištenje petlji i iteracija za ponavljanje naredbi s varijacijama podataka ili pravila.

Povijest programskih jezika

Povijest programskih jezika započinje s razvojem ranih računala i upotrebom mašinskih jezika, koji se sastoje isključivo od binarnih instrukcija. Tijekom 1950-ih i 1960-ih razvijeni su prvi viši jezici koji su omogućili programerima pisanje koda sličnog prirodnom jeziku.

Prva generacija: Mašinski jezici

Prva generacija sastoji se od jezika koji se izravno temelje na binarnim naredbama. Zbog složenosti i potrebe za detaljnim poznavanjem arhitekture računala, ovi jezici bili su dostupni samo stručnjacima.

Druga generacija: Asembler jezici

Asembler jezici koriste mnemotehničke oznake umjesto binarnih kodova, što olakšava pisanje programa, ali i dalje zahtijeva detaljno poznavanje hardvera. Oni se koriste za razvoj sustava koji zahtijevaju brze i optimizirane operacije.

Treća generacija: Jezici višeg nivoa

Ova generacija uvodi apstrakciju koja omogućava programerima da se usredotoče na logiku programa, a ne na hardverske detalje. Jezici poput C programski jezik, Java i Python spadaju u ovu kategoriju. Oni podržavaju strukturalno, a često i objektno orijentirano programiranje, čime postaju pristupačniji široj publici.

Četvrta generacija: Objektni i jezici posebne namjene

Četvrta generacija obuhvaća jezike dizajnirane za specifične zadatke ili brzu izradu aplikacija, poput SQL-a za upravljanje bazama podataka ili MATLAB-a za numeričku analizu. Ovi jezici često koriste deklarativni stil – opisuju što treba postići, a ne kako.

Peta generacija: Opisni jezici

Peta generacija fokusira se na rješavanje problema kroz definiranje pravila i ograničenja, često s primjenom umjetne inteligencije i logičkog programiranja. Primjeri uključuju Prolog i slične jezike korištene u ekspert sustavima.

Klasifikacija programskih jezika

Programski jezici se mogu klasificirati prema različitim kriterijima:

• Po korisničkoj paradigmi: paradigme poput imperativnog, deklarativnog, funkcijskog, objektno orijentiranog i logičkog programiranja. Za detalje, pogledajte Programski jezici.
• Generacijska klasifikacija:

 * Prva generacija – Mašinski jezici
 * Druga generacija – Asembler jezici
 * Treća generacija – Jezici višeg nivoa
 * Četvrta generacija – Objektni i jezici posebne namjene
 * Peta generacija – Opisni jezici

• Po primjeni i domeni: jezici se razlikuju ovisno o namjeni, npr. jezici za web razvoj, numeričku analizu ili razvoj sustava.
• Po sintaksi i semantici: jezici se mogu razlikovati po načinu strukturiranja koda (npr. korištenje vitičastih zagrada ili uvlačenja, eksplicitnih završetaka naredbi itd.).

Upotreba programskih jezika

Programski jezici imaju široku primjenu u modernom društvu:

• Razvoj softvera: stvaranje operativnih sustava, aplikacija, igara, web i mobilnih aplikacija.
• Inženjerstvo i znanost: simulacije, analize podataka, modeliranje i obrada numeričkih podataka (vidi i sekciju Primjeri uspjeha i inovacija).
• Obrazovanje: podučavanje računalnih znanosti, algoritama i struktura podataka.
• Podaci i analitika: rudarenje podataka i poslovna inteligencija (vidi SQL i primjere primjene u Obradi podataka i znanosti).
• Automatizacija i skriptiranje: zadaci u sustavima, upravljanje mrežama i administracija servera.
• Razvoj igara: razvoj videoigara uz kontrolu performansi i hardverskih resursa.

Evolucija i trendovi u programskim jezicima

Kroz desetljeća programski jezici evoluiraju prema većoj apstrakciji i jednostavnosti. Ključni trendovi uključuju:

• Razvoj jezika višeg nivoa: Jezici poput Pythona, Rubyja i JavaScripta su popularni zbog svoje jednostavne sintakse.
• Funkcijsko programiranje: Jezici kao što su Haskell, Scala i F# omogućuju efikasnije upravljanje paralelnim zadacima.
• Objektno orijentirano programiranje: Jezici poput Jave, C++ i C# omogućuju modeliranje složenih sustava.
• Skripting jezici: Bash, PowerShell i Python sve se češće koriste za automatizaciju.
• Integracija s oblacima: Jezici se sve više prilagođavaju razvoju distribuiranih sustava i mikroservisa.
• Podrška za umjetnu inteligenciju: Jezici poput Pythona, uz svoje bogate knjižnice (npr. TensorFlow, PyTorch), ključni su u razvoju AI sustava.
• Sigurnost i pouzdanost: Novi jezici, poput Rust-a, nastoje minimizirati greške i poboljšati sigurnost.

Primjeri uspjeha i inovacija zahvaljujući programskim jezicima

Evo nekoliko primjera koji ilustriraju transformaciju industrije zahvaljujući programskim jezicima:

• Razvoj operativnih sustava: Jezici poput C-a i C++-a omogućili su razvoj modernih sustava poput Windowsa, Linuxa i macOS-a.
• Razvoj web aplikacija: JavaScript, PHP i Ruby omogućili su stvaranje dinamičnih aplikacija koje koriste milijuni korisnika.
• Razvoj mobilnih aplikacija: Jezici kao što su Swift, Kotlin i Java promijenili su način komunikacije putem mobilnih uređaja.
• Obrada podataka i znanost: Python i R standardni su alati za analizu podataka i statistiku.
• Razvoj igara: C++ i C# temelj su popularnih videoigara, a razvojni okviri poput Unityja i Unreal Enginea omogućili su naprednu grafiku i interaktivnost.
• Umjetna inteligencija: Python, zahvaljujući knjižnicama poput TensorFlow-a, postao je glavni jezik u AI istraživanjima.

Dodatni resursi i razvojni alati

Za olakšavanje razvoja softvera, programeri koriste različite alate i okruženja:

• Integrirana razvojna okruženja (IDE): Visual Studio, Eclipse, PyCharm, IntelliJ IDEA.
• Sustavi za kontrolu verzija: Git, Subversion, Mercurial.
• Alati za automatizirano testiranje: Unit testiranje, integracijsko testiranje, sustavi kontinuirane integracije (CI).
• Debageri i profileri: Alati za otkrivanje grešaka i optimizaciju performansi.
• Alati za dokumentaciju: Doxygen, Sphinx.

Obrazovanje i učenje programiranja

Programski jezici su ključni alat u obrazovanju. Danas se u školama i sveučilištima podučava programiranje, a jezici poput Pythona, JavaScripta i Scratch-a populariziraju osnove računalnih znanosti. Online platforme kao što su Coursera, edX, Udacity i Khan Academy omogućuju pristup tečajevima koji proširuju znanje programiranja.

Utjecaj na industriju i društvo

Programski jezici transformirali su mnoge sektore:

• Poslovni sektor: Automatizacija procesa, razvoj analitičkih alata i upravljanje financijama.
• Znanstvena istraživanja: Analiza podataka, simulacije i razvoj modela.
• Razvoj igara: Omogućili su razvoj kompleksnih i interaktivnih videoigara.
• Startup kultura: Brzi razvoj prototipova i inovacija potaknut je fleksibilnošću modernih jezika.
• Digitalna transformacija: Softverski alati omogućili su promjene u obrazovanju, zdravstvu, financijama i medijima.

Sigurnost i izazovi u razvoju softvera

Unatoč napretku, razvoj softvera suočava se s brojnim izazovima, kao što su:

• Sigurnosne ranjivosti: Greške u kodu mogu omogućiti napade.
• Kompleksnost softvera: Održavanje koda zahtijeva moderne metode poput refaktoriranja i automatiziranog testiranja.
• Upravljanje memorijom: Ručno upravljanje memorijom u jezicima poput C i C++ može dovesti do curenja memorije.
• Suradnja i kontrola verzija: Veliki projekti zahtijevaju učinkovitu kolaboraciju.
• Etika u programiranju: Pitanja privatnosti i odgovornosti postaju sve važnija.

Trendovi i budućnost programskih jezika

Budućnost je usmjerena prema:

• Integraciji umjetne inteligencije: Automatizacija optimizacije koda i detekcija grešaka.
• Povećanoj interoperabilnosti: Jednostavna integracija s mikrouslugama i oblakom.
• Razvoju specijaliziranih jezika: Jezici prilagođeni za obradu podataka, razvoj igara i AI.
• Podršci za konkurentno programiranje: Sigurna paralelna obrada i razvoj u distribuiranim sustavima.
• Interaktivnim razvojnih okruženjima: Brza iteracija i odmah vidljivi rezultati.

Zaključak

Programski jezici su temelj modernog računalstva i omogućili su razvoj softvera koji oblikuje svaki aspekt našeg digitalnog svijeta. Od ranih mašinskih jezika do današnjih visokorazinih jezika, njihova evolucija omogućila je stvaranje inovativnih rješenja u industriji, obrazovanju i znanosti. Kroz kontinuirani razvoj, standardizaciju i globalnu suradnju, programski jezici će i dalje igrati ključnu ulogu u budućnosti tehnologije.

Poveznice

Za dodatne informacije, pogledajte:

• Programski jezici
• Programiranje
• Informatika
• Softversko inženjerstvo