Научное программирование

Введение

Программирование часто упоминают в прикладном контексте. Кажется, с его помощью создают только мобильные приложения, интернет-системы и спецэффекты для кино. Но первоначально программирование предназначалось для решения научных задач. Кроме того, программирование само — наука, узнать о которой будет полезно тем, кто решил связать карьеру с компьютерной разработкой.

Что такое Научное программирование?

Научный язык программирования - это тот язык программирования, который разработан и оптимизирован для использования математических формул и матриц. Такие языки характеризуются не только наличием библиотек, выполняющих математические или научные функции, но и синтаксисом самого языка. Например, ни C++, ни Python не имеют встроенных типов матриц или функций для матричных арифметических операций (сложение, умножение и т.д.); вместо этого эта функциональность доступна через стандартные библиотеки. К научным языкам программирования относят ALGOL, PL, Fortran, J, Julia, Maple, MATLAB и R. Сейчас мы рассмотри некоторые из них…

ALGOL

Алгол — название ряда языков программирования, применяемых при составлении программ для решения научно-технических задач на ЭВМ. Особенности языка Алгол стали типичными для большинства императивных языков, созданных позднее него.

Именно в Алголе появилось представление о программе не как о свободной последовательности команд, а как о блочной структуре, состоящей из чётко описанных и отделённых друг от друга частей. Основной блок программы на Алголе — это сама главная программа. Она содержит свою исполняемую часть, заключённую в блок, ограниченный парой ключевых слов begin и end, а также описания подпрограмм. Каждая подпрограмма — это программа в миниатюре, имеющая собственные, описанные внутри неё данные.

PL

PL— разработанный в 1964 году язык программирования, созданный для научных, инженерных и бизнес-ориентированных вычислений. Содержит настолько широкий набор синтаксических конструкций и встроенных функций, что, вероятно, не существует ни одного компилятора, поддерживающего все предусмотренные в спецификации языка возможности. Поддерживает рекурсию и структурное программирование, широко применялся в обработке данных.

В отличие от других языков программирования у PL свободный синтаксис: ключевые слова в зависимости от контекста могут быть идентификаторами. Это даёт возможность развивать язык, пополняя его новыми ключевыми словами, которые бы не вступали в конфликт с идентификаторами в старых программах. Язык предусматривает очень обобщённые операторы со многими вариантами синтаксиса.

MATLAB

MATLAB — пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений. Пакет используют более миллиона инженерных и научных работников, он работает на большинстве современных операционных систем, включая Linux, macOS, Solaris и Windows.

Язык MATLAB является высокоуровневым интерпретируемым языком программирования, включающим основанные на матрицах структуры данных, широкий спектр функций, интегрированную среду разработки, объектно-ориентированные возможности и интерфейсы к программам, написанным на других языках программирования.

Программы, написанные на MATLAB, бывают двух типов — функции и скрипты. Функции имеют входные и выходные аргументы, а также собственное рабочее пространство для хранения промежуточных результатов вычислений и переменных. Скрипты же используют общее рабочее пространство.

Заключение

Научное программирование лежит в основе любого современного глобального исследования. Все передовые технологии — от квантовых компьютеров до космических программ — были бы невозможны без специалистов в области научного программирования, способных предоставить ученым надежный и точный инструмент для совершения открытий.