プログラミング言語の基礎について【なぜプログラムは動くのか!】

プログラミング

プログラミングは難しい、実際にやってみても言語が難しいと悩んでいないでしょうか?

本記事では、プログラミングの基礎と人気のプログラミング言語の特徴や違いやプログラミングを学ぶことで、得られるメリットデメリットを解説していきます。

今回の情報を見ることで、論理的思考能力や問題解決能力や実用的なアプリ開発へ向けた考え方が身につきます。

自分にあった言語を知りたい方やプログラミングの基礎がわからなくて悩んでいる方はぜひ確認してください。

プログラミング言語

プログラミング言語とは、人間がコンピューターにプログラムを記述、編集をする際に使用される言語です。

機械語は2進数である0と1だけの文字列で表示されるので、人間が読んだり書いたりするのは難しいため、人間にも理解できるように英単語や数字などを使ったプログラムを組むための言語が作られました。

アセンブリ言語

アセンブリ言語とは人間には理解できない機械語を英単語や数字を使うことで、理解しやすいようにした言語です。

機械語にとても近くアセンブリ言語を理解すると、CPUに命令を出した後に、コンピューターの内部ではどのような処理が行われ、どのような動作が起こるのかが分かるようになります。

コンピューターの内部や動作を理解すると、他の言語の学習やプログラミングを行うときや複雑なプログラムを書くときにとても役に立ちます。また、C言語ではアセンブリ言語を使うこともあります。

プログラミング言語の種類

プログラミング言語には約200以上もの種類があり、分類も沢山あります。

定番で教科書などに載るような分類は、大きく分けると低水準言語高水準言語に分けられます。

こちらの低水準言語と高水準言語は後ほど解説していきます。

人気のあるプログラミング言語

c言語はプログラムが軽量で、速い動作が可能であり、業務システム開発や電子機器の組込みシステム開発を行う人に人気があります。

C++はc言語にオブジェクト指向と呼ばれる概念を足した言語で、高速処理ができるため、業務システム開発やゲーム開発を行う人に人気があります。

c言語とC++は日本の企業の多くは大規模の業務系システムを運用しているため、古くからあり、安定性と汎用性が高いため人気があります。

C#はC++やjavaをベースにして作られている言語で、unityと呼ばれる開発ソフトを使うことで幅広いジャンルのゲームを作ることができます。

javascriptは学習難易度が低く、webブラウザがあれば動作確認をできるため、プログラミング初心者でも学習を始めやすく、日本で1番人気のある言語です。動きのあるWEBサイトを作ることができます。

javaはJava Virtual Machineと呼ばれるソフトウェアを使うことで、ほとんどのコンピューターで使うことができるので汎用性に優れており、WEB開発や業務システム開発を行うことができます。

Pythonは主に人工知能の開発で使われるプログラミング言語です。人工知能以外でもweb開発など他の分野でも使われています。Pythonは文法がシンプルで、覚えやすいためプログラミング初心者にも学習しやすく、人工知能は今後需要があるとされているため人気があります。

低水準言語の特徴

低水準言語とは機械(CPU)に近い思考を持っている言語で、低級言語と呼ばれることもあります。

低水準や低級と言われますが、決して性能が劣っているという意味ではなくコンピューターにとってわかりやすい言語という意味です。

特徴はCPUなどのハードウェアに直接命令コードを書くことができるため、プログラムのサイズを最小限に抑えることができるほかに、ハードウェアの機能を最大限に使用でき、メーカーや機種固有の機能も最大限に使うことができます。

しかし、メーカーや機種によっては命令コードも変わってくるので、動作が正常に行われないこともあるため、高水準言語と比較すると扱うのが難しくなっています。

また、低水準言語は単純な命令コードを得意としているため、制御構文(条件によってプログラムを制御すること)が難しく、大規模で複雑なソフトウェアの開発には向きません。

高水準言語の特徴

高水準言語とは人間に近い思考を持っている言語で、高級言語と呼ばれることもあります。

高水準や高級とは性能が優れているからというわけではなく、抽象度が高く人間にとってわかりやすいという意味です。

高水準言語で書かれたプログラムは人間にわかりやすくなっている分、コンピューターにはわかりにくくなっているため、1度書いたプログラムをコンピューターにわかりやすい言語に変換する必要があります。変換するプログラムは2つあり、1つ目は人間が書いたプログラムをまとめて変換する【コンパイラ】と2つ目は人間が書いたプログラムを処理の順番に変換と実行をしながら行う【インタプリタ】があります。

コンパイラとは

人間にわかりやすい言語(高水準言語)をコンピューターにわかりやすい言語(低水準言語)に全てまとめて変換(コンパイル)するためのプログラムです。

コンパイラによって変換される前のプログラムをソースコードと呼び、変換された機械語のプログラムをオブジェクトコードと呼びます。

また、コンパイルはビルドの一工程なので、開発環境や処理によりビルドと呼ばれることもあります。

コンパイラには、逆コンパイラというプログラムもあり、コンピューターにわかりやすい言語(低水準言語)を人間にわかりやすい言語(高水準言語)にすることができます。しかし、高水準言語はアセンブリ言語と違う為に、完全に元のソースコードが再現されるわけではありません。わかりやすく例を出すと、日本語→英語、英語→日本語の翻訳をした際に、最初とは違った日本語になるということです。

ソースコードを書き換えるたびに、コンパイルしてから実行を行わないといけないので、毎回コンパイルすると時間が掛かってしまいます。プログラムが大きくなればなるほど、コンパイルに必要な時間も増えていくため、プログラミングをする効率が下がってしまいます。

インタプリタとは

人間が書いたプログラムを処理の順番に変換しながら、実行を行っていくプログラムです。

コンパイラとの違いはまとめて変換するか順番に変換するかだけでなく、インタプリタはプログラムの実行を行いますが、コンパイルはプログラムの変換を行うだけで、実行を行いません。

また、ソースコードを変換しながら実行してくれるので、プログラムの開発や修正を効率良く行うことができます。

プログラミングを効率良く学ぶために

いきなりパソコンを開いてプログラミングの学習をするよりも、本やサイトを見てからある程度の基礎知識を学んでからの方が、学習中に問題に直面した時に、何が原因で躓いているのかを早く気づくことができます。プログラミング言語といっても、種類が沢山あります。それぞれのプログラミングがどのような仕事に生かせるのか、自分が将来したい仕事に必要な言語は何なのかを把握してから学ぶ言語を選択しましょう。

プログラミング言語を学ぶことで得られること

プログラミングを学んで得られるメリットを紹介します。

近年ではIT業界が重要視されているので、需要と将来性が高い仕事に就きやすいです。

IT業界の市場規模は年々増加しているのと同じく、人材不足も増加しています。

IT業界はもともと需要が高く、さらに、人材不足となれば、プログラミングスキルがあるエンジニアは需要が高くなります。

プログラミングは基本的にパソコンを使った仕事がメインになります。そのため、プログラミングをするためのスキルとパソコンがあれば、いつでも、どこでも仕事ができます。通勤時間がなくなる分、趣味の時間などに時間を使うことができます。

また、プログラミングのスキルを習得することで、パソコンの操作や基本知識が身につくので、IT業界以外でも、パソコンを使う環境では仕事を効率的にするなど活躍することができます。

場所や時間を選ばないので、在宅ワークで出来る副業にも適しています。

プログラミングを学ぶデメリット

IT業界の人が不足している原因にもなっていますが、プログラミングを学習の際に挫折する人がプログラミングの学習に取り組んだ人の8割〜9割ととても高いです。

プログラミングの学習中はプログラミングでお金を稼ぐことはできませんが、1日4時間〜5時間程の学習時間が必要になるので、集中力と学習を続けるための意欲が必要になります。独学でプログラミングの学習を続けるのが難しいと感じる人には、プログラミングのオンライン教室などをオススメします。

プログラミングを学ぶ中で、得られるのは、プログラミングスキルだけでなく、論理的思考・問題解決力が身につきます。機械には人間の感情論は通じません、1文字でも誤字脱字があったりすれば、エラーになったり、プログラムが実行されません。プログラミングをしていく中で、筋道を立て、物事を正しい順番で考えることで、論理的思考が身に付きます。論理的思考が身につくことで、自分の考えを相手にわかりやすいように伝えることができます。

プログラミングは常に、エラーや誤動作やバグのような問題が発生します。何が原因でエラーや誤作動が起きたのか、バグはどのようにすればいいのかを考えながら、プログラミングを学習していくことで、問題解決力が上がります。

まとめ

本記事では、プログラミング言語の基礎やプログラミング言語のメリット、デメリットを書きました。

プログラミング言語の基礎を知らなくてもプログラムを書くことは出来ますが、より複雑なプログラムを書くためには基礎がないとエラーやバグが出た時の対処が難しくなってきます。また、プログラミングの基礎を知っているだけでも、パソコンやスマホに詳しくなれます。パソコンやスマホに詳しくない人を狙った犯罪も増えてきているので、知っているだけでも事前に犯罪やトラブルを防ぐことができます。

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