未來有望干掉Python和JavaScript的編程語言

板橋胡同37號 2020-02-04

展開全文

Python 和 JavaScript 是當今最熱門的兩種編程語言。但是，它們不可能永遠位居榜首。最終，它們一定會失寵，就像所有的編程語言一樣。這很可能在未來十年內就會發(fā)生。

哪些編程語言有望取代它們呢？下面就是我列出的挑戰(zhàn)者名單。

Dart

由于 Flutter 框架和 Google 的認可，這門語言迅速流行起來。它與使 Ruby 如此流行的驅動力相似：Rails 框架。

如果 Google 的新操作系統(tǒng) Fuchsia 取得成功的話，Dart 將會成為其中心。

主要優(yōu)勢：它是一種比 JavaScript 更優(yōu)秀的編程語言。

主要缺點：它面對來自 JavaScript 及其迷惑的群體的對抗。

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

class Complex {
  double _r,_i;

  Complex(this._r,this._i);
  double get r => _r;
  double get i => _i;
  String toString() => '($r,$i)';

  Complex operator +(Complex other) => new Complex(r+other.r,i+other.i);
  Complex operator *(Complex other) =>
      new Complex(r*other.r-i*other.i,r*other.i+other.r*i);
  double abs() => r*r+i*i;
}

void main() {
  double start_x=-1.5;
  double start_y=-1.0;
  double step_x=0.03;
  double step_y=0.1;

  for(int y=0;y<20;y++) {
    String line='';
    for(int x=0;x<70;x++) {
      Complex c=new Complex(start_x+step_x*x,start_y+step_y*y);
      Complex z=new Complex(0.0, 0.0);
      for(int i=0;i<100;i++) {
        z=z*(z)+c;
        if(z.abs()>2) {
          break;
        }
      }
      line+=z.abs()>2 ? ' ' : '*';
    }
    print(line);
  }
}

Elixir

Elixir 是 Erlang 的派生語言，具有改進的語法，以及與 Erlang 相同的、驚人的并發(fā)性支持。作為一種純函數式語言，它很有可能將這一范式提升為主流。

主要優(yōu)點：它使函數式編程變得異常簡單。它非常適合并發(fā)性。

主要缺點：需要了解潛在的一次性可編程基礎知識，這可能是一項艱巨的任務。

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

defmodule Mandelbrot do
  def set do
    xsize = 59
    ysize = 21
    minIm = -1.0
    maxIm = 1.0
    minRe = -2.0
    maxRe = 1.0
    stepX = (maxRe - minRe) / xsize
    stepY = (maxIm - minIm) / ysize
    Enum.each(0..ysize, fn y ->
      im = minIm + stepY * y
      Enum.map(0..xsize, fn x ->
        re = minRe + stepX * x
        62 - loop(0, re, im, re, im, re*re+im*im)
      end) |> IO.puts
    end)
  end

  defp loop(n, _, _, _, _, _) when n>=30, do: n
  defp loop(n, _, _, _, _, v) when v>4.0, do: n-1
  defp loop(n, re, im, zr, zi, _) do
    a = zr * zr
    b = zi * zi
    loop(n+1, re, im, a-b+re, 2*zr*zi+im, a+b)
  end
end

Mandelbrot.set

Golang

另一種 Google 支持的語言 Golang，得益于其閃電般的編譯速度、簡單高效的并發(fā)性以及非凡的簡單性，它被證明是贏家。唯一缺少的就是泛型，不過，這個特性已經在路線圖上了。

主要優(yōu)點：超級簡單，對并發(fā)性支持非常好。

主要缺點：它（目前）缺少泛型。

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

package main

import (
    'fmt'
    'image'
    'image/color'
    'image/draw'
    'image/png'
    'math/cmplx'
    'os'
)

const (
    maxEsc = 100
    rMin   = -2.
    rMax   = .5
    iMin   = -1.
    iMax   = 1.
    width  = 750
    red    = 230
    green  = 235
    blue   = 255
)

func mandelbrot(a complex128) float64 {
    i := 0
    for z := a; cmplx.Abs(z) < 2 && i < maxEsc; i++ {
        z = z*z + a
    }
    return float64(maxEsc-i) / maxEsc
}

func main() {
    scale := width / (rMax - rMin)
    height := int(scale * (iMax - iMin))
    bounds := image.Rect(0, 0, width, height)
    b := image.NewNRGBA(bounds)
    draw.Draw(b, bounds, image.NewUniform(color.Black), image.ZP, draw.Src)
    for x := 0; x < width; x++ {
        for y := 0; y < height; y++ {
            fEsc := mandelbrot(complex(
                float64(x)/scale+rMin,
                float64(y)/scale+iMin))
            b.Set(x, y, color.NRGBA{uint8(red * fEsc),
                uint8(green * fEsc), uint8(blue * fEsc), 255})

        }
    }
    f, err := os.Create('mandelbrot.png')
    if err != nil {
        fmt.Println(err)
        return
    }
    if err = png.Encode(f, b); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    if err = f.Close(); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
}

Julia

Julia 的優(yōu)勢在于它對數學計算的出色支持。數學友好的語法對數學家來說非常有用。如果有哪種語言可以推翻 Python，那么 Julia 肯定是一個競爭者。

主要優(yōu)點：這門語言是為科學家精心設計的。

主要缺點：這門語言面臨數據科學之王 Python 的挑戰(zhàn)。

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

using Images

@inline function hsv2rgb(h, s, v)
    const c = v * s
    const x = c * (1 - abs(((h/60) % 2) - 1))
    const m = v - c

    const r,g,b =
        if h < 60
            (c, x, 0)
        elseif h < 120
            (x, c, 0)
        elseif h < 180
            (0, c, x)
        elseif h < 240
            (0, x, c)
        elseif h < 300
            (x, 0, c)
        else
            (c, 0, x)
        end

    (r + m), (b + m), (g + m)
end

function mandelbrot()

    const w, h = 1000, 1000

    const zoom  = 0.5
    const moveX = 0
    const moveY = 0

    const img = Array{RGB{Float64}}(h, w)
    const maxIter = 30

    for x in 1:w
        for y in 1:h
            i = maxIter
            const c = Complex(
                (2*x - w) / (w * zoom) + moveX,
                (2*y - h) / (h * zoom) + moveY
            )
            z = c
            while abs(z) < 2 && (i -= 1) > 0
                z = z^2 + c
            end
            const r,g,b = hsv2rgb(i / maxIter * 360, 1, i / maxIter)
            img[y,x] = RGB{Float64}(r, g, b)
        end
    end

    save('mandelbrot_set.png', img)
end

mandelbrot()

Kotlin

Kotlin 是更好的 Java。事實上，它實際上就是 Java 的一個可以立即使用的替代品。Google 已經將其打造成 Android 開發(fā)的一流語言。

主要優(yōu)點：它是一種升級版的 Java。

主要缺點：它是一種非常龐大的語言，即使與 Java 相比也是如此。

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

import java.awt.Graphics
import java.awt.image.BufferedImage
import javax.swing.JFrame

class Mandelbrot: JFrame('Mandelbrot Set') {
    companion object {
        private const val MAX_ITER = 570
        private const val ZOOM = 150.0
    }

    private val img: BufferedImage

    init {
        setBounds(100, 100, 800, 600)
        isResizable = false
        defaultCloseOperation = EXIT_ON_CLOSE
        img = BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB)
        for (y in 0 until height) {
            for (x in 0 until width) {
                var zx = 0.0
                var zy = 0.0
                val cX = (x - 400) / ZOOM
                val cY = (y - 300) / ZOOM
                var iter = MAX_ITER
                while (zx * zx + zy * zy < 4.0 && iter > 0) {
                    val tmp = zx * zx - zy * zy + cX
                    zy = 2.0 * zx * zy + cY
                    zx = tmp
                    iter--
                }
                img.setRGB(x, y, iter or (iter shl 7))
            }
        }
    }

    override fun paint(g: Graphics) {
        g.drawImage(img, 0, 0, this)
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    Mandelbrot().isVisible = true
}

Lua

主要優(yōu)點：Lua 是一種小巧、簡單、快速、可嵌入、可移植的靈活的語言。

主要缺點：它已經被人們忽視了 26 年，現在會有什么改變呢？

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

local maxIterations = 250
local minX, maxX, minY, maxY = -2.5, 2.5, -2.5, 2.5
local miX, mxX, miY, mxY
function remap( x, t1, t2, s1, s2 )
    local f = ( x - t1 ) / ( t2 - t1 )
    local g = f * ( s2 - s1 ) + s1
    return g;
end
function drawMandelbrot()
    local pts, a, as, za, b, bs, zb, cnt, clr = {}
    for j = 0, hei - 1 do
        for i = 0, wid - 1 do
            a = remap( i, 0, wid, minX, maxX )
            b = remap( j, 0, hei, minY, maxY )
            cnt = 0; za = a; zb = b
            while( cnt < maxIterations ) do
                as = a * a - b * b; bs = 2 * a * b
                a = za + as; b = zb + bs
                if math.abs( a ) + math.abs( b ) > 16 then break end
                cnt = cnt + 1
            end
            if cnt == maxIterations then clr = 0
            else clr = remap( cnt, 0, maxIterations, 0, 255 )
            end
            pts[1] = { i, j, clr, clr, 0, 255 }
            love.graphics.points( pts )
        end
    end
end
function startFractal()
    love.graphics.setCanvas( canvas ); love.graphics.clear()
    love.graphics.setColor( 255, 255, 255 )
    drawMandelbrot(); love.graphics.setCanvas()
end
function love.load()
    wid, hei = love.graphics.getWidth(), love.graphics.getHeight()
    canvas = love.graphics.newCanvas( wid, hei )
    startFractal()
end
function love.mousepressed( x, y, button, istouch )
    if button ==  1 then
        startDrag = true; miX = x; miY = y
    else
        minX = -2.5; maxX = 2.5; minY = minX; maxY = maxX
        startFractal()
        startDrag = false
    end
end
function love.mousereleased( x, y, button, istouch )
    if startDrag then
        local l
        if x > miX then mxX = x
        else l = x; mxX = miX; miX = l
        end
        if y > miY then mxY = y
        else l = y; mxY = miY; miY = l
        end
        miX = remap( miX, 0, wid, minX, maxX )
        mxX = remap( mxX, 0, wid, minX, maxX )
        miY = remap( miY, 0, hei, minY, maxY )
        mxY = remap( mxY, 0, hei, minY, maxY )
        minX = miX; maxX = mxX; minY = miY; maxY = mxY
        startFractal()
    end
end
function love.draw()
    love.graphics.draw( canvas )
end

Pharo

Pharo 是 Smalltalk 的現代變體，Smalltalk 是一種非常高效的面向對象編程語言。實際上，Smalltalk 是面向對象編程的典范，它幾乎啟發(fā)了地球上所有其他面向對象編程語言的靈感。最后，沒有一種語言比 Smalltalk 更適合面向對象編程了。

Pharo 還是世界上最簡單、最優(yōu)雅的語言之一。你可以在 15 分鐘內學會 Smalltalk 的全部語法！

主要優(yōu)點：它的工作效率非常高效，就像工作效率提高了 5 倍一樣！

主要缺點：掌握這種語言，需要一種不同的編程思維。但人們往往害怕改變。

分形樹示例代碼：

Object subclass: #FractalTree
    instanceVariableNames: ''
    classVariableNames: ''
    poolDictionaries: ''
    category: 'RosettaCode'

'Methods for FractalTree class'

tree: aPoint length: aLength angle: anAngle
    | p a |

    (aLength > 10) ifTrue: [
        p := Pen new.
        p up.
        p goto: aPoint.
        p turn: anAngle.
        p down.
        5 timesRepeat: [
            p go: aLength / 5.
            p turn: 5.
        ].
        a := anAngle - 30.
        3 timesRepeat: [
            self tree: p location length: aLength * 0.7 angle: a.
            a := a + 30.
        ]
    ].

draw
    Display restoreAfter: [
        Display fillWhite.
        self tree: 700@700 length: 200 angle: 0.
    ]

'Execute'

FractalTree new draw.

Rust

Rust 因其內存安全特性：借位檢查器而得到了廣泛的認可。這個特性實際上消除了所有與內存相關的編程錯誤。Rust 保證了編程的安全性。

主要優(yōu)點：它有助于使軟件更可靠。

主要缺點：這門語言很難學習，而且借位檢查器可能也很難理解。

曼德勃羅分形圖（Mandelbrot set）示例代碼：

extern crate image;
extern crate num_complex;

use std::fs::File;
use num_complex::Complex;

fn main() {
    let max_iterations = 256u16;
    let img_side = 800u32;
    let cxmin = -2f32;
    let cxmax = 1f32;
    let cymin = -1.5f32;
    let cymax = 1.5f32;
    let scalex = (cxmax - cxmin) / img_side as f32;
    let scaley = (cymax - cymin) / img_side as f32;

    // Create a new ImgBuf
    let mut imgbuf = image::ImageBuffer::new(img_side, img_side);

    // Calculate for each pixel
    for (x, y, pixel) in imgbuf.enumerate_pixels_mut() {
        let cx = cxmin + x as f32 * scalex;
        let cy = cymin + y as f32 * scaley;

        let c = Complex::new(cx, cy);
        let mut z = Complex::new(0f32, 0f32);

        let mut i = 0;
        for t in 0..max_iterations {
            if z.norm() > 2.0 {
                break;
            }
            z = z * z + c;
            i = t;
        }

        *pixel = image::Luma([i as u8]);
    }

    // Save image
    let fout = &mut File::create('fractal.png').unwrap();
    image::ImageLuma8(imgbuf).save(fout, image::PNG).unwrap();
}

TypeScript

TypeScript 是 JavaScript……帶來了好處。它主要是添加了靜態(tài)類型。與 JavaScript 的兼容性使它成為前端 Web 開發(fā)人員的最愛，因為他們已經了解 JavaScript，而且?guī)缀醪恍枰淖兯麄兊墓ぷ髁鞒獭?/p>

主要優(yōu)點：它就是 JavaScript，因此對 JavaScript 開發(fā)人員來說沒有什么太大的變化。

主要缺點：它仍然是 JavaScript，所以仍然繼承了 JavaScript 的所有包袱。

分形樹示例代碼：

// Set up canvas for drawing
var canvas: HTMLCanvasElement = document.createElement('canvas')
canvas.width = 600
canvas.height = 500
document.body.appendChild(canvas)
var ctx: CanvasRenderingContext2D = canvas.getContext('2d')
ctx.fillStyle = '#000'
ctx.lineWidth = 1

// constants
const degToRad: number = Math.PI / 180.0
const totalDepth: number = 9

/** Helper function that draws a line on the canvas */
function drawLine(x1: number, y1: number, x2: number, y2: number): void {
    ctx.moveTo(x1, y1)
    ctx.lineTo(x2, y2)
}

/** Draws a branch at the given point and angle and then calls itself twice */
function drawTree(x1: number, y1: number, angle: number, depth: number): void {
    if (depth !== 0) {
        let x2: number = x1 + (Math.cos(angle * degToRad) * depth * 10.0)
        let y2: number = y1 + (Math.sin(angle * degToRad) * depth * 10.0)
        drawLine(x1, y1, x2, y2)
        drawTree(x2, y2, angle - 20, depth - 1)
        drawTree(x2, y2, angle + 20, depth - 1)
    }
}

// actual drawing of tree
ctx.beginPath()
drawTree(300, 500, -90, totalDepth)
ctx.closePath()
ctx.stroke()