Планкалкюль (Plankalkül) — первый в мире язык программирования высокого уровня, разработанный немецким инженером Конрадом Цузе между 1942 и 1946 годами для его компьютера «Z4».

Компьютер «Z4», фото взято из «Википедии»

Шла Вторая Мировая Война, Цузе работал в отрыве от учёных других стран, совершенно самостоятельно. За это время он создал не только язык программирования, но и написал на нём 49 страниц программ для оценки шахматных позиций. Полностью его работа была опубликована много позже, в 1972.

Только в 1957 году (работы были начаты в 1954) появился Фортран — язык, который большинство считает первым языком высокого уровня.

«Z4» был электро-механическим, поэтому компилятора или интерпретатора Планкалкюля не существовало, но в 2000 году в Свободном универсистете Берлина (Freie Universität Berlin) был создан интерпретатор его диалекта (запускается в виде Ява-аплета в браузере).

Диалект, который реализуется, назван Plankalkül-2000 и отличается упрощённой формой записи программ. Например, упрощена форма записи, Цузе использовал двухмерную запись — первой строкой записывалось само выражение, а ниже некоторые его аргументы (тип переменной, индексы и так далее). Кроме того, были упрощены и значки самих операций, приведены к более привычному нам с вами виду.

Язык довольно богатый, на мой взгляд, для сороковых годов-то: есть условные конструкции, два вида циклов (аналог while и for), есть массивы и кортежи, можно описывать и вызывать подпрограммы (но рекурсии нет).

Все переменные делятся на четыре вида.

• Variablen (Входные переменные) — это входные переменные подпрограмм, доступны только для чтения начинаются с буквы V и номера;
• Zwischenwert (Значения промежуточные), доступны для чтения и записи, предназначены для хранения промежуточных вычисляемых значения, начинаются с Z и номера;
• Resultatwerte (Результат) — в этих переменных возвращается результат вычисления, начинаются с R и номера;
• Indizes (Индексы) — переменные цикла (аналога for), начинаются с i, дальше может быть номер, номер необходим для организации вложенных циклов.

Доступны три типа переменных. Несмотря на то, что «Z4» умел оперировать числами с плавающей точкой, интерпретатор этого не умеет.

Для целого неотрицательного указывается размерность в битах. Есть две формы записи 0 — один бит, n.0 — «n» бит, например, 8.0 — один байт (8 бит). Кортеж указывается в скобках, например (3.0, 4.0) — это две переменные в три и четыре бита, кортеж должен иметь более одного элемента. Массив записывается через точку, к примеру: 4.5.0 — массив из четырёх элементов по пять бит в каждом, 32.(0, 8.0, 16.0) — 32 кортежа, в каждом из которых три переменных: один бит, восемь и шестнадцать.

«Планкалкюль» явно можно сильно упростить по синтаксису, но современный диалект почти в точности копирует ту запись, которую использовал Цузе, я полагаю, что такой синтаксис родился из-за необходимости «отлаживать» программу на бумаге. Впрочем, язык настолько прост, что я его выучил целиком минут за 15 и даже написал на нём парочку программ в нескольких вариантах.

Одна из них вычисляет указанное (по порядку) число Фибоначчи:

P0 FactEvgenyStepanischev (V0[:4.0]) => (R0[:10.0])
(0, 1) => (Z0[:10.0], Z1[:10.0])

W1 (V0[:4.0]) [
    i > 0 -> (Z0[:10.0] + Z1[:10.0], Z1[:10.0] - Z0[:10.0]) => (Z1[:10.0], Z0[:10.0])
]

Z1[:10.0] => R0[:10.0]

END

Запускать следует так: открываете страницу с интерпретатором, копируете в окно мою программу, нажимаете «Compile», открывается отдельное окно с Ява-аплетом (требует, чтобы на компьютере была установлена Ява), в открывшемся окне мышкой побитно набираете начальное значение V0 (нажимать надо на зелёные кружки́), потом в окне браузера нажимаете «Run», в красной строчке (R0) увидите получившееся значение.

Запущенная программа на Планкалкюле

Подпрограммы в языке начинаются с символа P и уникального номера, дальше идёт имя, по которому её можно будет вызвать, у меня подпрограмма называется FactEvgenyStepanischev, заканчивается подпрограмма ключевым словом END (в оригинальном Планкалкюле его не было).

У подпрограммы описываются принимаемые и возвращаемые значения, у меня используется одна переменная на вход, размерностью 4 бита и одна на выход, размерность в 10. Первой строкой присваиваются значения «ноль» и «один» промежуточным переменным Z0 и Z1. Тип переменных приходится указывать при каждом их использовании, преобразовать переменную в другой тип нельзя.

Ниже идёт цикл for (W1), поскольку номер переменной цикла я не указал (указывается в первых квадратных скобках, которые тут опущены), используется переменная цикла i, без номера. В круглых скобках указывается количество повторений, а в последующих квадратных — тело цикла. Подробности можно найти в описании.

Операция «стрелка» (->) — условная конструкция, часть справа будет выполнена, если выражение слева истинно. В диалекте работают только самые простые выражения, например цикл туда подставить можно, но кнопка «Run» в аплете у меня не появилась, поэтому я ограничился присваиванием внутри цикла.

Я тут использовал комплексное присваивание, которое хорошо знакомо тем, кто использует Перл, Пайтон или ПХП, но работает оно иначе — присваивания выполняются последовательно, слева направо, поэтому я не могу ограничиться,

(Z0[:10.0] + Z1[:10.0], Z1[:10.0]) => (Z1[:10.0], Z0[:10.0])

результат будет не тот, который ожидается.

В конце я присваиваю промежуточное значение результирующему значению подпрограммы.

Кроме этого в языке почти ничего и нет. Обращение к элементам массива, вызов функции и цикл while описывать отдельно смысла не имеет, они выглядят достаточно естественно в рамках этого синтаксиса. Все операции, поддерживаемые языком (их немного — логические операции, битовые операции и четыре арифметические действия) выглядят привычно.