زبان برنامه‌نویسی
طراحی و پیاده‌سازی

زبان برنامه‌نویسی یک مکانیزم ساخت یافته برای تعریف داده‌ها، و عملیات یا تبدیل‌هایی که ممکن است به‌طور اتوماتیک روی آن داده انجام شوند، فراهم می‌کند. یک برنامه‌نویس از انتزاعات آماده در زبان استفاده می‌کند تا مفاهیم به کار رفته در محاسبات را بیان کند. این مفاهیم به عنوان یک مجموعه از ساده‌ترین عناصر موجود بیان می‌شوند (مفاهیم ابتدایی نامیده می‌شوند). زبان‌های برنامه‌نویسی با بیشتر زبان‌های انسانی تفاوتی دارد و آن این است که نیاز به بیان دقیق تر و کامل تری دارد. هنگام استفاده از زبان‌های طبیعی برای ارتباط با دیگر انسان‌ها، نویسندگان و گویندگان می‌توانند مبهم باشند و اشتباهات کوچک داشته باشند، و همچنان انتظار داشته باشند که مخاطب آن‌ها متوجه شده باشد. اگرچه، مجازا، رایانه‌ها «دقیقاً آنچه که به آن‌ها گفته شده را انجام می‌دهند.» و نمی‌توانند «بفهمند» که نویسنده دقیقاً چه کدی مد نظر داشته است] البته امروزه برنامه‌هایی برای انجام این کار تولید شده‌اند و تلاش‌های بسیاری در این زمینه انجام شده ولی هنوز به نتیجهٔ رضایت بخشی نرسیده است[. ترکیب تعریف زبان، یک برنامه، و ورودی برنامه به‌طور کامل رفتار خروجی را به هنگام اجرای برنامه (در محدوده کنترل آن برنامه) مشخص می‌کند. برنامه‌های یک رایانه ممکن است در یک فرایند ناپیوسته بدون دخالت انسان اجرا شوند، یا یک کاربر ممکن است دستورهای را در یک مرحله فعل و انفعال مفسر تایپ کند. در این حالت «دستور»ها همان برنامه‌ها هستند، که اجرای آن‌ها زنجیروار به هم مرتبطند. به زبانی که برای دستور دادن به برنامه‌ای استفاده می‌شود، زبان اسکریپت می‌گویند. بسیاری از زبان‌ها کنار گذاشته شده‌اند، برای رفع نیازهای جدید جایگزین شده‌اند، با برنامه‌های دیگر ترکیب شده‌اند و در نهایت استعمال آن‌ها متوقف شده است. با وجود اینکه تلاش‌هایی برای طراحی یک زبان رایانه« کامل» شده است که تمام اهداف را تحت پوشش قرار دهد، هیچ‌یک نتوانستند به‌طور کلی این جایگاه را پر کنند. نیاز به زبان‌های رایانه‌ای گسترده از گستردگی زمینه‌هایی که زبان‌ها استفاده می‌شوند، ناشی می‌شود:
محدوده برنامه‌ها از متون بسیار کوچک نوشته شده توسط افراد عادی تا سیستم‌های بسیار بزرگ نوشته شده توسط صدها برنامه‌نویس است.
توانایی برنامه‌نویس‌ها: از تازه‌کارهایی که بیش از هر چیز به سادگی نیاز دارند تا حرفه‌ای‌هایی که با پیچیدگی قابل توجهی کنار می‌آیند.
برنامه‌ها باید سرعت، اندازه و سادگی را بسته به سیستم‌ها از ریزپردازنده‌ها تا ابر رایانه‌ها متناسب نگه دارند.
برنامه‌ها ممکن است یک بار نوشته شوند و تا نسل‌ها تغییر نکنند، یا ممکن است پیوسته اصلاح شوند.
در نهایت، برنامه‌نویس‌ها ممکن است در علایق متفاوت باشند: آن‌ها ممکن است به بیان مسائل با زبانی خاص خو گرفته باشند.
یک سیر رایج در گسترش زبان‌های برنامه‌نویسی این است که قابلیت حل مسائلی با درجات انتزاعی بالاتری را اضافه کنند. زبان‌های برنامه‌نویسی اولیه به سخت‌افزار رایانه گره خورده بودند. همان‌طور که زبان‌های برنامه‌نویسی جدید گسترش پیدا کرده‌اند، ویژگی‌هایی به برنامه‌ها افزوده شده که به برنامه‌نویس اجازه دهد که ایده‌هایی که از ترجمه ساده به دستورهای سخت‌افزار دورتر هستند نیز استفاده کند. چون برنامه‌نویس‌ها کمتر به پیچیدگی رایانه محدود شده‌اند، برنامه‌های آن‌ها می‌تواند محاسبات بیشتری با تلاش کمتر از سوی برنامه‌نویس انجام دهند. این به آن‌ها این امکان را می‌دهد که کارایی بیشتر در واحد زمان داشته باشند.
«پردازنده‌های زبان طبیعی» به عنوان راهی برای ازبین بردن نیاز به زبان‌های اختصاصی برنامه‌نویسی پیشنهاد شده‌اند. هرچند، این هدف دور است و فواید آن قابل بحث است. «ادسگر دیجسترا» موافق بود که استفاده از یک زبان رسمی برای جلوگیری از مقدمه‌سازی ساختارهای بی‌معنی واجب است، و زبان برنامه‌نویسی طبیعی را با عنوان «احمقانه» رد کرد، «آلن پرلیس» نیز مشابهاً این ایده را رد کرد. مطابق با متدولوژی نامتجانس استفاده شده توسط langpop.com در سال ۲۰۰۸، ۱۲ زبان پرکاربرد عبارتند از: C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, PHP, Python, Ruby, Shell, SQL, and Visual Basic
طراحان زبان و کاربران باید مصنوعاتی ایجاد کنند تا برنامه‌نویسی را در عمل ممکن سازند و کنترل کنند. مهم‌ترین این مصنوعات خصوصیات و پیاده‌سازی‌های زبان هستند.