Úvod. Programovací paradigmata

Transkript

1 .. Úvod. Programovací paradigmata Programovací techniky doc. Ing. Jiří Rybička, Dr. ústav informatiky PEF MENDELU v Brně rybicka@mendelu.cz

2 Cíl: programování efektivně a bezpečně Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

3 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

4 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

5 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

6 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

7 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

8 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje 1. Výukový jazyk Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

9 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje 1. Výukový jazyk 2. Dávkové programy Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

10 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje 1. Výukový jazyk 2. Dávkové programy Hodnocení Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

11 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje 1. Výukový jazyk 2. Dávkové programy Hodnocení 1. Zkouška příklady (nebo fragmenty) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

12 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje 1. Výukový jazyk 2. Dávkové programy Hodnocení 1. Zkouška příklady (nebo fragmenty) 2. Uplatnění vhodného přístupu Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

13 Cíl: programování efektivně a bezpečně Obsah 1. Rozšíření informací o implementačním jazyce 2. Pojem abstraktního typu a jeho implementace 3. Algoritmy, hodnocení složitosti Nástroje 1. Výukový jazyk 2. Dávkové programy Hodnocení 1. Zkouška příklady (nebo fragmenty) 2. Uplatnění vhodného přístupu 3. Čas zpracování (70 minut) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 2 / 1

14 Programovací paradigmata Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

15 Programovací paradigmata Procedurální Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

16 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

17 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

18 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

19 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

20 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

21 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

22 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Funkce a seznamy v parametrech funkcí Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

23 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Funkce a seznamy v parametrech funkcí LISP (tabulkové procesory) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

24 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Funkce a seznamy v parametrech funkcí LISP (tabulkové procesory) Logické Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

25 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Funkce a seznamy v parametrech funkcí LISP (tabulkové procesory) Logické Seznam faktů: axiomy, vztahy Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

26 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Funkce a seznamy v parametrech funkcí LISP (tabulkové procesory) Logické Seznam faktů: axiomy, vztahy Řešení dotazu Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

27 Programovací paradigmata Procedurální Nejstarší a nejrozšířenější Odpovídá strojovému přístupu Popisuje krok za krokem řešení problému Běžné programovací jazyky (Pascal, C, ) Funkcionální Vyčíslování funkcí Funkce a seznamy v parametrech funkcí LISP (tabulkové procesory) Logické Seznam faktů: axiomy, vztahy Řešení dotazu ProLog Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 3 / 1

28 Strojový kód Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 4 / 1

29 Strojový kód Posloupnost instrukcí vyjádřená operačními kódy a absolutními adresami paměti Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 4 / 1

30 Strojový kód Posloupnost instrukcí vyjádřená operačními kódy a absolutními adresami paměti Je nejbližší stroji, nejvzdálenější člověku; jediná forma, které procesor přímo rozumí Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 4 / 1

31 Strojový kód Posloupnost instrukcí vyjádřená operačními kódy a absolutními adresami paměti Je nejbližší stroji, nejvzdálenější člověku; jediná forma, které procesor přímo rozumí Dnes se prakticky nepoužívá přímo, je výsledkem překladu z jiné úrovně programovacího jazyka Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 4 / 1

32 Strojový kód Posloupnost instrukcí vyjádřená operačními kódy a absolutními adresami paměti Je nejbližší stroji, nejvzdálenější člověku; jediná forma, které procesor přímo rozumí Dnes se prakticky nepoužívá přímo, je výsledkem překladu z jiné úrovně programovacího jazyka Tvar neumožňuje efektivně provádět změny (nutné přepočítávat adresy kódu a proměnných v paměti) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 4 / 1

33 Jazyk symbolických instrukcí Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 5 / 1

34 Jazyk symbolických instrukcí Posloupnost instrukcí vyjádřená symbolickými zkratkami (ADD, MUL, MOV), adresy v paměti mohou být pojmenovány identifikátory Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 5 / 1

35 Jazyk symbolických instrukcí Posloupnost instrukcí vyjádřená symbolickými zkratkami (ADD, MUL, MOV), adresy v paměti mohou být pojmenovány identifikátory Detailní řízení činnosti stroje Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 5 / 1

36 Jazyk symbolických instrukcí Posloupnost instrukcí vyjádřená symbolickými zkratkami (ADD, MUL, MOV), adresy v paměti mohou být pojmenovány identifikátory Detailní řízení činnosti stroje Používá se například pro programování ovladačů zařízení Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 5 / 1

37 Jazyk symbolických instrukcí Posloupnost instrukcí vyjádřená symbolickými zkratkami (ADD, MUL, MOV), adresy v paměti mohou být pojmenovány identifikátory Detailní řízení činnosti stroje Používá se například pro programování ovladačů zařízení Překlad, linkování (spojování = assembly, assembler) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 5 / 1

38 Vyšší programovací jazyk Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 6 / 1

39 Vyšší programovací jazyk Již ne instrukce, ale vyšší celky příkazy Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 6 / 1

40 Vyšší programovací jazyk Již ne instrukce, ale vyšší celky příkazy Nezávislost na stroji a hardwarové architektuře Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 6 / 1

41 Vyšší programovací jazyk Již ne instrukce, ale vyšší celky příkazy Nezávislost na stroji a hardwarové architektuře Nástup strukturovaných metod, objektových metod Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 6 / 1

42 Vyšší programovací jazyk Již ne instrukce, ale vyšší celky příkazy Nezávislost na stroji a hardwarové architektuře Nástup strukturovaných metod, objektových metod Univerzalita jazyků (Fortran, C, Pascal) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 6 / 1

43 Vyšší programovací jazyk Již ne instrukce, ale vyšší celky příkazy Nezávislost na stroji a hardwarové architektuře Nástup strukturovaných metod, objektových metod Univerzalita jazyků (Fortran, C, Pascal) Implementace jazyků tvorba překladačů, zavlékání překladačů Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 6 / 1

44 Jazyky 4. generace (4GL) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 7 / 1

45 Jazyky 4. generace (4GL) Další ulehčení práce programátora Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 7 / 1

46 Jazyky 4. generace (4GL) Další ulehčení práce programátora Specializované aplikace (SQL) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 7 / 1

47 Jazyky 4. generace (4GL) Další ulehčení práce programátora Specializované aplikace (SQL) Možná změna paradigmatu (ProLog) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 7 / 1

48 Jazyky 4. generace (4GL) Další ulehčení práce programátora Specializované aplikace (SQL) Možná změna paradigmatu (ProLog) Koexistence s jazyky 3. generace v současné době Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 7 / 1

49 Interpretační a generační překlad Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 8 / 1

50 Interpretační a generační překlad Kompilátor = překladač vyššího PJ do strojového kódu Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 8 / 1

51 Interpretační a generační překlad Kompilátor = překladač vyššího PJ do strojového kódu Generační překladač tvoří spustitelný modul Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 8 / 1

52 Interpretační a generační překlad Kompilátor = překladač vyššího PJ do strojového kódu Generační překladač tvoří spustitelný modul Vlastnosti: bohatá syntax, kontrola celého kódu, rychlý běh výsledku Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 8 / 1

53 Interpretační a generační překlad Kompilátor = překladač vyššího PJ do strojového kódu Generační překladač tvoří spustitelný modul Vlastnosti: bohatá syntax, kontrola celého kódu, rychlý běh výsledku Interpretační překladač překládá a hned provádí každý příkaz (např. řádek) Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 8 / 1

54 Interpretační a generační překlad Kompilátor = překladač vyššího PJ do strojového kódu Generační překladač tvoří spustitelný modul Vlastnosti: bohatá syntax, kontrola celého kódu, rychlý běh výsledku Interpretační překladač překládá a hned provádí každý příkaz (např. řádek) Vlastnosti: interaktivita, slabší kontrola, méně datových typů, pomalejší běh výsledku Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 8 / 1

55 Dávkové a interaktivní aplikace Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

56 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

57 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

58 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Existují vývojové prostředky pro usnadnění návrhu a použití uživatelského rozhraní Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

59 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Existují vývojové prostředky pro usnadnění návrhu a použití uživatelského rozhraní Dávková aplikace nemá uživatelské rozhraní Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

60 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Existují vývojové prostředky pro usnadnění návrhu a použití uživatelského rozhraní Dávková aplikace nemá uživatelské rozhraní Efektivní a malé programy, komunikují přes příkazový řádek a standardní vstupy a výstupy Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

61 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Existují vývojové prostředky pro usnadnění návrhu a použití uživatelského rozhraní Dávková aplikace nemá uživatelské rozhraní Efektivní a malé programy, komunikují přes příkazový řádek a standardní vstupy a výstupy Spojování efektivních a rychlých komponent v dávkách Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

62 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Existují vývojové prostředky pro usnadnění návrhu a použití uživatelského rozhraní Dávková aplikace nemá uživatelské rozhraní Efektivní a malé programy, komunikují přes příkazový řádek a standardní vstupy a výstupy Spojování efektivních a rychlých komponent v dávkách Lze se soustředit pouze na algoritmus Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1

63 Dávkové a interaktivní aplikace Pravidlo 90 : % kódu programu tvoří uživatelské rozhraní, zbytek je vlastní algoritmus Interaktivní aplikace musí řešit mnoho situací spojených se vstupem a s výstupem pro člověka Existují vývojové prostředky pro usnadnění návrhu a použití uživatelského rozhraní Dávková aplikace nemá uživatelské rozhraní Efektivní a malé programy, komunikují přes příkazový řádek a standardní vstupy a výstupy Spojování efektivních a rychlých komponent v dávkách Lze se soustředit pouze na algoritmus Snadnější ladění při přípravě dat do vstupního souboru, snadnější diagnostika filtrováním výstupů Programovací techniky Úvod. Programovací paradigmata 9 / 1