IB111
Programování a algoritmizace
Programovací jazyky
Programovací jazyky
 Programovací jazyk
 Prostředek pro zápis algoritmů, jež mohou
být provedeny na počítači
 Program
 Zápis algoritmu v programovacím jazyce.
Dělení programovacích jazyků
 Podle míry abstrakce
 Vyšší programovací jazyky
 Sem patří většina jazyků
 Např. C/C++, Pascal, Basic, Java, PHP
 Nižší programovací jazyky
 Assembler (,,jazyk symbolických adres")
 Strojový jazyk (strojový kód)
Dělení programovacích jazyků
 Podle způsobu překladu a spuštění
 Kompilované jazyky
 Kompilátor přeloží program kompletně do kódu cílového
systému (strojového kódu).
 Např. C/C++, Pascal
 Vyžaduje překlad ale přeložený program běží rychle.
 Interpretované jazyky
 Při spuštění programu je spuštěn interpret a ten
interpretuje program v programovacím jazyce.
 Není nutný překlad, ale pro běh programu je nutný
interpreter, který musí načíst program a ten postupně
interpretovat. Výsledný běh je pomalejší.
Interpretované jazyky
 Protože plně interpretované jazyky běží
relativně pomalu, byly navrženy úpravy
pro zvýšení rychlosti běhu
 Kompilace do mezikódu
 Interpretuje se pak mezikód ne originální
program (např. Java, Python)
 Za běhu se program zkompiluje do
strojového kódu počítače
 Po iniciálním překladu pak běží rychle (např.
Java JIT)
Interpretované jazyky
 Výhodou interpretovaných jazyků je jejich
platformní nezávislost
 Je možné distribuovat jeden program, který
,,poběží" na řadě platforem
 Nevýhodou interpretovaných jazyků je
pomalost běhu
 Buď plně interpretované, nebo alespoň zpoždění
díky iniciálnímu překladu
 Některé jazyky mohou být implementovány
jako kompilované i interpretované
 Např. Java, BASIC
Vyšší programovací jazyky
 Imperativní (procedurální)
 Strukturované (např. C, Pascal)
 Objektově orientované (např. C++, Java)
 Deklarativní (neprocedurální)
 Funkcionální (např. Lisp, Haskell)
 Logické (např. Prolog, Gödel)
 Některé jazyky mohou kombinovat přístupy
 Např. C/C++ kombinuje str. a obj. or. přístup
Historie
 30. a 40. léta minulého století
 Lambda kalkul a Turingův stroj
 Vhodné jako matematické vyjádření
algoritmu
 Strojové kódy jednotlivých počítačů a
jejich assemblery
 V polovině 50. let vznikl první jazyk vyšší
úrovně
Historie jazyků vyšší úrovně
 FORTRAN (1954)
 Pojmenování proměnných, složené výrazy,
podprogramy, ...
 Vědeckotechnické výpočty
 ALGOL (1960)
 Matematické algoritmy
 COBOL (1960), BASIC (1964)
 Syntaxe podobná angličtině
 Pascal (1971), C (1972), Ada (1983)
 Dodnes používány pro nové projekty
Imparativní programování
 Příklad Fortran:
Imparativní programování
 Příklad Basic
Historie - OOP
 Smalltalk-80 (1980)
 Principy převzaty ze Simuly
 C++ (1985)
 Objektově orientovaná verze jazyka C (původně jen rozšíření)
 Perl (1987)
 Populární pro tvorbu CGI skriptů
 Python (1990)
 Skriptovací jazyk, vhodný i větší aplikace
 PHP (1994)
 Webové programování
 Java (1994)
 Platformní nezávislost
OOP příklad
 Příklad Java
OOP příklad
 Příklad Perl
OOP příklad
 Příklad PHP
Deklarativní programování
 Definuji ,,co se má udělat" (cíl)
 Ne jak se to má udělat
 Mohu se tak vyvarovat implementačních
chyb
 Nepoužíváme for nebo while cyklus,
proměnné se používají jen omezeně
 Vše je řešeno pomocí rekurse
 Výsledkem je však nížená optimalita
běhu programu
Logické programování - Prolog
 Příklad v Prologu
rodic(ladislav, adriana).
rodic(ladislav, lubomir).
rodic(sarka, lubomir).
sourozenec(Sourozenec, X) :- rodic(Y, X), rodic(Y, Sourozenec),
\+(Sourozenec = X).
Dotaz: sourozenec(adriana, X).
Výstup: X = lubomir ;
No
Dotaz: rodic(X, lubomir).
Výstup: X = ladislav ;
X = sarka ;
No
Funkcionální programování
 Příklad v Haskellu
Přehled programovacích jazyků
Přehled programovacích jazyků
Který jazyk vybrat
 Ideální programovací jazyk použitelný
pro všechny systémové a aplikační
programy neexistuje.
 Každý jazyk má své pro a proti
 Právě kvůli nevýhodám existujících jazyků
vznikaly a vznikají jazyky nové
 Rychlost programování vs. rychlost běhu
programu
 Musíme zvolit rozumný kompromis
Který jazyk vybrat
 Nemá smysl programovat rok program v
assembleru abych ho spustil jedinkrát pro
provedení určitého krátkého výpočtu
 Program v Basicu bude sice běžet výrazně
pomaleji, ale budu schopen ho naprogramovat
podstatně rychleji
 Rychlost hraje roli u kódu, který je spouštěn
velice často
 Operační systém, zatížené webové servery,
souborové servery apod.
Který jazyk vybrat
 Obvykle tedy vybíráme jazyk, ve kterém
bude vyřešení našeho problému
nejsnazší
 Až pokud se výsledné řešení ukáže jako
pomalé, má smysl jej optimalizovat
 Např. přepsáním kritických částí do jiného
jazyka
Dostupnost knihoven
 V většině případů nemusíme řešení problému
programovat úplně sami
 Existuje řada existujících knihoven, které
můžeme využít
 Mnoho knihoven je specifických pro určité
jazyky
 Volbu jazyka proto může ovlivnit i dostupnost
knihoven pro oblasti, které nás při řešení
problému zajímají
 Např. pro Javu existuje obrovské množství
existujících knihoven
Kombinace jazyků
 V praxi může být výhodné kombinovat
několik jazyků/přístupů
 Př. Programování pro WWW
 Oddělujeme funkci (aplikační logiku - kód na
serveru, např. PHP), data (databázový
server, např. SQL), vzhled a uživatelské
rozhraní (HTML, CSS, Javascript).
 Příklad na Javascript ve cvičení
WWW programování
 Příklad PHP
+ MySQL
Jaký jazyk vybrat
 Jak to vypadá v praxi?
 Systémové programování (OS, utility)
 Dříve assembler a C, dnes C++.
 Aplikační programy
 Java, C++, Dephi
 WWW - aplikační logika
 Perl, Python, Java, PHP, ASP
 Vědeckotechnické výpočty
 Matlab, Fortran
 Kancelářské balíky
 Visual Basic for Applications (VBA)
 Př. Visual Basic (Excel)
Jazyky pro výuku programování
 Př. Karel
Jazyky pro výuku programování
 Př. Logo
Příští přednáška
 Následuje cvičení v B311 v 14:00
 Toto byla poslední přednáška
 Zkoušky jsou v ISu, první termín 5.1.2010
 Pro přístup ke ZK třeba 75 % bodů ze cvičení