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 pro 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 snížená 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)
Programování pro MS Office
 Př. Visual Basic (Excel)
Jazyky pro výuku programování
 Př. Karel
Jazyky pro výuku programování
 Př. Logo
Příští přednáška
 Následuje cvičení v A104 v 14:00
 Příští (poslední) přednáška 13.12. v B410
v 8:00