Paradygmaty i języki programowania. Wprowadzenie. dr Robert Kowalczyk, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ 1

Transkrypt

1 Paradygmaty i języki programowania Wprowadzenie Nieliniowej, WMiI UŁ 1

2 Czym jest paradygmat? Paradygmat to przyjęty sposób widzenia rzeczywistości w danej dziedzinie, doktrynie itp. Zespół form fleksyjnych (deklinacyjnych lub koniugacyjnych) właściwy danemu typowi wyrazów. źródło: słownik języka polskiego, PWN Nieliniowej, WMiI UŁ 2

3 Czym jest paradygmat programowania? Paradygmat programowania (z ang. programming paradigm), to wzorzec programowania przedkładany w danym okresie rozwoju informatyki ponad inne lub szczególnie ceniony w pewnych okolicznościach lub zastosowaniach. Paradygmat programowania definiuje sposób patrzenia programisty na przepływ sterowania i wykonywanie programu komputerowego. źródło: Nieliniowej, WMiI UŁ 3

4 Podział paradygmatów Programowanie Imperatywne Deklaratywne Strukturalne Proceduralne Logiczne Funkcyjne Obiektowe Generyczne SQL, XML Współbieżne Zdarzeniowe Nieliniowej, WMiI UŁ 4

5 Skąd taki podział? Programowanie imperatywne to paradygmat programowania, który opisuje proces wykonywania jako sekwencję instrukcji zmieniających stan programu. Podobnie jak tryb rozkazujący w lingwistyce wyraża żądania jakichś czynności do wykonania, programy imperatywne składają się z ciągu komend do wykonania przez komputer. Programowanie deklaratywne to paradygmat programowania, w którym programista zamiast definiowania sposobu rozwiązania, czyli sekwencji kroków prowadzących do uzyskania wyniku, opisuje samo rozwiązanie. Innymi słowy programowanie w tych językach polega na opisywaniu tego co nas interesuje a nie jak to zrobić (brak opisu przepływu sterowania). Nieliniowej, WMiI UŁ 5

6 Programowanie imperatywne vs. deklaratywne dr Robert Kowalczyk WMiI UŁ 6

7 Przykład programowanie imperatywne a deklaratywne Imperatywne programowanie: var numbers = [1,2,3,4,5] var doubled = [] for(var i = 0; i < numbers.length; i++) { var newnumber = numbers[i] * 2 doubled.push(newnumber) } console.write(doubled) //=> [2,4,6,8,10] Deklaratywne programowanie var numbers = [1,2,3,4,5] var doubled = numbers.map(function(n) { return n * 2 }) console.log(doubled) //=> [2,4,6,8,10] Nieliniowej, WMiI UŁ 7

8 Cztery główne paradygmaty Paradygmat programowania Proceduralnego/Strukturalnego Paradygmat programowania Obiektowego Paradygmat programowania Funkcyjnego Paradygmat programowania Logicznego Nieliniowej, WMiI UŁ 8

9 Programowanie Proceduralne/Strukturalne Paradygmat programowania proceduralnego (z ang. procedural programming), to paradygmat programowania zalecający dzielenie kodu na procedury, czyli fragmenty wykonujące ściśle określone operacje. Procedury nie powinny korzystać ze zmiennych globalnych (w miarę możliwości), lecz pobierać i przekazywać wszystkie dane (czy też wskaźniki do nich) jako parametry wywołania. Paradygmat programowania strukturalnego (z ang. structured programming), to paradygmat zalecający hierarchiczne dzielenie kodu na bloki, z jednym punktem wejścia i jednym lub wieloma punktami wyjścia. Chodzi przede wszystkim o nieużywanie (lub ograniczenie) instrukcji skoku (goto). Trzema kluczowy strukturami są: - sekwencja (instrukcja_1; instrukcja_2; ; instrukcja_n), - wybór (if, if...else, switch, case), - powtarzanie (while, repeat, for). Strukturalność zakłócają instrukcje typu: break, continue, które jednak w niektórych przypadkach znacząco podnoszą czytelność kodu i elastyczność kodu. Kluczowe koncepcje: zmienne, typy, procedury i dane abstrakcyjne. Zastosowania: oprogramowanie sieciowe, systemy operacyjne. Języki charakterystyczne dla tych paradygmatów, to m.in.: Fortran (lata 50. XX wieku), Cobol (lata 60. XX wieku), Pascal (lata 70. XX wieku), C (lata 70. XX wieku), C++ (lata 80. XX wieku), i inne. Nieliniowej, WMiI UŁ 9

10 Programowanie Proceduralne/Strukturalne - przykład Nieliniowej, WMiI UŁ 10

11 Programowanie Obiektowe Paradygmat programowania obiektowego (ang. object-oriented programming), to paradygmat programowania, w którym programy definiuje się za pomocą obiektów - elementów łączących stan (czyli dane, nazywane najczęściej polami) i zachowanie (czyli procedury, tu: metody). Obiektowy program komputerowy wyrażony jest jako zbiór takich obiektów, komunikujących się pomiędzy sobą w celu wykonywania zadań. Kluczowe koncepcje: klasy i obiekty, dziedziczenie, enkapsulacja, polimorfizm. Zastosowania: aplikacje WWW i aplikacje desktopowe współczesny rynek oprogramowania. Języki charakterystyczne dla tego typu paradygmatu, to m.in.: Simula (lata 60. XX wieku), Smalltalk (lata 80. XX wieku), C++ (lata 90. XX wieku), C# (początek XXI wieku), Java (lata 90. XX wieku), i inne. Nieliniowej, WMiI UŁ 11

12 Obcject-oriented programming - example dr Robert Kowalczyk WMiI UŁ 12

13 Programowanie Funkcyjne Paradygmat programowania funkcyjnego lub paradygmat programowania funkcjonalnego (z ang. functional programming), to paradygmat programowanie będący odmianą programowania deklaratywnego, w której funkcje należą do wartości podstawowych, a nacisk kładzie się na wartościowanie (często rekurencyjnych) funkcji, a nie na wykonywanie poleceń. Podstawą teoretyczną programowania funkcyjnego był opracowany w latach 30. XX wieku przez Alonzo Churcha rachunek lambda, a dokładnie rachunek lambda z typami. Kluczowe koncepcje: funkcje, rachunek lambda, parametryczny polimorfizm. Zastosowania: teoretyczne, telekomunikacja, obliczenia finansowe. Języki charakterystyczne dla tego typu paradygmatu, to m.in.: Lisp (lata 50. XX wieku), ML (lata 70. XX wieku), Haskell (lata 80. XX wieku), H# (lata 80. XX wieku), Erlang (lata 80. XX wieku) i inne. Nieliniowej, WMiI UŁ 13

14 Programowanie funkcyjne - przykład dr Robert Kowalczyk WMiI UŁ 14

15 Programowanie funkcyjne - przykład Nieliniowej, WMiI UŁ 15

16 Programowanie w logice Paradygmat programowania logicznego lub paradygmat programowania w logice (z ang. logic programming), to będąca odmianą programowania deklaratywnego metoda programowania, w której program podawany jest jako pewien zestaw zależności, i relacji zachodzących między tymi zależnościami. Kluczowe koncepcje: fakty, relacje i zapytania. Zastosowania: teoretyczne, sztuczna inteligencja (przetwarzanie języka naturalnego, rozpoznawanie obrazów). Języki charakterystyczne dla tego typu paradygmatu, to m.in.: Gödel (lata 70. XX wieku), Fril (lata 70. XX wieku), Prolog (lata 70. XX wieku), i inne. Nieliniowej, WMiI UŁ 16

17 Programowanie w logice - przykład Nieliniowej, WMiI UŁ 17

18 Programowanie w logice przykład Nieliniowej, WMiI UŁ 18

19 Popularność języków index TIOBE źródło: Nieliniowej, WMiI UŁ 19

20 Informacje Ogólne Zaliczenie ćwiczeń: 2 kolokwia + referat Zaliczenie wykładu: test (15 pytań otwartych + 5 pytań zamkniętych) Ocena z przedmiotu: 50% ćwiczenia + 50% wykład Wykłady i Ćwiczenia na: Nieliniowej, WMiI UŁ 20

21 Wprowadzenie 26 luty 2016 (Robert Kowalczyk) 1. Ćwiczenie i wykład - informacje ogólne o charakterze zajęć 2. Podział referatów 3. Wiadomości wstępne i przedmiocie Nieliniowej, WMiI UŁ 21

22 Haskell 0 4 marzec 2016 (Robert Kowalczyk) 1. Wprowadzenie do Haskella Nieliniowej, WMiI UŁ 22

23 Haskell 1 11 marzec 2016 (Ciarkowski, Śniegocki, Księżak, Smardzewski) Rozdział 3 Types and Typeclasses Rozdział 4 Syntax in Functions z książki Learn You a Haskell for Great Good! autorstwa Mirana Lipovaca Nieliniowej, WMiI UŁ 23

24 Haskell 2 18 marzec 2016 (Zaleski, Magierski, Szymczak, Górnicki) Rozdział 5 Recursion z książki Learn You a Haskell for Great Good! autorstwa Mirana Lipovaca Nieliniowej, WMiI UŁ 24

25 Haskell 3 1 kwiecień 2016 (Mencikowski, Lisiecki, Czajkowski, Grabowski) Rozdział 6 Higher order functions Rozdział 7 Modules z książki Learn You a Haskell for Great Good! autorstwa Mirana Lipovaca Nieliniowej, WMiI UŁ 25

26 Haskell 4 8 kwiecień 2016 (Kotarska, Zielak) Rozdział 8 Making Our Own Types and Typeclasses Rozdział 9 Input and Output z książki Learn You a Haskell for Great Good! autorstwa Mirana Lipovaca Nieliniowej, WMiI UŁ 26

27 Haskell 5 15 kwiecień 2016 (Rutkowski,Chojnacki,Górecki,Fabiszewski) Rozdział 11 Functors, Applicative Functors and Monoids Programs in Haskell (exaples) z książki Learn You a Haskell for Great Good! autorstwa Mirana Lipovaca Nieliniowej, WMiI UŁ 27

28 Prolog 0 22 kwiecień 2016 (Robert Kowalczyk) 1. Wprowadzenie do Prologa Nieliniowej, WMiI UŁ 28

29 Prolog 1 29 kwiecień 2016 (Sobiecki, Gajewski,Chmielewski,Żuławnik) Rozdział 1 Tutorial Introduction z książki Programming in Prolog autorstwa William Clocksin, Christopher S. Mellish Nieliniowej, WMiI UŁ 29

30 Prolog 2 6 maj 2016 (Iwański, Wójkowski, Rechliński, Cecelski) Rozdział 2 A Closer Look z książki Programming in Prolog autorstwa William Clocksin, Christopher S. Mellish Nieliniowej, WMiI UŁ 30

31 Prolog 3 13 maj 2016 (Bluszcz, Laskowski, Biernat) Rozdział 3 Using Data Structures z książki Programming in Prolog autorstwa William Clocksin, Christopher S. Mellish Nieliniowej, WMiI UŁ 31

32 Prolog 4 20 maj 2016 (Czoboda, Jezierski, Skierkowski, Bębenista, Martynowski) Rozdział 4 Backtracking and the Cut z książki Programming in Prolog autorstwa William Clocksin, Christopher S. Mellish Nieliniowej, WMiI UŁ 32

33 Prolog 5 3 czerwiec 2016 (Wyskiel, Krawczyk, Jarosinski, Cnotkowski) Rozdział 5 Input and Output z książki Programming in Prolog autorstwa William Clocksin, Christopher S. Mellish Nieliniowej, WMiI UŁ 33

34 Przygotowanie do egzaminu 10 czerwiec 2016 (Robert Kowalczyk) Nieliniowej, WMiI UŁ 34

35 Egzamin termin 0 17 czerwiec 2016 (Robert Kowalczyk) Nieliniowej, WMiI UŁ 35

36 Literatura do przedmiotu 1. Learn You a Haskell for Great Good! Miron Lipovaca 2. Programming in Prolog William Clocksin, Christopher S. Mellish 3. Strony www i książki poświęcone językom programowania: Haskell i Prolog Nieliniowej, WMiI UŁ 36

37 Dziękuję za Uwagę!!! Nieliniowej, WMiI UŁ 37