ZAAWANSOWANE JĘZYKI PROGRAMOWANIA

Transkrypt

1 Stefan Sokołowski ZAAWANSOWANE JĘZYKI PROGRAMOWANIA Inst Informatyki, UG Gdańsk, 2016/2017 Zaawansowane Języki Programowania Wykład1,str1 Na stefan/dydaktyka/zaawjezprog będą się stopniowo pojawiać: slajdy do wykładów szkicowy plan wykładu zadania z laboratorium spis literatury itd Uwaga: przeczytanie tych materiałów nie wystarczy do zaliczenia!

2 Zaawansowane Języki Programowania Wykład1,str2 Wymagania wstępne: zaliczone Języki programowania z I roku st lic(lub równoważne); obycie z programowaniem i biegłość w uruchamianiu programów Wymagania na zaliczenie: zaliczyć laboratorium przez sprawdziany(łatwa droga), lub sprawdziany+rozbójnik pod koniec semestru(trudniejsza droga), lub zaliczenie poprawkowe(bardzo trudna droga) na co najmniej 51%; zdać egzamin w sesji podstawowej lub poprawkowej procenty ocena p<51% 20 51% p< % p< % p< % p< % p 50 Tradycyjne dziedziny zastosowań Wykład1,str3 Nauka(fizyka, astronomia, technika) proste struktury danych(tablice), dużo obliczeń na liczbach rzeczywistych Fortran,Algol60, Biznes sporządzanie skomplikowanych zestawień i sprawozdań Cobol Sztucznainteligencja działania na symbolach(listy), elastyczność Lisp, Prolog Programowaniesystemowe dostęp do cech niskiego poziomu(dla efektywności) PL/I,C, Internet niezależność od platformy, wymagania bezpieczeństwa PHP,JavaScript,

3 Wykład1,str4 Człowiek kulturalny zamienia się w bestię w trzech przypadkach: kiedy siada za kierownicę samochodu, kiedyjegodrużynagraważnymecz, kiedy dyskutuje o wyższości jednego języka programowania nadinnym Wykład1,str5 czytelność programów pisalność (łatwość pisania) programów niezawodność programów koszty

4 Wykład1,str6 Czytelność programów rozumienie kodu praca wspólna pielęgnacja prostota języka: wiele konstruktów podstawowych dłuższa nauka programiści często znają tylko podzbiór, każdy inny wiele sposobów powiedzenia tego samego czytanie programów wymaga staranniejszej analizy wiele sposobów powiedzenia prawie tego samego jeszcze gorzej n=n+1; n+=1; n++; ++n; wieloznaczności w języku(np w C: & ma dwa różne znaczenia) bardzo zmniejszają czytelność ALE języki bardzo proste wymagają długich programów, co zmniejsza czytelność Wykład1,str7 Czytelność programów rozumienie kodu praca wspólna pielęgnacja ortogonalność pojęć ogólne zasady, stosowalne w ten sam sposób do wszystkiego (ortogonalność) M w C elementy struktury mogą mieć dowolny typ, również tablicowy w C elementy tablicy mogą mieć dowolny typ, również strukturowy tablicewewnątrzstruktur,zawartewtablicach,itpsąok tablice i struktury są ortogonalne (nieortogonalność) MwCwartośćoddawanaprzezfunkcjęmożemiećdowolnytypzwyjątkiem tablicowego typy i funkcje nie są ortogonalne

5 Wykład1,str8 Czytelność programów rozumienie kodu praca wspólna pielęgnacja ortogonalność pojęć ogólne zasady, stosowalne w ten sam sposób do wszystkiego (ortogonalność) M w języku wewn minikomputerów VAX: dodawanie komórki do rejestru ozn ADDL rejestr komórka dodawanie rejestru do rejestru ozn ADDL rejestr rejestr można w ten sposób dodać wszystko do wszystkiego (nieortogonalność) M w języku wewn dużych komputerów IBM: dodawanie komórki do rejestru ozn A rejestr komórka dodawanie rejestru do rejestru ozn AR rejestr rejestr w żaden sposób nie można dodać niczego do komórki pamięci Wykład1,str9 Czytelność programów rozumienie kodu praca wspólna pielęgnacja ortogonalność pojęć ogólne zasady, stosowalne w ten sam sposób do wszystkiego ALE zbyt dużo ortogonalności może zmniejszyć czytelność MW Algolu 68 wyrażenia warunkowe i inne rzeczy mogą występować po obu stronach przypisania: ifa<bthenaelsebfi := 0

6 Wykład1,str10 Czytelność programów szczegóły składni: język C x=arg; nizej=0; wyzej=x+1; while(wyzej-nizej > 1) { srodek =(nizej+wyzej)/2; if(srodek*srodek <= x) { nizej = srodek; else { wyzej = srodek; printf(" sqrt(%i) =%i\n", x,nizej); gorzej:identyczneklamry { język Bash x=$1 nizej=0; wyzej=x+1 while[$[wyzej-nizej]-gt1] do srodek=$[(nizej+wyzej)/2] if[$[srodek*srodek]-le$x] then nizej=$srodek else wyzej=$srodek fi done echo" sqrt($x) =$nizej" lepiej:słowakluczoweiffi dodone Wykład1,str11 Łatwość pisania programów prostota i ortogonalność: duża liczba gotowych konstrukcji trudno się ich nauczyć i łatwo użyć błędnie mała liczba gotowych konstrukcji i reguły do ich łączenia łatwo(po minimalnej nauce) wymyślić dobry program ALE przesadna ortogonalność, kiedy każda kombinacja symboli coś dla kompilatora znaczy, utrudnia wykrycie błędu

7 Wykład1,str12 Łatwość pisania programów abstrakcja możliwość definiowania złożonych danych i operacji i używania ich bez pamiętania szczegółów definicji abstrakcja procesu: np podprogram(funkcja), którego wywołania mogą być używane jak predefiniowane operacje abstrakcja danych: np definicja drzewa binarnego jeśli możemy zdefiniować wierzchołki drzewa: jeśli drzewo musimy implementować w tablicach: Wykład1,str13 Łatwość pisania programów ekspresywność łatwość wyrażenia w języku pojęć potrzebnych do obliczeń M dla każdego elementu tablicy wydrukować jego indeks i wartość język C for(int i=0; i<dlug TABL; i++) printf("%i:%lf\n", i,tabl[i]); gorzej: obliczenie język PHP foreach($tabl as $ind => $wart) echo" $ind: $wart\n"; lepiej: wyrażone wprost

8 Wykład1,str14 Łatwość pisania programów ekspresywność łatwość wyrażenia w języku pojęć potrzebnych do obliczeń M zaprogramować wieże Hanoi mamy przełożyć wszystkie krążki z pałeczki 1 na pałeczkę 3, używając pomocniczo pałeczki 2, na raz wolno przełożyć tylko jeden krążek, nigdy nie wolno kłaść krążka większego na mniejszy Wykład1,str15 Łatwość pisania programów ekspresywność łatwość wyrażenia w języku pojęć potrzebnych do obliczeń M zaprogramować wieże Hanoi zrekursją void Hanoi(int n, inta,intb,intc) { /*nkrążków zpałeczkianapałeczkęc*/ if(n>0) { Hanoi(n-1, a, c, b); przełóżkrążekzanac; Hanoi(n-1, b, a, c); bez rekursji skomplikowane operacje na stosie rekursja poprawia ekspresywność

9 Wykład1,str16 Niezawodność sprawdzanie typu: M printf("witam!\n"+1); bez sprawdzania typów: itam! ze sprawdzaniem typów: sygnał błędu M printf("%i\n",100); bez sprawdzania typów: (C daje ostrzeżenie) ze sprawdzaniem typów: sygnał błędu Wykład1,str17 Niezawodność reakcja na wyjątki(błędy wykonania): M double srednia(int N, double tab[n]) { doublesuma=00; for(inti=0;i<n;i++) suma+=tab[i]; return suma/n; Co zmienić, żeby program sensownie reagował na sytuację, gdy N = 0? bez obsługi wyjątków: przebudować funkcję srednia, albo zgodzić się, że program czasem padnie z obsługą wyjątków: zaprogramować własną reakcję

10 Wykład1,str18 Niezawodność unikanie aliasów: M inta;int b=&a; a=0; b=1; printf("a==%i\n",a); Drukuje: 1, chociaż wartość zmiennej a nie została jawnie zmieniona Aliasy pozwalają na niejawną zmianę wartości, a to prowadzi do błędów Wykład1,str19 Koszt stworzenia programu pielęgnacji niezawodności koszt każdorazowego wykonania programu(zależy od natury zagadnienia i jakości stosowanego algorytmu) koszt kompilacji programu(zależy od prostoty języka i jakości kompilatora) koszt napisania programu(zależy od łatwości pisania) koszt pielęgnacji programu(zależy od czytelności) koszt zawodności programu koszt nauczenia się języka(zależy od jego prostoty i ortogonalności)

11 Co kształtuje języki programowania? Wykład1,str20 Architektura komputera(bardzo uproszczona) PAMIĘĆ PROCESOR licz rozkazów rejestr arytm WEJŚCIE/WYJŚCIE n 1 Komputer von Neumanna: bierna pamięć adresowana(numerowana); w niej rozkazy i dane; czynnyprocesor: licznik rozkazów wskazuje adres rozkazu do wykonania, działania wykonują się między rejestrem a komórką pamięci Co kształtuje języki programowania? Wykład1,str21 Architektura komputera(bardzo uproszczona) Komputer von Neumanna: inicjalizuj licznik rozkazów; while(prawda) { /*czylibezkońca*/ pobierz instrukcję spod adresu w licznrozk; zwiększ licznrozk o 1; wykonaj pobraną instrukcję; Taka architektura powoduje, że programowanie imperatywne(rozkazy dla komputera, jeden po drugim) jest bardziej naturalne dla komputera chociaż nie dla człowieka