Wstęp do Informatyki. Program, proces tworzenia programu Środowisko programistyczne Języki programowania

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wstęp do Informatyki. Program, proces tworzenia programu Środowisko programistyczne Języki programowania"

Henryk Krajewski
8 lat temu
Przeglądów:

1 Wstęp do Informatyki Program, proces tworzenia programu Środowisko programistyczne Języki programowania

2 Program - definicje Program jest przekładem problemu użytkownika na język maszyny Niklaus Wirth: "Program stanowi skonkretyzowane sformułowanie abstrakcyjnych algorytmów na podstawie określonej struktury danych" 2

stanowi skonkretyzowane sformułowanie abstrakcyjnych

3 Program Program jest wykonywany przez komputer, a dokładniej przez mikroprocesor. Wykonywany program znajduje się w pamięci operacyjnej. Programy w komputerze są zapisane w pamięci masowej w postaci plików. program 3

4 Program Program jest ciągiem instrukcji poleceń dla mikroprocesora Instrukcje są zazwyczaj wykonywane w kolejności ich zapisu w pamięci (jeśli nie ma skoków) Pamięć µp 4

5 Umiejętność programowania Programista powinien cechować się umiejętnością algorytmicznego postawienia zadania i rozwiązania go za pomocą mechanizmów dostępnych w danym języku programowania 5

postawienia zadania i rozwiązania go za pomocą

6 Proces tworzenia programu Problem Projektowanie programu Czasochłonność poszczególnych faz: 33% Kodowanie 17% Testowanie 50% Program Jest to proces wieloetapowy i iteracyjny 6

7 Projektowanie programu Projektowanie programu jest procesem algorytmizacji problemu sprowadzenia problemu do zadania w postaci nadającej się do oprogramowania w wybranym języku programowania 7

8 Algorytm Zbiór reguł pozwalających mechanicznie wykonać czynności, składające się na realizację wybranego zadania W programowaniu algorytm jest rozkładem zadania obliczeniowego na operacje elementarne z punktu widzenia danego języka programowania 8

programowaniu algorytm jest rozkładem zadania obliczeniowego

9 Algorytmizacja problemu Problem Zdefiniowanie zadania Wybór metody rozwiązania Podział na czynności elementarne Zapis (specyfikacja) algorytmu Kodowanie 9

10 Techniki specyfikacji algorytmu Opis słowny Zapis matematyczny Pseudokodowanie Prezentacja tabelaryczna Prezentacja graficzna - Schemat blokowy - Strukturogram 10

11 Elementy składowe schematów blokowych bloki funkcjonalne Początek lub koniec programu START STOP Blok wprowadzania lub wyprowadzania danych Blok przetwarzania danych Rozgałęzienie ścieżki programu 11

STOP Blok wprowadzania lub wyprowadzania danych

12 Reguły tworzenia schematów blokowych Poszczególne operacje są opisywane wewnątrz bloków Ścieżka programu jest reprezentowana strzałkami łączącymi bloki Wprowadź x, y, z START Rozgałęzienie programu następuje w wyniku sprawdzenia prawdziwości wybranego wyrażenia Schematy można przenosić na następną stronę a a Czy x>2? Tak Nie 12

y, z START Rozgałęzienie programu następuje w wyniku sprawdzenia prawdziwości

13 Przykład schematu blokowego - obliczanie obwodu trójkąta START Wprowadź boki: a, b, c Czy a+b<c? Nie Czy a+c<b? Nie Czy b+c<a? Nie O=a+b+c Tak Tak Tak Pisz: "nie można zbudować trójkąta" Pisz: Obwód=",O STOP 13

14 Kodowanie Kodowanie algorytmu polega na jego zapisie w formie zrozumiałej dla komputera (programu tłumaczącego na ciąg instrukcji) Kodowanie wymaga znajomości wybranego języka programowania Kodowanie jest zazwyczaj realizowane z użyciem komputera, na który jest tworzony program. (W przeszłości stosowano specjalne maszyny do pisania programów) Źródło: 14

programowania Kodowanie jest zazwyczaj realizowane z użyciem komputera, na który jest tworzony

15 Język programowania Język programowania pozwala na zakodowanie utworzonego algorytmu Język programowania pozwala formalnie opisać realizowane zadanie Język programowania jest zrozumiały dla maszyny (komputera) lub programu tłumaczącego utworzony zapis na kod zrozumiały dla maszyny 15

realizowane zadanie Język programowania jest zrozumiały dla maszyny

16 Język programowania definicje elementów składowych języka Alfabet zbiór liter, cyfr i znaków specjalnych, wykorzystywanych podczas kodowania programu Składnia zbiór reguł łączenia ze sobą znaków w łańcuchy symboli Semantyka znaczenie tworzonych łańcuchów, reguły rozumienia utworzonego zapisu 16

programu Składnia zbiór reguł łączenia ze sobą znaków w łańcuchy symboli

17 Środowisko programowania Środowisko sprzętowe komputer Środowisko programistyczne: - system operacyjny - edytor - kompilator danego języka - konsolidator (linker) - debugger Integrated Development Environment (IDE) 17

edytor - kompilator danego języka - konsolidator

18 Klasyfikacja języków programowania Język wewnętrzny (maszynowy) Język symboliczny (asembler) Języki symboliczne wysokiego poziomu: - liniowe - proceduralne (strukturalne) - obiektowe - inne 18

19 Język wewnętrzny Język wewnętrzny (maszynowy) jest definiowany operacjami realizowanymi przez mikroprocesor Lista instrukcji jest zbiorem wszystkich operacji wykonywanych przez mikroprocesor Odpowiednio uporządkowany ciąg instrukcji stanowi program kod maszynowy 19

zbiorem wszystkich operacji wykonywanych przez mikroprocesor

20 Język symboliczny - asembler Asemblery są językami powstałymi na bazie języka maszynowego danego mikroprocesora przez zastąpienie kodów instrukcji nazwami symbolicznymi mnemonikami. Asembler jest językiem niskiego poziomu, jedno polecenie asemblera odpowiada zazwyczaj jednemu rozkazowi mikroprocesora 20

21 Języki wysokiego poziomu W językach wysokiego poziomu instrukcje dla procesora zastąpiono bardziej złożonymi poleceniami, co zwiększyło zwartość i czytelność kodu programu Pojedyncze polecenie języka wysokiego poziomu jest tłumaczone na ciąg instrukcji dla procesora przez kompilator danego języka 21

22 Przykład tłumaczenia kodu w języku C na instrukcje mikroprocesora if(i<led8segdigits) B LDS R24,0x007B ;Load direct from data space 3084 CPI R24,0x04 ;Compare with immediate F458 BRCC PC+0x0C ;Branch if carry cleared timecounter--; LDS R24,0x0078 ;Load direct from data space LDS R25,0x0079 ;Load direct from data space 9701 SBIW R24,0x01 ;Subtract immediate from word STS 0x0079,R25 ;Store direct to data space STS 0x0078,R24 ;Store direct to data space 22

23 Języki programowania liniowego Pozwalają na pisanie kodu programu w postaci pojedynczego bloku, bez zastosowania procedur i funkcji. Definiują jedynie zmienne globalne. Wykorzystują instrukcję skoku (goto) do przenoszenia sterowania. Przykład: BASIC Program tłumaczący był wbudowywany do 8-bitowych mikrokomputerów osobistych. Źródło: 23

24 Języki strukturalne i proceduralne Języki strukturalne pozwalają tworzyć programy składające się z jednolitych bloków, bez konieczności stosowania instrukcji skoku Języki proceduralne zakładają tworzenie programu w postaci tzw. programu głównego i zbioru procedur lub funkcji, które mogą być wielokrotnie wywoływane poleceniami w programie głównym lub innych procedurach Języki proceduralne są jednocześnie językami strukturalnymi Przykłady języków proceduralnych: Fortran, Pascal, Modula, C, Ada 24

25 Języki strukturalne i proceduralne - cechy Ukierunkowanie na problem a nie na procesor Programy czytelne dla człowieka Całkowite operowanie na nazwach symbolicznych Stosowanie uogólnionych nazw operacji 25

26 Języki zorientowane obiektowo (obiektowe) Są to języki pozwalające programiście skupić uwagę na rozwiązywanym problemie, bez konieczności posiadania dogłębnej wiedzy o działaniu maszyny wykonującej program. Języki obiektowe separują programistę od sprzętu przez stosowanie abstrakcyjnych obiektów, go reprezentujących. Przykłady języków obiektowych: SMALLTALK, C++, Java 26

27 Języki obiektowe - główne założenia programowania obiektowego Wszystko jest obiektem Program jest zbiorem obiektów przekazujących sobie informację za pomocą komunikatów Każdy obiekt posiada własną pamięć Każdy obiekt posiada swój typ (klasę) Wszystkie obiekty określonego typu mogą odbierać te same komunikaty 27

28 Inne języki Języki programowania wizualnego VPL budowanie aplikacji z elementów graficznych (Prograph, AppWare, Simulink) Języki obiektowe czwartej generacji 4GL pozwalają na pisanie kodu w kilku językach i opisania zadania bardzo prostym kodem (SQL, Delphi, FOCUS, NATURAL) Ciągle powstają zarówno nowe języki jak i środowiska wspomagające programowanie. 28

29 Ewolucja języków programowania Nowe języki powstają na bazie wcześniej opracowanych. Rozszerzają ich funkcjonalność i zakres zastosowań. Źródło: 29

30 Programy tłumaczące - translatory Interpretery tłumaczą na bieżąco polecenia programu na kod maszynowy podczas wykonywania programu (łatwość interakcyjnego modyfikowania programu) Kompilatory tłumaczą cały program na kod maszynowy (duża szybkość wykonania programu) 30

31 Zastosowanie interpreterów i kompilatorów Interpretery Basic, PHP, Javascript, Kompilatory Fortran, Pascal, C, C++, Programy w niektórych językach nadają się dobrze zarówno do interpretacji jak i kompilacji. 31

32 Języki programowania dedykowane do szczególnych zastosowań Języki do obsługi baz danych SQL, Oracle, Ingres Języki sztucznej inteligencji LISP Języki opisu stron WWW HTML Języki programowania dokumentów - TEX Języki do modelowania trójwymiarowego VRML Języki modelowania matematycznego - MATLAB Języki symulacyjne SIMULINK 32

Podobne dokumenty

Programowanie Strukturalne i Obiektowe Słownik podstawowych pojęć 1 z 5 Opracował Jan T. Biernat

Programowanie Strukturalne i Obiektowe Słownik podstawowych pojęć 1 z 5 Program, to lista poleceń zapisana w jednym języku programowania zgodnie z obowiązującymi w nim zasadami. Celem programu jest przetwarzanie