Programowanie.pdf

(476 KB) Pobierz
(anonymous)
Programowanie
1
Programowanie
Programowanie to proces projektowania, tworzenia,
testowania i utrzymywania kodu źródłowego programów
komputerowych lub urządzeń mikroprocesoro wych
( mikrokontrolery ). Kod źródłowy jest napisany w języku
programowania, z użyciem określonych reguł, może on być
modyfikacją istniejącego programu lub czymś zupełnie
nowym. Programowanie wymaga dużej wiedzy i
doświadczenia w wielu różnych dziedzinach, jak
projektowanie aplikacji, algorytmika , struktury danych ,
znajomość języków programowania i narzędzi
programistycznych, wiedza nt. kompilatorów, czy sposób
działania podzespołów komputer a. W inżyni erii
oprogramowania, programowanie ( implementacja ) jest tylko
jednym z etapów powstawania programu.
Między programistami trwają nieustanne debaty, czy
programowanie jest sztuką, rzemiosłem czy procesem
inżynieryjnym. Bezpośrednią formą sztuki w tej dziedzinie
jest demoscena .
Inną debatą dotyczącą tego przedmiotu jest stopień, w jakim język programowania wpływa na formę, jaką przybiera
oraz jak funkcjonuje końcowy program. Jest ona analogiczna do hipotezy Sapira-Whorfa w lingwistyce .
Programiści
Osoba programująca komputery nazywa się programistą l ub potocznie koderem . Ich praca zazwyczaj obejmuje:
460008462.004.png 460008462.005.png
 
Programowanie
2
Języki programowania
Różne języki programowania pozwalają na wykorzystanie różnych stylów programowania zwanych również
paradygmatem programowania o raz specyficznych cech danego języka. Wybór konkretnego języka może zależeć od
indywidualnych upodobań, polityki firmy tworzącej oprogramowanie lub ze względu na zadanie, jakie końcowa
aplikacja ma realizować.
Najlepszym rozwiązaniem jest wybór języka programowania najbardziej dostosowanego do rozwiązywanego
zadania i ewentualnej istniejącej infrastruktury. Najważniejsze kryteria wyboru języka programowania to:
paradygmat i rodzaj języka, przenośność i wydajność kompilatorów, dojrzałość oraz dostępność narzędzi i
dokumentacji.
Ze względów takich jak brak kompilatorów dla danej platformy sprzętowej, niewystarczająca wydajność
wynikowego kody aplikacji, czy konieczność utrzymania i integracji z już istniejącą infrastrukturą, może nie być to
możliwe lub zbyt kosztowne do zrealizowania. W przypadku większych projektów istotne jest też, jak szybko można
znaleźć odpowiednio wykwalifikowane osoby znające konkretny język i jak szybko uda się z nich stworzyć sprawny
zespół.
Historia programowania
Mechaniczne urządzenia liczące są
konstruowane już od czasów starożytnych.
czasów starożytnej Grecji ( 150 - 100 p.n.e.)
był mechanicznym kalkulatorem opartym o
zespół kół zębatych służącym do obliczeń
astronomicznych [1] . Arabski wynalazca
Al-Jazari z budował w 1206 r oku
programowalny automat perkusyjny z
pałeczkami oraz krzywkami umieszczonymi
na drewnianym bębnie w określonych
miejscach. W miarę obrotu bębna uderzały
one o dźwignie, które odgrywały określony
dźwięk na instrumencie perkusyjnym. W
Marie Jacquarda. Maszyna korzystała z kart
dziurkowanych, na których zapisany był wzór tkaniny do wytworzenia. Zmieniając zestaw kart, można było uzyskać
tkaniny z innymi wzorami. Pomysł ten został później podchwycony przez Hermana Holleritha z IBM.
Programowanie komputera analogowego w:pl:ELWATELWAT z końca lat 60.
XX wieku, przez łączenie tablica połączeńtablicy połączeń.
W 1833 r oku Charles Babbage zaczął budowę maszyny analitycznej b ędącej w istocie mechanicznym,
programowalnym protokomputerem, który wyprzedzał swoją epokę. Z powodu trudności konstrukcyjnych, a także
braku zainteresowania rządu Wielkiej Brytanii wynalazca nie dokończył swojego wynalazku, lecz projekt został
opisany przez Adę Lovelace, która napisała także dla niego pierwszy program obliczający liczby Bernoulliego i w
ten sposób została pierwszym programistą (a właściwie programistką) w historii.
Wynalezienie architektury von Neumanna u możliwiło przechowywanie programów komputerowych w pamięci
operacyjnej komputera razem z danymi. Pierwsze programy musiały być składane bezpośrednio z operacji
oferowanych przez konkretną maszynę, często w notacji binarnej. Każdy model używał innego zestawu komend, co
ograniczało przenośność. W późniejszych latach zaprojektowano pierwsze asembler y, gdzie programista mógł
wpisywać instrukcje w formacie tekstowym z wykorzystaniem zapisu symbolicznego zamiast numeru rozkazu, np.
ADD X, TOTAL . W 1954 roku stworzony został pierwszy język programowania wysokiego poziomu, FORTRAN ,
460008462.006.png
 
Programowanie
3
gdzie programiści mogli bezpośrednio formułować wyrażenia matematyczne w podobnym stylu, do jakiego jesteśmy
przyzwyczajeni: y = x^2 + 5*x – 7 . Tekst programu, lub inaczej jego źródło , było tłumaczone do postaci zrozumiałej
dla maszyny za pomocą specjalnej aplikacji zwanej kompilatore m. W późniejszych latach powstały nowe języki
programowania, często zorientowane do tworzenia konkretnych typów aplikacji.
W początkowych latach istnienia komputerów (ok. 1940-1960), programy komputerowe były wprowadzane do
pamięci komputera za pośrednictwem kart dziurkowanych lub papierowych taśm. Pod koniec lat sześćdziesiątych
pojawiły się pierwsze urządzenia do elektronicznego przechowywania informacji oraz terminale komputerowe,
dzięki którym kod źródłowy mógł być wprowadzany bezpośrednio do komputera za pomocą edytorów tekstu.
Wraz z rozwojem Internet u oraz sieci komputerowych pojawiły się narzędzia ułatwiające zespołową pracę nad
programami, takie jak systemy kontroli wersji . Kod źródłowy jest tutaj przechowywany na centralnym serwerze,
natomiast programiści wysyłają do niego poprawki z własnych kopii lokalnych. Wszystkie zmiany są rejestrowane, a
program zarządzający potrafi inteligentnie łączyć ze sobą fragmenty modyfikowane niezależnie przez dwóch
programistów, dzięki czemu nie może zaistnieć sytuacja przypadkowego skasowania efektu pracy innego członka
zespołu.
Obecnie programowanie jest atrakcyjną karierą w niemal każdym kraju rozwiniętym, ze względu na stale rosnący
popyt na nowe aplikacje komputerowe. Niektóre z najbogatszych osób świata są programistami z zawodu, np. Bill
Nowoczesne programowanie
Pierwsze kroki w każdym projekcie programistycznym powinny być analiza wymagań, modelowanie,
implementacja i eliminacja błędów ( debugging ). Istnieje wiele różnych sposobów na zrealizowanie każdego z tych
etapów.
Współcześni programiści korzystają z wielu specjalistycznych narzędzi wspomagających tworzenie i zarządzanie
złożonymi aplikacjami. Proces tworzenia programu komputerowego zazwyczaj rozpoczyna się od stworzenia analizy
wymagań oraz zaprojektowania architektury. Popularnymi technikami modelowania są tutaj OOAD oraz MDA .
Unified Modelling Language ( UML) jest powszechnie akceptowaną notacją do prezentowania obu z nich.
Dopiero wtedy następuje tworzenie właściwego kodu źródłowego. Przy złożonych aplikacjach korzysta się z
zaawansowanych środowisk IDE wyposażonych w szereg dodatkowych menedżerów pokazujących różne
informacje o strukturze aplikacji oraz w rozbudowany system wykrywania i usuwania błędów. Popularnymi
środowiskami IDE są Visual Studio firmy Microsoft oraz projekt Eclipse n adzorowany przez IBM .
Obecnie istotnym zagadnieniem jest kontrolowanie wersji k odu źródłowego, który często jest modyfikowany w
sposób rozproszony przez wielu programistów. Im większy projekt (np. taki jak system operacyjny: FreeBSD ,
NetBSD, GNU/ Linux itp.) tym większe znaczenie ma integrowanie wielu zmian oraz zarządzanie nimi (np.
śledzenie zmian niezależnie od np. przemieszczania się plików itp.). Do takich systemów zaliczyć można np. CVS ,
Subversion, svk, Git, Bazaar i inne. Wiele dużych, komercyjnych środowisk programistycznych zintegrowanych jest
w system kontroli wersji.
Usuwanie błędów z gotowej aplikacji jest ostatnim krokiem rozwoju oprogramowania. Trudność jego realizacji
zależy od środowiska, jakości kodu źródłowego oraz wybranego języka programowania. Istnieją dwa główne
sposoby debugowania: statyczna analiza kodu i dynamiczna. Pierwszy polega na analizie kodu źródłowego pod
kątem występowania możliwych błędów. Drugi, na analizie programu w trakcie pracy, służą ku temu specjalne
narzędzia, zwane debugerami oraz fragmenty kodu zawarte bezpośrednio w programie, których jedynym zadaniem
jest pomoc w znalezieniu błędów.
460008462.001.png
 
Programowanie
4
Nowoczesne języki
Współcześnie używanymi językami programowania są: C, C++, Objective C , C#, Visual Basic , Java, Delphi , Cobol ,
Wiele języków wyewoluowało z C, jak na przykład C++, C# czy Java. Języki Java, Python i Ruby są popularne,
gdyż pozwalają na bardzo szybkie tworzenie aplikacji (ang. Rapid Application Development ) oraz są uruchamiane w
wirtualnej maszynie, co pozwala na uniknięcie wielu problemów znanych z języków niższego poziomu, takich jak
przepełniania bufora czy nieprawidłowe wskaźniki. Jednakże większość programów biurowych, jak na przykład
edytory tekstu czy grafiki, jest napisanych w wydajniejszych językach, takich jak C, C++ czy Delphi.
Systemy operacyjne s ą niemal całkowicie napisane w wydajnych językach, ponieważ szybkość jest konieczna.
Naukowe programy są zwykle zaimplementowane w Fortranie, gdyż przy użyciu nowszych kompilatoró w możliwa
jest w nim bardzo wydajna optymalizacja obliczeń arytmetycznych. Cobol jest wciąż na silnej pozycji w
zagranicznych korporacyjnych i rządowych centrach danych, głównie na serwerach Mainframe . PHP i Java górują w
programach korzystających z bazy danych. Python, będąc językiem ogólnego zastosowania, jest wykorzystywany
zwykle w administracji systemu i na stronach WWW .
Istniejące języki programowania są stale rozwijane i modernizowane, powstają też zupełnie nowe, często
innowacyjne języki i kompilatory.
Debugowanie
Debugowanie jest bardzo ważną częścią procesu tworzenia oprogramowania, ponieważ program z błędami jest
zwykle bezużyteczny. Języki takie jak C czy Asembler mogą stanowić wyzwanie nawet dla doświadczonych
programistów. Bliski kontakt ze sprzętem oprócz dużej wydajności i kontroli nad sprzętem, niesie ze sobą również
podatność na wystąpienie poważnych błędów takich jak przepełnienie bufora, błędne wskaźniki czy niezainicjowana
pamięć. Przepełnienie bufora może uszkodzić pograniczne segmenty pamięci i spowodować błąd w zupełnie innej
linii programu, jest również bardzo skuteczną metodą ataku - pozwala na wykonanie dowolnego kodu przez
nadpisanie wskaźnika powrotnego funkcji. Z tego powodu narzędzia takie jak Valgrind, Purify c zy Boundschecker
są niemal niezbędne przy tworzeniu nowoczesnych aplikacji w C czy C++.
Języki takie jak Java, PHP i Python z apobiegają większości takich błędów, ale za cenę spadku wydajności programu
wynikowego. Jest to akceptowalne w programach, którym większość czasu zabierają zapytania do bazy danych.
Zawody programistyczne
Od kilku dekad organizowanych jest szereg konkursów programistycznych skierowanych przeważnie do młodych
programistów (uczniów szkół średnich i studentów). W Polsce odbywa się kilka dużych konkursów tego typu, a
wśród nich, kierowane do studentów Akademickie Mistrzostwa Polski w Programowaniu Zespołowym , czy
skierowana do uczniów szkół średnich Olimpiada Informatyczna organizowana przez Ministerstwo Edukacji.
Istnieją też portale skupiające zawodników startujących w tego typu konkursach (zob. online judge ), które zawierają
zbiory zadań i pozwalają na automatyczne sprawdzanie rozwiązań.
Osobliwą formą zawodów programistycznych są kompoty (od ang. c ompetition - turniej) organizowane przez
społeczność demosceniczną n a zlotach takich jak np. Assembly i inne. Kategorie Demo i intro w głównej mierze
skupiają się na konkurencji w umiejętności tworzenia najwydajniejszego kodu lub wykazania niezwykłego
programistycznego polotu. Często też mają miejsce kategorie, w których ogranicza się rozmiar kodu np. 4 KB, 8
KB, 64 KB 96 KB itp. W takim przypadku autor lub autorzy próbują zbudować niezwykle urozmaicony i
rozbudowany program multimedial ny mieszczący się w zadanych ramach.
460008462.002.png
 
Programowanie
5
Zobacz też
Linki zewnętrzne
Materiały dydaktyczne MIMUW na studia informatyczne I stopnia:
• Wstęp do programowania [2]
• Paradygmaty programowania [3]
• Metody programowania [4]
• Środowisko programisty [5]
• Programowanie w Visual Basic [6]
Materiały dydaktyczne MIMUW na studia informatyczne II stopnia:
• Metody realizacji języków programowania [7]
Przypisy
[1] Ancient Greek Computer's Inner Workings Deciphered (http:/ / news. nationalgeographic. com/ news/ 2006/ 11/ 061129-ancient-greece.
html) ( ang. ) . National Geographic News (http:/ / news. nationalgeographic. com/ ) , 2006-11-29. [dostęp 2010-10-19].
[2] http:/ / wazniak. mimuw. edu. pl/ index. php?title=Wst%C4%99p_do_programowania
[3] http:/ / wazniak. mimuw. edu. pl/ index. php?title=Paradygmaty_programowania
[4] http:/ / wazniak. mimuw. edu. pl/ index. php?title=Metody_programowania
[5] http:/ / wazniak. mimuw. edu. pl/ index. php?title=%C5%9Arodowisko_programisty
[6] http:/ / www. e-programme. info
[7] http:/ / wazniak. mimuw. edu. pl/ index. php?title=Metody_realizacji_j%C4%99zyk%C3%B3w_programowania
460008462.003.png
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin