Klasifikace jazyků

Question 1

Co je to programování?

Answer 1

Činnost, která jistý postup (algoritmus), převadí na posloupnost elementárních úkonů stroje, typicky počítače

Question 2

Kdo je to programátor?

Answer 2

Realizuje proces tvorby programu

Question 3

Typické vlastnosti procesu tvorby programu

Answer 3

Vysoká náročnost na čas a zdroje (lidi, stroje, peníze)

Znalost programoací jazyka není dostačující

Specifikace není bezchybná - často málo detailní a mění se v průběhu vývoje

Přeceňování/podceňování schopností/možností zdrojů - podceňování složitosti projektů, přeceňování schopnosti programátorů

Question 4

Co je to programovací jazyk?

Answer 4

Prostředník mezi běžnou řečí a binárním kódem

Question 5

Proč pro programování nepoužíváme přirozenou řeč?

Answer 5

Analýza přirozeného jazyka tak, aby byla jednoznačně převoditelná do binární formy, je příliš náročná. (Dosud neexistuje)

Nejednoznačnost a zdlouhavé popisy.

Záleží i na kontextu (To se pojí s nejednoznačnoststí)

Question 6

Proč pro programování nepoužíváme binární jazyk (kód) ?

Answer 6

Příliš náročný na zapamatování (moc kombinací)

Nevhodný pro složité problémy. (Jednoduchá možnost chyby, rozsah kódu)

Nevhodný pro rychlé a efektivní programování. (Chybí koncept znovupoužitelnosti, rychlé orientace a znovupoužití kódu)

Binární kód je jiný pro každou architekturu

Question 7

Co je to program?

Answer 7

Je to zápis v programovacím jazyce, který je abstrakcí reality

Implementuje abstraktní model - myšlenkový postup aplikovatelný v realitě je abstrahován a přizpůsobem možnostem počítače

Abstrahuje model počítače/procesoru - zastiňuje konkrétní podobu výpočtu a jeho realizaci na cílové platformě

Question 8

Typy jazyků

Answer 8

Univerzální programovací jazyky (general purpose languages) - jazyky obecné použití [ C, Pascal, Java, Python ]

Specializované programovací jazyky - APL, jazyky řídících automatů

Jazyky pro popis integrovaných obvodů - VHDL, System C

Jazyky pro sazbu textu - TeX

Databázové jazyky - SQL

Question 9

Jak dělíme jazyky podle abstrakce?

Answer 9

Abstrakce dat

Abstrakce řízení

Question 10

Kategorie jazyků dle abstrakce dat

Answer 10

Jazyky strojové/assemblery - veškerá data jsou skipiny bitů či bajtů. Abstrakce veškerá žádná. Podporuje pár datových typů. (Celá čísla, desetinná čísla, bitová pole, atd..)

První jazyky vyšší úrovně - Stále nabízejí jen jednoduché datové typy. Na rozdíl od jazyků strojových zde dochází k abstrakci od cílového systému (skrytí implementace, jsou známy jen obecné vlastnosti, množina dostupných operací je typicky vyšší, než ta dostupná na cílové architektuře). Většinou vědecko technické jazyky, zaměřené na jedno odvětví. (COBOL, Fortran)

univerzální jazyky (PL/I neznamená general purpose languages) - velké množství datových typů.Ale není možné definovat vlastní datové typy. Neexistence klíčových slov

Blokově strukturované jazyky - Umožňuje definovat složitější datové sturktury. Umožňuje použít prvky softwarového inženýrství (Můžeme prvně definovat vhodné datové abstrakce a potom podle nich implementovat program, dosud to bylo naopak). Je to např. C (jen částnečně, je to i modulárni jazyk) a Pascal

Modulární blokově strukturované jazyky - Odděluje definici typu od operací, které ho manipulují. Tento princip umožňuje skrývat implementaci a lépe modifikovat programy. Třeba C

Objektově orientované jazyky
Spojuje konkrétní data i s operacemi, které je manipulují. Potom datový typ není manipulován v modulu, který tyto operace skrývá, ale neses si je s sebou.

Jazyky rozšiřující datové paradigma
Logické - Navíc mají predikáty a termy (Prolog)
Funkcionální - řadí mezi data funkce (lambda kalkul, Haskell)
Pro definici a manipulaci dat (DML) - datový typ je tabulka

Question 11

Kategorie jazyků dle abstrakcí řízení

Answer 11

Imperativní jazyk

Deklarativní jazyk

Question 12

Abstrakce řízení - imperativní jazyk (procedurální jazyk)

Answer 12

Programátor řeší tyto otázky řízení běhu programu:

CO za operace má být provedeno
V JAKÉM POŘADÍ to má být provedeno

Program je sestaven jako posloupnost příkazů. Nižší jazyky (Strojové) povolují skoky. U vyšších jazyků se tyto opakující se PATTERNY rozdělily do cyklů, podmínek,(zlepšuje se čitelnost).

Na vyšší úrovni programového kódu (bloky, moduly, jednotky) rozpoznáváme tyto typy konstrukcí pro řízení programu: podprogramy, bloky, paralelní programu, rozšířené zpracování

Zakladni operace: prirazeni, cykleni, vetveni

Question 13

Imperativní jazyk - Podprogram

Answer 13

Umožňují vnořené zpracování určitých logických funkcí operací. Podprogram je volán skrze své rozhraní. Rozhraní definuje předávané parametry a výsledek. Implementace je skryta v definici podprogramu. V podprogramu můžeme volat i jiné podprogramy. Proto potřebuje identifikátor

Question 14

Imperativní jazyk - Blok

Answer 14

Nemají jméno. Nelze je volat. Kód se uplatňuje pouze v místě, kde je vložen. Vytváří lokální scope. (C, Pascal)

Question 15

Imperativní jazyk - Paralelní programy, procesy

Answer 15

Procesy -> vlákna. Kód jede víckrát ve stejný čas. Řeší se synchronizace a s ní její problémy (Deadlock..)

Question 16

Imperativní jazyk - Odložené zpracování

Answer 16

Pokud výsledek některé operace v daném místě nemusí být nutně použit, vyhodnocení operace je pozdrženo

Question 17

Abstrakce řízení - Deklarativní jazyk

Answer 17

Programátor řeší otázku: CO za operace má být provedeno

Řešíme CO se má udělat, nezajíma nás JAK se to má dělat. Tohle má v režii právě daný intepreter jazyka.

Neznají sekvenci příkazů, tedy ani cykly. Opakování příkazů je řešeno rekurzí.

Jazyky - SQL (Domain Specified) , Scheme (funkcionální jazyk), Prolog (logické porgramování)

Question 18

Deklarativní jazyky - Strategie volání podprogramů

Answer 18

Volání hodnotou (Call by value)
Volání jménem (Call by name)
Volání v případě potřeby (Call by need)

Question 19

Strategie volání podprogramů - Volání hodnout (Call by value)

Answer 19

Parametry se vyhodnocují před volání podprogramu.

Počet vyhodnocení nějakého výrazu je minimálně jeden, ale horní hranice neni omezená

V případě eliminace opakovaného vyhodnocení jednoho a téhož podvýrazu (užitého na více místech) hovoříme o striktním vyhodnocení. (Sdílí se hodnoty výrazů)

Question 20

Strategie volání podprogramů - Volání jménem (Call by name)

Answer 20

Parametry se do volaného podprogramu předávají nevyhodnocneny a jsou zde reprezentovány zástupným jménem.

K vyhodnocení dojde až to vyžaduje volaný podprogram.

Ve výsledku potom jeden a tentýž výraz nemusí být vyhodnocen vůbec, ale také víckrát.

Nestriktní

Question 21

Strategie volání podprogramů - Volání v případě potřeby (Call by need, Lazy evaluation)

Answer 21

Podprogram je nejprve zavolán, teprve když jeho vyhodnocení potřebuje hodnotu nějakého parametru, tak dojde k jeho vyhodnocení.

Hodnota vyhodnoceného výrazu se uschová pro další použití, takže nedochází k jeho opakovanému vyhodnocení. (Lazy evaluation)

Je nestriktní

Question 22

Syntaxe jazyka

Answer 22

Definuje strukturu programu. tj. to, jakým způsobem je dovoleno jednotlivé konstrukce řadit za sebe.

Pomocí syntaxe se vysvětluje i lexikální stavba jazyka

Formálně lze syntaxi popsat formálnimi gramatikami (Regulární, bezkontextové gramatiky)

Definice syntaxe pro účely popisu jazyka: Slovní popis (zřídka), syntaktické grafy, BNF, EBNF, nebo gramatiky

Question 23

Sémantika

Answer 23

popis/definice významu jednotlivých syntaktických konstrucí, způsobu jejich vyhodnocování a zpracování,..

Question 24

Popis sémantiky

Answer 24

Na uživatelksé úrovni se epoužívají se formalismy, ale obvykle je to pouze slovní vysvětlení, nebo ukázka na příkladech.

Jako formalismus lze použít:

Axiomatickou sémantiku
Operační sémantiku
Denotační sémantiku

Dělíme:
Statická sémantika
Dynamická sémenatika

Question 25

Popis sémantiky - axiomatická sémantika

Answer 25

Pro každou syntaktickou konstrukci definuje množinu axiiomů, které musí být splněný, aby byla konstrukce platná.

Question 26

Popis sémantiky - operační sémantika

Answer 26

Definuje sémantiku chování programu jako posloupnost přechodů mezi danými stavy

Question 27

Popis sémantiky - Denotační sémantika

Answer 27

Program je definován jako matematická funkce, která zobrazuje vstupy na výstup

Question 28

Statická sémantika

Answer 28

Popisuje vlastnosti, které mohou být studovány a ověřovány v době analýzy/překladu programu. Např typová kompatibilita, existence proměnných

Question 29

Dynamická sémantika

Answer 29

Popisuje vlastnosti, jejichž splnění lze ověřit až v době běhu programu (velikost indexu pole daného výrazem, velikost výsledku,apod.)

Question 30

Deklarace

Answer 30

Úplně vymezuje atrbiuty dané entity

Může být explicitní implicitní.

Dává překladači vědět, že nějaká taková proměnná (fce) o takovém typu tady je, ale nepřiděluje ji místo v paměti.

Implicitní - Python (nemáme typy)
Explicitní - C (zobrazujeme typ)

Question 31

Definice

Answer 31

Úplně vymezuje atributy dané entity

U proměnných vymezuje způsob alokace paměti

U funkci vymezuje navíc tělo funkce

Question 32

Vazby

Answer 32

Tím jak dochází k definicím, či deklaracím v rámci vytvářeného programu, dochází také k definici vazeb mezi entitou a jejími vlastnostmi/atributy.

Může vznikat v různých časech:
Během definice samotného jazyka - množina operací nad daným typem
Během implementace programu - přiřazení typu proměnné
Během překladu programu - inicializační hodnota proměnné
Během spojování přeložených modulů
během spouštění programů - navázání na standardní vstup
V době běhu programu - přiřazení adresy lokální proměnné

Vazby jsou buď:
Statické - po vytvoření jsou neměnné
Dynamické - jsou za běhu programu měnitelné

Question 33

Vlastnosti proměnné

Answer 33

Jméno
Adresa a umístění/lokace v paměti
hodnoty, kterých může nabývat
typ
doba života
rozsah platnosti (scope)

Question 34

Vlastnosti proměnné - jméno

Answer 34

Identifikuje proměnnou v programu.

Efektivní délka - udává počet znaků jména, které jsou skutečně zpracované (může se lišit od maximální délky)

Povolené znaky: často to jsou znaky anglické abecedy, čísla a některé povolené znaky.

Case Sensitive x Case insensitive (Case sensitive - C, Python, Case insensitive - SQL, VHDL)

Množina zakázaných identifikátorů (klíčová slova) - Jména rezervovaná pro in-built konstrukce programu.
Množina zakázaných identifikátorů (rezervovaná slova)
rezervované pro další verze programu

Question 35

Vlastnosti proměnné - umístění a adresa, hodnota

Answer 35

Mějme přiřazovací příkaz L = R

Proměnná na levé straně určuje umístění (typ paměti ve které leží) a adresu v rámci tohoto umístění, která se označuje jako L-hodnota.

Proměnná na pravé straně reprezentuje hodnotu, kterou obsahuje.

Jméno proměnné může být spojováno s více umístěními (V rámci funkcí můžeme mít v každé funkci proměnnou o stejném jméně a jiném typu)

Jedna adresa může být spojována s více různými jmény (ukazatel na proměnnou a proměnná)

Vazba mezi umístěním, adresou a jménem proměnné, případně její hodnotou může být statická či dynamická.

Statická (statické proměnné, či globální proměnné) nebo dynamická (proměnné umístěné na zásobníku nebo haldě, kde dealokace je implicitní (java) nebo epxlicitní (c), nebo automatické

Question 36

Vlastnosti proměnné - typ proměnné

Answer 36

Určuje množinu možných hodnot, kterých může proměnná nabývat a dále množinu operací, které na ni lze aplikovat.

Vazba mezi typem a proměnnou je často statická a vyžaduje explicitní deklaraci či definici. (C, C++)

Implicitní definice se statickou vazbou je typická např. pro fortran, Go

Dynamická vazba tohoto druhu je u skriptovacích jazyků a interpretů, kde dochází také k dynamické typové kontrole (Python, Perl)

Question 37

Rozdělení jazyků z hlediska typovosti

Answer 37

Beztypové (type-less)
Netypované (non-typed)
Typované (C, Java, C++) - přiřazení typů může být explicitní, nebo automaticky odvozené

Question 38

Vlastnosti proměnné - Rozsah platnosti proměnné (Scope)

Answer 38

Určuje část programu, kde je možné s proměnnou pracovat.

Termín je spojen s viditelností proměnné. Ikdyž je proměnná platná, může být skryta jinou porměnnou stejného jména. (Např. lokální proměnná zakryje globální)

Statická vazba - je dána strukturou programu (Lexical scoping)

Dynamická vazba - Proměnné jsou viditelné a přístupné do další definice (moc se nepoužívá, vůbec spíš)

Question 39

Vlastnosti proměnné - Doba života proměnné

Answer 39

Je časový interval, po který je pro danou proměnnou alokována paměť

Alokace může probíhat staticky (před během programu), nebo dynamicky. Dynamická alokace může být automatická (lokální proměnné) nebo na haldě

Question 40

Druhy proměnných v PHP

Answer 40

Local Variable - Přístup jen v rámci funkce, kde byla deklarovaná. Po skončení funkce se její hodnota ztrácí

Global variable - Přístup k ní je kdekoliv v programu. Pokud ji chci upravit ve funkce, musím použít slovo GLOBAL nebo k ní přístupovat přes pole $GLOBALS

Static variable - deklaruje se ve funkci pomocí klíčového slova STATIC. Po skončení funkce se její hodnota zachová pro další použití. Lokální rozsah platnosti