Programovací systémy: příklady, popisy, funkce

Programovací systémy poskytují platformu pro vývoj aplikačního softwaru a komunikují přímo s počítačovými zařízeními, aby získaly potřebný výkon při provádění uživatelských úkolů. Platforma může být použita pro programování aplikací iPhone, iPad a operačních systémů Android pomocí programovacího jazyka Java. Rozhraní Android Studio a Oracle Java SDK, v kombinaci s potřebnými základními znalostmi, vám umožní vytvořit celou řadu aplikací.

Prvky softwarových systémů

Začněme, odhalíme koncept programovacích systémů. Ty, které nyní používáme, patří do období třetí generace počítačů. Programování systému je tvorba softwaru. Může provádět mnoho různých úkolů. Bez něj by většina hardwaru nevykonávala své funkce. Chcete-li je užitečné, použijte software. Uživatel musí vybrat požadovaný program pro každý úkol.

Prvky klasického programovacího systému:

1. Operační systém je rozhraní mezi aplikačním softwarem a počítačem.
2. Nástroje jsou malé, ale výkonné programy s omezenými možnostmi pro konkrétní úkoly. Uživatelé obvykle používají k zajištění hladkého fungování počítačového systému.
3. Knihovnické programy jsou kompilovaná sada rutin, například knihovny. Poskytněte mnoho funkcí a postupů, které jsou k dispozici při psaní programu.
4. Překladatelský software: assembler, překladač, překladatel.
5. Tlumočník analyzuje a provádí jazykový program na vysoké úrovni najednou.
6. Aplikační software navržený tak, aby pomáhal uživateli při provádění konkrétních úkolů, například GIMP - pro úpravu fotografií.

Příkladem moderního programovacího systému jsou služby a základní software.

Struktura programu

Obecná forma programu věnuje zvláštní pozornost jednotlivým složkám a vztahům mezi nimi. Programy jsou dobré nebo špatně strukturované. S dobře strukturovaným programem rozdělení komponent dodržuje zásady, jako například skrývání informací, a rozhraní mezi komponentami je jasná a jednoduchá. Na jemnější úrovni používá vhodné datové struktury a softwarové jednotky s jediným vstupním bodem a jedním výstupním bodem.

Se špatně strukturovaným programem je rozdělení na komponenty z velké části libovolné a rozhraní jsou implicitní a složitá. Kromě toho má tento program libovolné datové struktury a řídící tok. Téměř všechny strukturované programy mají obecný charakter činností:

1. Žádost o zahájení programu.
2. Prohlášení o proměnných
3. Výkazy programu (bloky kódů).

Ahoj svět příklady

Programovací systémy a Hello World pozdravy v různých programovacích jazycích jasně demonstrují základní rozdíly.

Pro použití proměnné uvnitř programu musí překladač předem vědět, jaký typ dat bude v něm uložen. Z tohoto důvodu jsou proměnné deklarovány na začátku programu.

Proměnná prohlášení se skládá ze specifikace nového názvu a datového typu proměnné. To se obvykle děje na samém začátku.

Následující obrázek ukazuje příklad programovacího systému pro smyčkovou strukturu, která spouští sadu příkazů, dokud není podmínka pravdivá.

Nekonečná smyčka

To je ten, který nemá funkční proceduru ukončení. V důsledku toho se cyklus opakuje nepřetržitě, dokud ho operační systém nezačne a nezastaví program s chybou nebo dokud nedojde k nějaké jiné události, například po určitém čase se program automaticky zastaví.

Programovací systémy a příklady programů C pro program třídění řetězců ve slovníku jsou uvedeny níže. Tento program trvá 10 slov (řádků) od uživatele a třídí je v lexikografickém pořadí. Například 10 programovacích jazyků:

1. C.
2. C ++.
3. Java
4. PHP
5. Python.
6. Perl.
7. Cobol.
8. Ruby
9. R.
10. Javascript

Výsledek:

1. C.
2. C ++.
3. Cobol.
4. Java
5. Javascript
6. PHP
7. Perl.
8. Python.
9. R.
10. Ruby

Základní nástroje

Pro programování potřebujete několik nástrojů. Schéma klasického programovacího systému:

1. Textový editor - nástroje pro úpravy. Tento nástroj umožňuje psát zdrojový kód. Jedná se o společný nástroj pro programování v jakémkoli jazyce. Při programování ocení především přítomnost takových funkcí, jako je automatické dokončování, zvýraznění syntaxe, vyhledávání, úpravy, nahrazení části kódu a editoru odsazení.
2. Překladač nebo tlumočník. Tento nástroj je přímo spojen s programovacím jazykem.
3. Debugger Vývojáři, stejně jako všichni lidé, se mohou mýlit. Hledání a oprava chyb vyžaduje čas. Debugger je nástroj, který jim pomáhá sledovat. Umožňuje vám spustit program krok za krokem, zobrazit jeho stav kdykoliv a také zkontrolovat, zda je část kódu spuštěna nebo ne.
4. Knihovní rutiny
5. Doprovodná dokumentace.

Design Patterns

Použití návrhové šablony je struktura programu nebo použití jazykových nástrojů a co nejjasnější, aby byl zajištěn systematický přístup k programování, stejně jako připojení k databázi šablon, vytvoření stránky, která zobrazí vlastní vzhled. Obecněji, návrhový vzor je řešení s více úlohami a pokročilým řešením.

Struktura softwaru (nebo rámec) je speciální typ softwarové knihovny. Jeho prvním cílem je propojit programování a co nejvíce poskytnout potřebné nástroje. Například Django 2 je struktura v Pythonu určená k usnadnění tvorby reaktivních webových stránek. Vytváří strukturu a nabízí společné nástroje, které mohou potřebovat všechny weby (administrační rozhraní, ověřovací služby, způsob překládání webu do několika jazyků atd.).

Dalším příkladem je přítomnost několika rámců v jazyce JavaScript (jQuery nebo angular.js) s jedním cílem - stejné akce by měly být psány odlišně v závislosti na typu prohlížeče, který návštěvník používá na webu. Mají jedinečné rozhraní pro změnu kódu, který každý prohlížeč rozumí. Na fotografii je příklad programovacího systému v jazyce JavaScript pro úlohu otevření nového okna po kliknutí na tlačítko.

Zkompilované jazyky

Programovací jazyk je soubor dohod a abstrakcí, které vám umožňují psát, co uživatel potřebuje, aby počítač produkoval výsledek ve srozumitelnější formě. Kompilace převede zdrojový kód na spustitelný soubor. Tuto konverzi provádí překladač. Rozdíl v rychlosti provádění je obrovský. Obecně platí, že pokud jsou všechny ostatní věci stejné, program na kompilovaném jazyce bude pracovat asi desetkrát rychleji než ten interpretovaný. Níže je uveden příklad programovacího systému C. Zobrazuje program, který využívá tzv. Funkce vyššího řádu a čisté funkce.

V případě interpretovaných jazyků je zdrojový kód poskytován tlumočníkovi, který program přímo provede. Není třeba se obávat operačního systému nebo typu procesoru, protože musí být nainstalován v počítači uživatele. Kromě toho, protože zdrojový kód musí být "překládán" do kódu stroje s každým provedením, interpretované jazyky jsou často pomalé ve srovnání s ekvivalentními kompilovanými jazyky. Současně tlumočníci neoptimalizují generovaný strojový kód, což jim pomáhá pracovat pomaleji, ale proces vytváření kódu stroje je rychlejší než proces kompilátorů.

Jazyky virtuálních strojů

Často zkráceny, nazývají se "jazyky VM" (v souladu s analogiemi anglického názvu virtuálního stroje). Princip fungování a účel programovacího systému spočívá v tom, že zdrojový kód není přeložen do strojového kódu, srozumitelný pro konkrétní procesor, ale do "fiktivního" (bytecode), který sám bude interpretován jazykem virtuálního stroje. Takový jazyk má výhody a nevýhody.

Stejně jako v interpretovaných jazycích může být program kompilovaný do bajtového kódu spuštěn na libovolném operačním systému a procesoru za předpokladu, že virtuální počítač je k dispozici pro tuto kombinaci. Na druhé straně, protože došlo k kompilaci proti směru dat, program běží rychleji než ekvivalentní interpretovaný jazyk. Často dosahuje rychlosti podobně jako u "skutečného" kódového kódu stroje. To je však vyrovnáno faktem, že virtuální stroj může být docela náročný na zdroje, zejména v paměti.

Konečně můžete vytvářet nové jazyky, které budou kompilovány do stejného byteku jako jiný existující jazyk, což zjednodušuje jejich interakci. Jedná se o jednu z úkolů programovacího systému. Příkladem je, že Clojure a Frege jazyky jsou kompilovány pro Java bytecode. Jsou funkční a radikálně odlišné od Java v jejich designu. V tomto případě můžete psát různé části programu jedním z nejvhodnějších jazyků a nechat je pracovat společně na virtuálním stroji. Java je jazyk, který je nejlépe kompilován do virtuálního stroje. Potřebujete však aplikaci sestávající ze souboru tříd jazyka Java. Na začátku každé třídy existuje specifická struktura, například JavaClassFileFormat.

Příklady jazyků a programovacích systémů

Představujeme nejslavnější programovací jazyky:

• Assembler. Není to nové, ale naučí uživatele mnoho věcí skrytých v jiných jazycích.
• C. Jeden z nejpoužívanějších na světě. Tento jazyk poskytuje nejucelenější kontrolu nad strojem. Používá se k kódování operačních systémů. Její slušný téměř polstoroční věk a obrovské množství knihoven, které jsou vhodné pro cokoli, jsou pro začátečníky i pokročilé uživatele nepostradatelné.
• Cobol. Toto je starý jazyk. Obvykle je těžší používat než ostatní. Nicméně, z historických důvodů, je stále široce používán v bankovnictví, finance a pojištění.
• Fortran. Je to stále poptávka v oblasti vědeckých počítačů, pro které byly vyvinuty. Ačkoli je syntax tohoto jazyka pravidelně aktualizován, je jeho věk cítit. Navíc některé softwarové knihovny ve Fortranu nebyly nikdy srovnávány z hlediska účinnosti.
• Java Má funkci kompilování do byteku, který pak interpretuje virtuální stroj. To značně zjednodušuje tvorbu programů pro použití na více platformách operačních systémů. Například Java je brána pro kódování aplikace pro Android.
• Perl. Je to jazyk, který je většinou oceňován ve světě Linuxu a Unixidů. Je efektivní pro vytváření malých, ale velmi silných aplikací příkazové řádky. Perl však není vhodný pro vytváření grafických rozhraní.
• PHP Dominantní ve světě webového programování.
• Python. Tento jazyk se doporučuje pro začátečníky.
• Ruby Spolu s firmou Python pravidelně půjčuje inovace. Obecně jsou velmi podobné. Můžeme říci, že Ruby nabízí více syntaktické svobody a více trvá na jeho objektově orientovaném charakteru a Python je jednodušší a podporuje ji větší komunita.
• Swift. Je to docela mladý jazyk, podléhající změnám a úpravám, vhodný pro produkty Apple. V nadcházejících letech se může stát hlavním produktem programovacích aplikací pro iOS a OSX.

Aplikace

Představujeme příklad kódu stroje:

110101010010001000111001001 010101001000100001011101001 000111001101110001101101010 001111010010010101011001010 001010101111110100101010001.

Jak vidíte, v tomto typu kódu je velmi málo rozlišitelné struktury. V programovacích jazycích je sémantickou mezerou rozdíl mezi jazykem, který se používá pro programování hardwaru (kód stroje) a ten, který je třeba použít k programování počítače jako systému. Příklad programovacího systému: na straně klienta jazyka JavaScript bude vyžadováno použití dvou jazyků, s výjimkou jazyka generujícího JavaScript (CoffeScript nebo Elm).

Pro serverovou stranu má PHP nejvyšší pozice, ale Python a Ruby jsou také aktivně využívány. JavaScript je také používán na straně serveru díky NodeJS. Pro videohry ve Windows se používají C ++, Python a C #. Nejsou však jediní. Může být vhodný jakýkoli jazyk, který usnadňuje vytváření grafického rozhraní (C, Java, Ruby nebo Tcl / Tk).

Pro velké aplikace, C + + a Java dominují na trhu, ačkoli C # také získává impuls. Pro malé utilitární aplikace, zejména na příkazové řádce, je snadné najít C, Perl, Python nebo Ruby. V oblasti vědeckých výpočtů zůstává Fortran králem. Stále více soutěží s jazyky C ++, Pythonem nebo odbornými jazyky, jako jsou Matlab a R.

Programování PASCAL

Během historie výpočetní techniky byly provedeny stovky pokusů o vytvoření počítačových programovacích jazyků, jako je napsaná angličtina - snadné čtení a snadné pochopení. PASCAL je výsledkem takového úsilí. Tvůrce společnosti PASCAL, Nicholas Wirth, chtěl HLL, který by mohl být snadno vyučen, číst a psát. Vyvinul PASCAL na základě následujících konceptů:

1. PASCAL by měl uzavřít nebo výrazně omezit sémantickou mez.
2. Každý příkaz PASCAL by měl být jako věta v angličtině.
3. Program PASCAL lze považovat za nabídku v angličtině.
4. Názvy postupů, datových struktur a proměnných v programu PASCAL by měly být snadno rozpoznatelné.

Příklad programovacího systému v programu PASCAL

Níže je příklad pro určení počtu písmen ve slově.

PASCAL usnadňuje modulární kódování pomocí:

1. Použití zapouzdřeného kódu v procedurách a funkcích.
2. Pomocí operátorů BEGIN a END definujte funkční blok kódu.
3. Přísná proměnná (například přiřazení datových typů, např. Celočíselné, reálné nebo řetězcové), podporuje předávání parametrů mezi jednotlivými postupy.
4. Přirozená syntaxe, která zužuje sémantickou mezeru.

V daném příkladu programovacího systému Pascal program ukazuje binární volbu (existují pouze dva případy: ActualMark> = 50 nebo ActualMark <50).

Společné chyby programování

Měly by se zabránit běžným chybám kódování. Uživatel tak ušetří čas a vyhnout se problémům. Typy chyb:

1. Špatné formátování. Mělo by to být jasné. Mělo by obsahovat poznámky v horní části programu.
2. Špatné testování a kontrola chyb. Zpracování chyb má dvě formy: zacházení s strukturovanými výjimkami a kontrola funkčních chyb.
3. Špatná praxe komentáře.
4. Název nespolehlivých proměnných. Je velmi obtížné pracovat na kódu, když mnoho názvů proměnných je krátké, nikoli popisné.
5. Výběr nesprávné struktury dat.

Styly pro zvýraznění a odsazení syntaxe se často používají k tomu, aby programátorům pomohli rozpoznat prvky zdrojového kódu.

Současně je důležité, aby se kódování barev zvýraznilo v fragmentu kódu jako příklad programovacího systému napsaného v Pythonu.