Парадигмы и языки программирования

Август 24, 2022

Главная
Информатика
Парадигмы и языки программирования

Содержание

2. ПАРАДИГМА Парадигма – это система взглядов на явления окружающего мира и представлений о возможных взаимодействиях с
3. Основные парадигмы программирования Парадигма (стиль) программирования: отображает определенную модель вычислений, включая структуры данных и механизмы управления;
4. Основные парадигмы программирования
5. Основные парадигмы программирования 1. Императивное программирование: «Код управляет данными» Программа = последовательность действий, связанных условными и
6. Основные парадигмы программирования Структурное программирование: программа представляется в виде иерархической структуры блоков доказано, что любая программа
7. Основные парадигмы программирования Процедурное программирование: представляет собой развитие структурного программирования повторяющиеся фрагменты программы оформляются в виде
8. Основные парадигмы программирования Модульное программирование: структуры данных и подпрограммы для работы с ними объединяются в модули:
9. Основные парадигмы программирования 2. Декларативное программирование: «данные управляют программой» Программа заявляет (декларирует), что должно быть достигнуто
10. Основные парадигмы программирования Функциональное программирование: основано на математическом понятии функции программа состоит из совокупности определений функций,
11. Основные парадигмы программирования Функциональное программирование: каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его функцию, вычисление которой
12. Основные парадигмы программирования Логическое программирование:
13. Основные парадигмы программирования 3. Объектно-ориентированное программирование: Первичными считаются объекты (данные), которые взаимодействуют друг с другом посредством
14. Основные парадигмы программирования Инкапсуляция – структуры данных и подпрограммы для работы с этими данными объединены в
15. Пример классификации языков программирования
16. Языки программирования Содержание: Структура языка программирования Составляющие ЯП высокого уровня (алфавит, синтаксис, семантика) Понятие о формальных
17. Структура языка программирования
18. Составляющие ЯП Алфавит - основные символы языка, используемые при написании программ, как правило, включает в себя:
19. Составляющие ЯП Лексика: может рассматриваться как составляющая алфавита включает в себя: совокупность правил образования цепочек символов
20. Составляющие ЯП Лексика: На этапе компиляции компилятор заменяет распознанные лексические конструкции предопределенными внутренними кодами и в
21. Составляющие ЯП Синтаксис: Совокупность правил образования языковых конструкций (предложений языка программирования) – блоков, процедур, составных операторов,
22. Составляющие ЯП Синтаксис: Нарушение синтаксиса проверяется компилятором на этапе компиляции программы Примеры синтаксических ошибок: неверное описание
23. Составляющие ЯП Семантика: смысловое содержание конструкций, предложений языка; семантический анализ – проверка смысловой правильности конструкции; семантические
24. Составляющие ЯП Способы описания синтаксиса ЯП: Для описания синтаксиса используется метаязык (надъязык), предназначенный для описания других
25. Основные обозначения и правила БНФ
26. Составляющие ЯП Формула Бэкуса-Наура: Примеры описания элементов языка С с помощью БНФ
27. Составляющие ЯП Синтаксические диаграммы (Вирта): Каждое определение представляет собой ориентированный граф с одним входом и одним
28. Составляющие ЯП Синтаксические диаграммы: дуги (стрелки) указывают на последовательность расположения элементов синтаксической конструкции
29. Характеристики и критерии оценки и сравнения языков программирования Некоторые характеристики ЯП: простота; управляющие структуры; типы и
30. Характеристики языков программирования Простота: количеством элементарных конструкций, операторов; количество возможных способов совершения одного действия; перегрузка операторов.
31. Характеристики языков программирования Управляющие операторы: поддержка оператора безусловного оператора перехода goto; наличие программных конструкций, позволяющих легко
32. Характеристики языков программирования Синтаксическая структура: ограничения на способ записи идентификаторов; специальные слова и их использование; возможность
33. Характеристики языков программирования Поддержка абстракции: абстракция – возможность определить и использовать сложные структуры или операции, игнорируя
34. Влияние характеристик ЯП на ключевые критерии оценки ПО procedure (…) … begin while (…) begin if
35. Развитие языков программирования Основные движущие силы эволюции ЯП: создание более совершенных программ; повышение эффективности процесса производства
36. Появление языков программирования Наиболее популярные ЯП высокого уровня: 1951г. – первый компилятор (Grace Hopper); 1957г. –
37. Появление языков программирования Современные перспективные ЯП и их общие черты: сочетают особенности различных парадигм (“мультипарадигменные”); разработка/поддержка
39. Скачать презентацию

Слайд 2

ПАРАДИГМА
Парадигма – это система взглядов на явления окружающего мира и представлений

о возможных взаимодействиях с ними.
Парадигма в программировании – система идей и понятий, определяющих фундаментальный стиль программирования.

Слайд 3

Основные парадигмы программирования
Парадигма (стиль) программирования:
отображает определенную модель вычислений, включая структуры данных

и механизмы управления;
каждая парадигма ориентирована на определенный класс прикладных задач, которые удобно решать средствами данной парадигмы.
Большинство современных языков программирования обычно включают средства и приемы программирования различных парадигм.

Слайд 4

Основные парадигмы программирования

Слайд 5

Основные парадигмы программирования
1. Императивное программирование:
«Код управляет данными»
Программа = последовательность действий, связанных

условными и безусловными переходами
массовое использование goto
«спагетти» («кенгуру») - код

Слайд 6

Основные парадигмы программирования
Структурное программирование:
программа представляется в виде иерархической структуры блоков
доказано, что

любая программа может быть построена из 3-х видов управляющих структур
каждая логическая законченная группа инструкций должна быть оформлена в виде блоков (begin…end, {…})
управляющие конструкции и блоки могут быть вложенными, в любой из них должен быть один вход и один выход

Слайд 7

Основные парадигмы программирования
Процедурное программирование:
представляет собой развитие структурного программирования
повторяющиеся фрагменты программы оформляются

в виде подпрограмм:
процедуры – не имеют возвращаемого значения, могут изменять параметры;
функции – возвращают единственное значение, могут изменять параметры

Слайд 8

Основные парадигмы программирования
Модульное программирование:
структуры данных и подпрограммы для работы с ними

объединяются в модули:
открытая часть модуля (interface) – видна другим модулям;
закрытая часть модуля (implementation) – видна только внутри модуля

Слайд 9

Основные парадигмы программирования
2. Декларативное программирование:
«данные управляют программой»
Программа заявляет (декларирует), что должно

быть достигнуто в качестве цели
Алгоритм решения не задается, от значения данных, поступающих на вход программы, зависит направление расчетов

SELECT имя_столбца FROM имя_таблицы ORDER BY имя_столбца_сортировки

Слайд 10

Основные парадигмы программирования
Функциональное программирование:
основано на математическом понятии функции
программа состоит из совокупности

определений функций, которые в свою очередь представляют собой вызовы других функций и предложений, управляющих последовательностью вызовов

Слайд 11

Основные парадигмы программирования
Функциональное программирование:
каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его

функцию, вычисление которой после этого продолжается; этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнут результат.

Слайд 12

Основные парадигмы программирования
Логическое программирование:

Слайд 13

Основные парадигмы программирования
3. Объектно-ориентированное программирование:
Первичными считаются объекты (данные), которые взаимодействуют друг

с другом посредством механизма передачи сообщений.
Ключевые понятия:
Инкапсуляция
Наследование
Полиморфизм

Слайд 14

Основные парадигмы программирования
Инкапсуляция – структуры данных и подпрограммы для работы с

этими данными объединены в «классы»
Наследование – возможность описать новый класс на основе уже описанного «родительского» класса (с различными спецификаторами доступами)
Полиморфизм – определение одноименных методов для различных «родственных» классов и способность во время выполнения выбирать и выполнять тот метод, который соответствует полученному объекту

Слайд 15

Пример классификации языков программирования

Слайд 16

Языки программирования
Содержание:
Структура языка программирования
Составляющие ЯП высокого уровня (алфавит, синтаксис, семантика)
Понятие о

формальных грамматиках и синтаксических диаграммах
Характеристики ЯП и их влияние на критерии оценки программного обеспечения
Развитие языков программирования

Слайд 17

Структура языка программирования

Слайд 18

Составляющие ЯП
Алфавит - основные символы языка, используемые при написании программ, как

правило, включает в себя:
строчные и прописные буквы латинского алфавита
цифры
знаки операций: + - * / = < : @ & |
символы подчеркивания _ и пробела
ограничители и разделители: . , ‘ ( ) { } [ ]
специальные символы: ^ # $ и др.
комбинации специальных символов, которые нельзя разделять пробелами, если они используются как знаки операций: “:=“, “..”, “<>”, “<=”, “>=”, “{ }”

Слайд 19

Составляющие ЯП
Лексика:
может рассматриваться как составляющая алфавита
включает в себя:
совокупность правил образования цепочек

символов (лексем), образующих идентификаторы (переменные и метки) и числа
операторы
операции
зарезервированные (запрещенные, ключевые) слова ЯП, предназначенные для обозначения операторов, встроенных функций

Слайд 20

Составляющие ЯП
Лексика:
На этапе компиляции компилятор заменяет распознанные лексические конструкции предопределенными внутренними

кодами и в дальнейшем рассматривает их как отдельные внутренние символы (лексемы)

Слайд 21

Составляющие ЯП
Синтаксис:
Совокупность правил образования языковых конструкций (предложений языка программирования) – блоков,

процедур, составных операторов, условных операторов, операторов цикла и пр.
Принцип вложенности правил построения конструкций (элемент синтаксиса языка в своем определении прямо или косвенно в одной из его частей содержит сам себя)

Слайд 22

Составляющие ЯП
Синтаксис:
Нарушение синтаксиса проверяется компилятором на этапе компиляции программы
Примеры синтаксических ошибок:
неверное

описание названия функции при ее вызове;
неверное количество аргументов;
неверный тип переданных аргументов;
неверный тип возвращаемого значения.

Слайд 23

Составляющие ЯП
Семантика:
смысловое содержание конструкций, предложений языка;
семантический анализ – проверка смысловой правильности

конструкции;
семантические ошибки возникают при недопустимом использовании операций, массивов, функций, операторов и пр.

Слайд 24

Составляющие ЯП
Способы описания синтаксиса ЯП:
Для описания синтаксиса используется метаязык (надъязык), предназначенный

для описания других языков.
Наиболее распространенные метаязыки:
форма Бэкуса-Наура (язык БНФ) – 60-е года ХХ века, John Backus, Peter Naur);
синтаксические диаграммы (Вирт)

Слайд 25

Основные обозначения и правила БНФ

Слайд 26

Составляющие ЯП
Формула Бэкуса-Наура:
Примеры описания элементов языка С с помощью БНФ

Слайд 27

Составляющие ЯП
Синтаксические диаграммы (Вирта):
Каждое определение представляет собой ориентированный граф с одним

входом и одним выходом, в котором:
вершины – это:
или терминальные символы;
или определяемые синтаксические понятия;
или разветвления/соединения на последовательность расположения элементов синтаксической конструкции

Слайд 28

Составляющие ЯП
Синтаксические диаграммы:
дуги (стрелки) указывают на последовательность расположения элементов синтаксической конструкции

Слайд 29

Характеристики и критерии оценки и сравнения языков программирования
Некоторые характеристики ЯП:
простота;
управляющие структуры;
типы

и структуры данных;
синтаксическая структура;
поддержка абстракции;
выразительность;
проверка типов;
обработки исключительных ситуаций

Критерии оценки программного обеспечения:
читабельность программного кода;
трудоемкость разработки программного кода;
надежность программного обеспечения;
«стоимость» языка программирования

Слайд 30

Характеристики языков программирования
Простота:
количеством элементарных конструкций, операторов;
количество возможных способов совершения одного действия;
перегрузка

операторов.

count = count + 1;
count += 1;
count++;
++ count;

Слайд 31

Характеристики языков программирования
Управляющие операторы:
поддержка оператора безусловного оператора перехода goto;
наличие программных конструкций,

позволяющих легко обойтись без goto
Типы и структуры данных:
поддержка расширенного набора типов данных:
логический тип, символьный тип;
структуры, записи, перечисления, объединения, …
проверка типов при выполнении операций

Слайд 32

Характеристики языков программирования
Синтаксическая структура:
ограничения на способ записи идентификаторов;
специальные слова и их

использование;
возможность зависимости значения оператора от контекста использования

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end
end
end
Pascal

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end if
end while
end proc
Ada

Слайд 33

Характеристики языков программирования
Поддержка абстракции:
абстракция – возможность определить и использовать сложные структуры

или операции, игнорируя сложные детали реализации;
абстракция процесса (процедура);
абстракция данных (пример: реализация двоичного дерева, хранящего целочисленные значения)

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end
end
end
Pascal

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end if
end while
end proc
Ada

Слайд 34

Влияние характеристик ЯП на ключевые критерии оценки ПО
procedure (…)
…
begin
while (…)

begin
if (…) begin
…
end
end
end
Pascal

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end if
end while
end proc
Ada

Слайд 35

Развитие языков программирования
Основные движущие силы эволюции ЯП:
создание более совершенных программ;
повышение эффективности

процесса производства ПО;
появление новых, специализированных задач, прикладных областей;
более полное использование новых возможностей ЭВМ;
развитие пользовательских интерфейсов;
широкий спектр аппаратных устройств (кроссплатформенность);
увеличение продолжительности жизненного цикла программы в условиях совершенствования аппаратных платформ и системного ПО (ОС и т.п.)

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end
end
end
Pascal

procedure (…)
…
begin
while (…) begin
if (…) begin
…
end if
end while
end proc
Ada

Слайд 36

Появление языков программирования
Наиболее популярные ЯП высокого уровня:
1951г. – первый компилятор (Grace

Hopper);
1957г. – процедурный язык Фортран (FORmula TRANslator, John Backus);
1967г. – функциональный язык ЛИСП (John McCarthy);
1970г. – структурный язык Паскаль (Niklaus Wirth);
1974г. – логический язык Пролог (Robert Kowalski, Maarten van Emden, Alain Colmerauer);
1983г. – OO язык C++ (Bjarne Stroustrup)

Слайд 37

Появление языков программирования
Современные перспективные ЯП и их общие черты:
сочетают особенности различных

парадигм (“мультипарадигменные”);
разработка/поддержка ИТ-гигантов (Apple, Facebook, Google, Microsoft);
JIT-компиляция (Just-In-Time) – промежуточная между компиляцией и интерпретацией

Парадигмы и языки программирования

Содержание

ПАРАДИГМАПарадигма – это система взглядов на явления окружающего мира и представлений

Основные парадигмы программированияПарадигма (стиль) программирования:отображает определенную модель вычислений, включая структуры данных

Основные парадигмы программирования

Основные парадигмы программирования1. Императивное программирование:«Код управляет данными»Программа = последовательность действий, связанных

Основные парадигмы программированияСтруктурное программирование:программа представляется в виде иерархической структуры блоковдоказано, что

Основные парадигмы программированияМодульное программирование:структуры данных и подпрограммы для работы с ними

Основные парадигмы программирования2. Декларативное программирование:«данные управляют программой»Программа заявляет (декларирует), что должно

Основные парадигмы программированияФункциональное программирование:основано на математическом понятии функциипрограмма состоит из совокупности

Основные парадигмы программированияФункциональное программирование:каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его

Основные парадигмы программированияЛогическое программирование:

Основные парадигмы программирования3. Объектно-ориентированное программирование:Первичными считаются объекты (данные), которые взаимодействуют друг

Основные парадигмы программированияИнкапсуляция – структуры данных и подпрограммы для работы с

Пример классификации языков программирования

Языки программированияСодержание:Структура языка программированияСоставляющие ЯП высокого уровня (алфавит, синтаксис, семантика)Понятие о

Структура языка программирования

Составляющие ЯПАлфавит - основные символы языка, используемые при написании программ, как

Составляющие ЯПЛексика:может рассматриваться как составляющая алфавитавключает в себя:совокупность правил образования цепочек

Составляющие ЯПЛексика:На этапе компиляции компилятор заменяет распознанные лексические конструкции предопределенными внутренними

Составляющие ЯПСинтаксис:Совокупность правил образования языковых конструкций (предложений языка программирования) – блоков,

Составляющие ЯПСинтаксис:Нарушение синтаксиса проверяется компилятором на этапе компиляции программыПримеры синтаксических ошибок:неверное

Составляющие ЯПСемантика:смысловое содержание конструкций, предложений языка;семантический анализ – проверка смысловой правильности

Составляющие ЯПСпособы описания синтаксиса ЯП:Для описания синтаксиса используется метаязык (надъязык), предназначенный

Основные обозначения и правила БНФ

Составляющие ЯПФормула Бэкуса-Наура:Примеры описания элементов языка С с помощью БНФ

Составляющие ЯПСинтаксические диаграммы (Вирта):Каждое определение представляет собой ориентированный граф с одним

Составляющие ЯПСинтаксические диаграммы:дуги (стрелки) указывают на последовательность расположения элементов синтаксической конструкции

Характеристики и критерии оценки и сравнения языков программированияНекоторые характеристики ЯП:простота;управляющие структуры;типы

Характеристики языков программированияУправляющие операторы:поддержка оператора безусловного оператора перехода goto;наличие программных конструкций,

Характеристики языков программированияСинтаксическая структура:ограничения на способ записи идентификаторов;специальные слова и их

Характеристики языков программированияПоддержка абстракции:абстракция – возможность определить и использовать сложные структуры

Влияние характеристик ЯП на ключевые критерии оценки ПОprocedure (…)…begin while (…)

Развитие языков программированияОсновные движущие силы эволюции ЯП:создание более совершенных программ;повышение эффективности

Появление языков программированияНаиболее популярные ЯП высокого уровня:1951г. – первый компилятор (Grace

Появление языков программированияСовременные перспективные ЯП и их общие черты:сочетают особенности различных

Похожие презентации

ПАРАДИГМА
Парадигма – это система взглядов на явления окружающего мира и представлений

Основные парадигмы программирования
Парадигма (стиль) программирования:
отображает определенную модель вычислений, включая структуры данных

Основные парадигмы программирования
1. Императивное программирование:
«Код управляет данными»
Программа = последовательность действий, связанных

Основные парадигмы программирования
Структурное программирование:
программа представляется в виде иерархической структуры блоков
доказано, что

Основные парадигмы программирования
Модульное программирование:
структуры данных и подпрограммы для работы с ними

Основные парадигмы программирования
2. Декларативное программирование:
«данные управляют программой»
Программа заявляет (декларирует), что должно

Основные парадигмы программирования
Функциональное программирование:
основано на математическом понятии функции
программа состоит из совокупности

Основные парадигмы программирования
Функциональное программирование:
каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его

Основные парадигмы программирования
Логическое программирование:

Основные парадигмы программирования
3. Объектно-ориентированное программирование:
Первичными считаются объекты (данные), которые взаимодействуют друг

Основные парадигмы программирования
Инкапсуляция – структуры данных и подпрограммы для работы с

Языки программирования
Содержание:
Структура языка программирования
Составляющие ЯП высокого уровня (алфавит, синтаксис, семантика)
Понятие о

Составляющие ЯП
Алфавит - основные символы языка, используемые при написании программ, как

Составляющие ЯП
Лексика:
может рассматриваться как составляющая алфавита
включает в себя:
совокупность правил образования цепочек

Составляющие ЯП
Лексика:
На этапе компиляции компилятор заменяет распознанные лексические конструкции предопределенными внутренними

Составляющие ЯП
Синтаксис:
Совокупность правил образования языковых конструкций (предложений языка программирования) – блоков,

Составляющие ЯП
Синтаксис:
Нарушение синтаксиса проверяется компилятором на этапе компиляции программы
Примеры синтаксических ошибок:
неверное

Составляющие ЯП
Семантика:
смысловое содержание конструкций, предложений языка;
семантический анализ – проверка смысловой правильности

Составляющие ЯП
Способы описания синтаксиса ЯП:
Для описания синтаксиса используется метаязык (надъязык), предназначенный

Составляющие ЯП
Формула Бэкуса-Наура:
Примеры описания элементов языка С с помощью БНФ

Составляющие ЯП
Синтаксические диаграммы (Вирта):
Каждое определение представляет собой ориентированный граф с одним

Составляющие ЯП
Синтаксические диаграммы:
дуги (стрелки) указывают на последовательность расположения элементов синтаксической конструкции

Характеристики и критерии оценки и сравнения языков программирования
Некоторые характеристики ЯП:
простота;
управляющие структуры;
типы

Характеристики языков программирования
Управляющие операторы:
поддержка оператора безусловного оператора перехода goto;
наличие программных конструкций,

Характеристики языков программирования
Синтаксическая структура:
ограничения на способ записи идентификаторов;
специальные слова и их

Характеристики языков программирования
Поддержка абстракции:
абстракция – возможность определить и использовать сложные структуры

Влияние характеристик ЯП на ключевые критерии оценки ПО
procedure (…)
…
begin
while (…)

Развитие языков программирования
Основные движущие силы эволюции ЯП:
создание более совершенных программ;
повышение эффективности

Появление языков программирования
Наиболее популярные ЯП высокого уровня:
1951г. – первый компилятор (Grace

Появление языков программирования
Современные перспективные ЯП и их общие черты:
сочетают особенности различных