Programovacie jazyky

Programovacie jazyky
 
1  Úvod
Informatika. Slovo, ktoré je už v tejto dobe bežné a každý ho pozná. Niekto si pod týmto pojmom predstaví počítač, niekto robotov a iný zas internet. Ako všetko na tejto planéte aj oblasť informatiky prešla svojím vývojom a ešte stále sa zdokonaľuje. Skúsme sa zamyslieť nad tým, kde všade už táto oblasť našla svoje uplatnenie. V odvetviach ako sú zdravotníctvo, doprava, bankovníctvo, školstvo, výskum, priemysel a mohol by som pokračovať veľmi dlho.

Každý jeden deň prídeme do kontaktu s počítačom aj bez toho, aby sme si to uvedomili alebo chceli. Veľmi zaujímavý je aj fakt, že prvý počítač Eniac bol vyrobený pomerne nedávno – v roku 1946. Za 66 rokov sa dokázali počítače a s nimi aj informatika presadiť takmer všade. Často si neuvedomujeme, že bežné veci ako počítač a internet musel niekto vymyslieť a aj vytvoriť. A tak sa dostávam ku programátorom. Sú to ľudia, častokrát géniovia, minimálne však nadpriemerne nadaní v matematike. Ale len matematika k plneniu ich povolania nestačí. Musia mať samozrejme počítač, prehľad v odboroch, v ktorých pracujú a aj nejaký prostriedok medzi počítačom a programátorom, ktorým zadávajú počítaču inštrukcie. Tento sa nazýva programovací jazyk a práve touto témou sa budem zaoberať v mojom projekte. Ešte chcem poznamenať, že byť programátorom neznamená niečo sa naučiť a potom to po zvyšok života pasívne využívať. Ak chcete byť naozajstná špička, musíte sa neustále vzdelávať, lebo vás čas predbehne. Nie je to vôbec jednoduché a kvalitní programátori sú vo svete cenení.

2  Vznik programovacích jazykov
Pretože počítač nerozumie nášmu prirodzenému jazyku a naopak prirodzený jazyk počítača je pre človeka nepohodlný, pristúpilo sa ku kompromisu. Bol vytvorený špeciálny jazyk, v ktorom programátor dokáže pomerne ľahko vyjadrovať algoritmy, ktoré počítač bez väčších problémov pochopí. Tak vznikol programovací jazyk.

 Zo strany programátora je kompromis v tom, že sa jazyk musí naučiť, zo strany počítača v tom, že musí byť vykonaný  špeciálnym programom, ktorý program, zapísaný v programovacom jazyku prevedie do formátu "núl a jednotiek", ktorý je  zrozumiteľný pre počítač. Tento "sprostredkovací" program sa volá prekladač. Programátor mu predloží program zapísaný v programovacom jazyku (zdrojový kód) a prekladač ho spracuje a vydá ten istý program, ale už v tvare vhodnom k priamemu spracovaniu počítačom (cieľový (strojový) kód).

Každý jazyk, či prirodzený, či programovací je definovaný syntaxou - skladbou a sémantikou - významom. Syntax jazyka určuje prípustné postupnosti základných symbolov bez ohľadu na ich zmysel. Sémantika priraďuje každej syntakticky správnej postupnosti základných symbolov ich význam.
Programovací jazyk  je teda špeciálny jazyk, v ktorom programátor dokáže pomerne ľahko vyjadrovať algoritmy, ktoré počítač bez problémov pochopí a vykoná.
 
2.1 Dôležité definície
Programovanie je tvorivá činnosť, ktorú vykonáva programátor, teda človek, ktorý píše program (zdrojový kód) v niektorom z programovacích jazykov.
Algoritmus je opis pracovného postupu, ktorým sa rieši určitá skupina úloh. Je to presne definovaná konečná postupnosť príkazov (krokov), ktorých vykonaním pre každé prípustné vstupné hodnoty získame po konečnom počte krokov odpovedajúce výstupné hodnoty.
Program je algoritmus zapísaný v jazyku počítača tak, že ho procesor môže začať okamžite vykonávať.

3  Delenie programovacích jazykov
Na základe prístupu jazyka k používateľovi – programátorovi môžeme programovacie jazyky rozdeliť:
1.  Jazyky nižšej úrovne (assembler, jazyk symbolických adries, strojový kód)
2.  Jazyky vyššej úrovne (Basic, Pascal, C a ich verzie)
 
Prostredníctvom prekladača sa programy v jazyku vyššej úrovne prekladajú do nízko úrovňových jazykov (assembler, jazyk symbolických adries). Oba jazyky pracujú priamo s hardvérom počítača (strojový kód pomocou číselných inštrukcií, assembler má čísla nahradené  symbolickými názvami inštrukcií a operandov. Našťastie, prepis z vyššieho programovacieho jazyka do jazyka strojového zabezpečuje prekladač toho – ktorého vyššieho programovacieho jazyka a samotný assembler a strojový jazyk sa požívajú pri programovaní len zriedkavo.

Niektoré zdrojové kódy, napísané v programovacom jazyku sa pred spustením programu neprekladajú  (nekompilujú), ale sa riadok po riadku vykonávajú za pomoci interpretera. Teda interpreter číta a hneď vykonáva príkazy zapísané v zdrojovom kóde. Príkladom takéhoto interpretovaného jazyka je jazyk HTML. Interpreterom príkazov jazyka HTML je internetový prehliadač (napr. Explorer, Chrome, ...). Výhodou nižších jazykov je rýchlosť. Nevýhody sú strojová závislosť a pri veľkých a komplexných projektoch treba neporovnateľne viac času na napísanie, ako vo vyšších jazykoch.

Výhodou vyšších jazykov je fakt, že počas kompilácie zdrojového kódu sa vykonáva analýza (syntaktická, sémantická), t.j. kontrola zdrojového kódu a zobrazia sa všetky chyby. Aby bolo možné program skompilovať, musí byť napísaný bez chýb. Následne je možné daný program spustiť (skompilované programy sú väčšinou obyčajné *.exe súbory). Ďalšia výhoda je aj oveľa jednoduchšie programovanie pre programátora. Nevýhodou je pomalší chod programu v porovnaní s tým istým programom písaným priamo v assembleri, avšak tento rozdiel je tak malý, že je až zanedbateľný.  Ďalšou výhodou vyšších programovacích jazykov je prehľadnosť a vďaka nej možnosť rýchlejšieho nájdenia chýb,  jednoduchšie úpravy a používanie základných algoritmických inštrukcií (cyklov, vetvenia). Neskôr sa jazyky začali deliť podľa typu a využitia. Poznáme objektovo orientované jazyky, funkcionálne, procedurálne jazyky a jazyky pre logické programovanie.
 
3.1 Procedurálne programovacie jazyky
V procedurálnych jazykoch sú najvyššou zložkou procedúry alebo jednotky zahrňujúce jednu alebo viac procedúr. Procedurálne programovanie je založené na volaní procedúr. Procedúry, taktiež známe ako rutiny, subrutiny, metódy, alebo funkcie (nezameniteľné s funkciami ako ich poznáme v matematike, ale podobné tým, ktoré sú používané vo funkcionálnom programovaní), jednoducho obsahujú série výpočtových príkazov, ktoré majú byť vykonané. Daná procedúra môže byť volaná kedykoľvek počas chodu programu, vrátane iných procedúr aj seba.

3.2 Objektovo orientované programovacie jazyky
Objektovo orientovaným programovaním (ďalej už len OOP) sa bežne označuje prístup, keď programátor definuje nielen typ dátových štruktúr (atribúty), ale aj operácie ktoré sa dajú nad nimi vykonávať (metódy).
Vyššiu formu objektov predstavujú komponenty, ktoré sú v moderných  vývojových prostrediach základným stavebným prvkom aplikácie. Okrem vlastností a metód disponujú mechanizmami, prostredníctvom ktorých sú schopné spracovať udalosti (napr. kliknutie, stlačenie tlačidla, pohyb myši). Veľmi často sa programovanie, pri ktorom sa využívajú komponenty schopné reagovať na udalosti označujú ako udalosťami riadené programovanie.

4  Porovnanie procedurálneho a OOP prístupu
Procedurálnym programovaním sa tvorí krok po kroku program, ktorý riadi aplikáciu cez skupiny príkazov. Každý príkaz je vykonávaný v poradí. Procedurálne programovanie sa zameriava na myšlienku, podľa ktorej sú všetky algoritmy vykonávané funkciami a dátami ktoré im programátor sprístupnil a je schopný ich meniť. OOP sa oveľa viac podobá tomu ako funguje skutočný svet; a je podobný ľudskému mysleniu. Každý program je tvorený viacerými celkami zvanými objekty. Objekty sa stali základnými jednotkami programov v OOP a majú určité správanie, alebo určitý účel, ktorý je s nimi spojený. Objekty nemôžu priamo pristupovať k dátam iných objektov. Namiesto toho, objekt musí poslať správu, v ktorej požaduje dáta cieľového objektu, presne ako ľudia, keď si navzájom pýtajú informácie; nevidíme do myslí iných. Výhody OOP zahŕňajú:
· schopnosť napodobniť udalosti skutočného sveta oveľa efektívnejšie
· kód je znovupoužiteľný a tým pádom ho stačí napísať oveľa menej
· dáta sa stali aktívnymi
· lepšia schopnosť tvorby GUI (graphical user interface) aplikácií
· programátori sú schopní dosiahnuť svoje ciele rýchlejšie
· programátori sú schopní tvoriť rýchlejšie, precíznejšie a lepšie písané aplikácie (v prípade programátora-veterána, až 20-krát rýchlejšie v porovnaní s procedurálnym programovaním).
 
5  Záver
V tejto práci som sa vám snažil priblížiť programovacie jazyky aby ste vedeli ich vývoj, ako fungujú, načo sú užitočné a najpoužívanejšie postupy. Snažil som sa čo najstručnejšie prebrať zásadné otázky o programovacích jazykoch, ich delenie a aj stručné vykreslenie niektorých základných prístupov k programovaniu. Na záver práce som porovnal dva najbežnejšie prístupy. Dúfam, že vás moja práca obohatila, zaujala a niečo nové naučila.