Języki programowania: Wprowadzenie

• Informatyka to dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem informacji za pomocą systemów komputerowych.
• Obejmuje szeroki zakres zagadnień, od teorii obliczeń po projektowanie i implementację konkretnych systemów.
• Języki programowania są podstawowym narzędziem w informatyce, służącym do tworzenia oprogramowania.

Języki programowania

• Język programowania to formalny język, za pomocą którego programista komunikuje się z komputerem.
• Pozwala na zapisanie algorytmu w sposób zrozumiały dla komputera, który następnie może go wykonać.
• Składają się ze zbioru reguł leksykalnych, składniowych i semantycznych, które określają strukturę i znaczenie instrukcji.
• Różne języki programowania są dostosowane do różnych celów, np. tworzenia aplikacji desktopowych, webowych, mobilnych, systemów wbudowanych, gier, czy analizy danych.
• Można je klasyfikować na różne sposoby, np. ze względu na paradygmat programowania, poziom abstrakcji, czy przeznaczenie.

Paradygmaty programowania

• Paradygmat programowania to styl programowania, który określa sposób myślenia o problemie i konstruowania rozwiązania.
• Przykłady paradygmatów:
  • Programowanie imperatywne: Program opisuje sekwencję instrukcji, które zmieniają stan programu.
  • Programowanie deklaratywne: Program opisuje, co ma być osiągnięte, a nie jak to zrobić.
  • Programowanie obiektowe: Program jest zbiorem obiektów, które komunikują się ze sobą poprzez wysyłanie wiadomości.
  • Programowanie funkcyjne: Program jest zbiorem funkcji, które przetwarzają dane i zwracają wyniki.

Poziomy abstrakcji

• Poziom abstrakcji języka programowania odnosi się do stopnia, w jakim język ukrywa szczegóły implementacji sprzętowej komputera.
• Języki niskiego poziomu (np. asembler) są bliskie sprzętu i wymagają od programisty znajomości architektury komputera.
• Języki wysokiego poziomu (np. Python, Java) oferują większą abstrakcję i ułatwiają programowanie, kosztem wydajności w niektórych przypadkach.

Kompilacja i interpretacja

• Kompilacja to proces tłumaczenia kodu źródłowego napisanego w języku programowania na kod maszynowy, zrozumiały dla komputera.
• Interpreter to program, który wykonuje kod źródłowy instrukcja po instrukcji, bez wcześniejszego tłumaczenia na kod maszynowy.
• Języki kompilowane (np. C++, Go) są zazwyczaj szybsze w działaniu niż języki interpretowane (np. Python, JavaScript), ale wymagają dodatkowego etapu kompilacji przed uruchomieniem.
• Niektóre języki (np. Java, C#) wykorzystują podejście mieszane: kod źródłowy jest kompilowany do kodu pośredniego (np. bytecode), który jest następnie interpretowany przez maszynę wirtualną.

Przykłady języków programowania

• C: Język niskiego poziomu, używany do tworzenia systemów operacyjnych, sterowników, i oprogramowania wbudowanego.
• C++: Rozszerzenie języka C, dodające programowanie obiektowe, szeroko stosowany w grach, aplikacjach desktopowych, i systemach wysokiej wydajności.
• Java: Język obiektowy, platforma niezależna (dzięki maszynie wirtualnej JVM), popularny w aplikacjach korporacyjnych, mobilnych (Android), i webowych.
• Python: Język wysokiego poziomu, łatwy w nauce, szeroko stosowany w analizie danych, uczeniu maszynowym, web development, i automatyzacji.
• JavaScript: Język skryptowy, używany głównie do tworzenia interaktywnych stron internetowych, ale również w aplikacjach serwerowych (Node.js) i mobilnych.
• C#: Język obiektowy, opracowany przez Microsoft, używany do tworzenia aplikacji desktopowych (Windows), webowych (ASP.NET), i gier (Unity).
• PHP: Język skryptowy, używany głównie do tworzenia dynamicznych stron internetowych i aplikacji webowych.
• Swift: Język programowania opracowany przez Apple, używany do tworzenia aplikacji na platformy iOS, macOS, watchOS, i tvOS.
• Go: Język programowania opracowany przez Google, zaprojektowany z myślą o wydajności, współbieżności, i prostocie, używany w systemach rozproszonych i aplikacjach serwerowych.
• Ruby: Język dynamiczny, obiektowy, znany z prostoty i elegancji, popularny w web development (Ruby on Rails).

Proces tworzenia oprogramowania

• Określenie wymagań: Zdefiniowanie, co oprogramowanie ma robić i jakie funkcje ma oferować.
• Projektowanie: Opracowanie architektury oprogramowania, wybór algorytmów i struktur danych.
• Implementacja: Napisanie kodu źródłowego w wybranym języku programowania.
• Testowanie: Sprawdzanie, czy oprogramowanie działa zgodnie z wymaganiami i czy nie zawiera błędów.
• Wdrażanie: Udostępnienie oprogramowania użytkownikom.
• Utrzymanie: Poprawianie błędów, dodawanie nowych funkcji, i dostosowywanie oprogramowania do zmieniających się potrzeb.

Algorytmy i struktury danych

• Algorytm to przepis na rozwiązanie problemu, składający się z skończonej liczby kroków.
• Struktura danych to sposób organizacji i przechowywania danych w komputerze, umożliwiający efektywne wykonywanie operacji na tych danych.
• Znajomość algorytmów i struktur danych jest kluczowa dla efektywnego programowania.
• Przykłady algorytmów: sortowanie, wyszukiwanie, algorytmy grafowe.
• Przykłady struktur danych: tablice, listy, drzewa, grafy, haszmapy.

Inżynieria oprogramowania

• Inżynieria oprogramowania to dziedzina informatyki zajmująca się tworzeniem i utrzymaniem oprogramowania wysokiej jakości, w sposób systematyczny i zorganizowany.
• Obejmuje zagadnienia związane z zarządzaniem projektami, analizą wymagań, projektowaniem, implementacją, testowaniem, i utrzymaniem oprogramowania.
• Stosuje zasady inżynierskie do procesu tworzenia oprogramowania, aby zapewnić jego niezawodność, efektywność, i łatwość w utrzymaniu.

Bazy danych

• Baza danych to zorganizowany zbiór danych, przechowywanych w komputerze.
• System zarządzania bazą danych (DBMS) to oprogramowanie, które umożliwia dostęp do danych w bazie, zarządzanie nimi, i zapewnienie ich integralności.
• Przykłady systemów zarządzania bazami danych: MySQL, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server, MongoDB.
• Język SQL (Structured Query Language) jest standardowym językiem używanym do komunikacji z bazami danych.

Sieci komputerowe

• Sieć komputerowa to zbiór komputerów i innych urządzeń, połączonych ze sobą w celu wymiany danych i zasobów.
• Internet to globalna sieć komputerowa, składająca się z milionów połączonych ze sobą sieci lokalnych.
• Protokoły sieciowe to zbiór reguł, które określają sposób komunikacji między urządzeniami w sieci.
• Przykłady protokołów sieciowych: TCP/IP, HTTP, DNS, SMTP.

Systemy operacyjne

• System operacyjny (OS) to oprogramowanie, które zarządza zasobami komputera i umożliwia uruchamianie innych programów.
• Przykłady systemów operacyjnych: Windows, macOS, Linux, Android, iOS.
• System operacyjny zapewnia interfejs między oprogramowaniem a sprzętem komputera.

Sztuczna inteligencja

• Sztuczna inteligencja (AI) to dziedzina informatyki zajmująca się tworzeniem systemów komputerowych, które potrafią naśladować inteligentne zachowania człowieka.
• Obejmuje zagadnienia takie jak uczenie maszynowe, przetwarzanie języka naturalnego, robotyka, i wizja komputerowa.
• Uczenie maszynowe to proces uczenia komputera na podstawie danych, bez konieczności programowania go w sposób jawny.

Bezpieczeństwo informatyczne

• Bezpieczeństwo informatyczne to dziedzina informatyki zajmująca się ochroną systemów komputerowych i danych przed zagrożeniami.
• Zagrożenia mogą pochodzić z różnych źródeł, np. złośliwe oprogramowanie, ataki hakerskie, błędy w oprogramowaniu, i błędy ludzkie.
• Metody ochrony obejmują m.in. stosowanie haseł, firewalli, oprogramowania antywirusowego, i szyfrowanie danych.