Principi programskih jezikov 2024/2025

Uvodno predavanje: Principi programskih jezikov 2024/2025

• Predavatelj je izr. prof. dr. Tomaž Kosar (G2-2N.36, [email protected]).
• Asistent je Matej Moravec, mag. inž. rač. in inf. tehnol. ([email protected]).
• Tehniški sodelavec je Mario Casar, univ. dipl. inž. rač. in inf. ([email protected]).
• Dostop do materialov je na voljo na https://estudij.um.si/.

Obseg predmeta

• Predavanja obsegajo 30 ur, potekajo ob torkih (13.15-14.45) v predavalnici ALFA.
• Seminarske vaje obsegajo 3 ure, potekajo 25.2.2025 ob 15.00 v predavalnici ALFA.
• Laboratorijske vaje obsegajo 42 ur.
• RV1 poteka ob četrtkih (7.45–10.00) v F-102.
• RV2 poteka ob četrtkih (10.00–12.15) v F-102.
• RV3 poteka ob ponedeljkih (10.00–12.15) v F-102.
• RV4 poteka ob petkih (10.00–12.15) v F-102.
• Samostojno delo obsega 105 ur.
• Predmet ima 6 kreditnih točk ECTS.

Vsebina predmeta

• Vsebina predmeta obsega uvod v programske jezike s poudarkom na neformalni definiciji, delitvah in kratki zgodovini.
• Programski jezik Kotlin bo obravnavan kot poseben primer.
• Predmet vključuje koncept objektno usmerjenega programiranja.
• Obravnavani bodo koncepti objektnih in objektno usmerjenih jezikov.
• Zajete so vrednosti in tipi, vključno z delitvijo tipov, statičnim in dinamičnim preverjanjem, ekvivalenco tipov in vrstami izrazov.
• Obravnavan je pomnilnik, spremenljivke, shranljive vrednosti, življenjska doba spremenljivk, vrste ukazov in izrazi.
• Povezovanje, povezljive vrednosti, statični in dinamični doseg, vrste deklaracij, bločni ukazi in bločni izrazi so del vsebine.
• Abstrakcije, principi abstrakcije, vrste abstrakcij, mehanizmi prenosa parametrov, korespondenčni princip so del predmeta.
• Ograjevanje, paketi, abstraktni tipi, objekti, razredi in generični moduli so zajeti v sklopu ograjevanja.
• Sistemi tipov, monomorfni in polimorfni sistemi, vrste polimorfizma so del učne snovi.
• Funkcijsko programiranje, vključno z značilnostmi funkcijskih jezikov, uvod v lisp/haskell je del vsebine.

Pregled po tednih

• 1. teden uvaja programske jezike.
• 2. teden uvaja Kotlin.
• 3. teden obravnava Kotlin.
• 4. teden se osredotoča na objektno usmerjeno programiranje in Jetpack Compose.
• 5. teden posvečen vrednostim in tipom.
• 6. teden pokriva pomnilnik, vrednosti in ukaze.
• 7. teden obravnava povezovanje.
• 8. teden namenjen abstrakciji.
• 9. teden se osredotoča na sekvencerje.
• 10. teden pokriva sisteme tipov.
• 11. teden obravnava enkapsuliranje.
• 12. in 13. teden sta posvečena funkcijskemu programiranju.
• 13. teden tudi zaključi predmet.

Študijski viri

• R. W. Sebesta, "Concepts of Programming Languages," Pearson, 2016.
• M. L. Scott, "Programming Language Pragmatics," Elsevier, 2016.
• M. Mernik, V. Žumer, "Programski jeziki," Univerza v Mariboru, 2003.
• R. Sethi, "Programming Languages: Concepts and Constructions," Addison-Wesley, 1996.
• D. A. Watt, "Programming Language Design Concepts," John Wiley, 2004.

Cilji predmeta

• Cilj je seznaniti študente z osnovnimi koncepti programskih jezikov
• Poudarek je na razumevanju razlik med funkcijskim, proceduralnim in objektno usmerjenim programiranjem.

Pričakovani rezultati

• Študent bo sposoben identificirati slabosti in prednosti programskih jezikov.
• Študent bo znal izbrati primeren jezik za dano nalogo.
• Študent bo razumel koncepte jezikov, kar bo pospešilo učenje novih jezikov.
• Študent bo razumel razlike med statičnim in dinamičnim tipiziranjem.
• Študent bo razumel dodeljevanje pomnilnika in tehnike prenosa parametrov.
• Študent bo poznal različne oblike polimorfizma.

Ocenjevanje

• Ocene se dodelijo glede na dosežen %, od 6 za 50-60% do 10 za nad 90%.
• Ocena je sestavljena iz 50% laboratorijskih vaj in 50% pisnega izpita/vmesnih izpitov.
• Bonus točke so možne za prisotnost na predavanjih (5%) in video opravljenih vaj (2%).
• Obstajata dva kolokvija: prvi v 7. tednu (8.4.2025, Alfa, 13:00) in drugi v 14. tednu (3.6.2025, Alfa, 13:00).
• Za uspešno opravljen izpit je potrebno zbrati najmanj 50% vseh točk.
• Potrebno je doseči vsaj polovico predvidenih obveznosti tako pri izpitu kot pri laboratorijskih vajah.

Zakaj se učiti programske jezike?

• Obstaja preko 3000 programskih jezikov in to število narašča
• Pomembno je poznati principe jezikov za lažjo izbiro in načrtovanje.
• Razumevanje principov programskih jezikov omogoča hitrejše učenje novih jezikov.

Uvod v programske jezike

• Študij programskih jezikov pomaga razumeti njihovo implementacijo in programiranje.
• Različni jeziki imajo različne poglede na algoritme ter podatkovne in krmilne strukture.
• Programski jeziki so temelj računalništva.
• Obstajajo različni pristopi učenja programskega jezika: s koncepti, semantični, implementacijski in pristop "jezika tega tedna".
• Programski jezik je programerjevo orodje in orodje za komunikacijo z računalnikom.
• Jezik mora biti univerzalen, omogočati naravno reševanje nalog in biti učinkovito implementiran.

Opis programskega jezika

• Sintaksa določa obliko jezika.
• Semantika določa pomen jezika.
• Pragmatika določa izvor in razvoj jezika.
• Jezike delimo na splošno namenske in domensko specifične.
• Ločimo jezike za podatkovne baze, spletno programiranje, UI, sistemsko programiranje, itd.

Delitev programskih jezikov

• Programske jezike delimo na imperativne in deklarativne.
• Razdelimo jih na linearne/tekstovne in vizualne.
• Razdelimo jih glede na vzorec računanja: proceduralne, objektno usmerjene, funkcijske, logične, paralelne.
• Ločimo nizke/zbirne, visoke in zelo visoke jezike.
• Glede na implementacijo ločimo intrepretirane in prevedene.

Primeri programski jezikov

• JavaScript
• Fortran
• Lisp
• Prolog
• Pascal
• C++
• Ada
• Java
• Za testiranje na voljo https://www.tutorialspoint.com/codingground.htm

Kvaliteta programskega jezike se definira

• Berljivost (readability): Razumljiv program ali njegov del
• Zapisljivost (writability): Kako enostavno je pisati programe v tem jeziku
• Zanesljivost (reliability): Ali jezik pomaga pri odkrivanju napak
• Strošek (Cost): Kakšna je cena za razvoj in vzdrževanje programov

Zgodovina

• 1830: Prvi program za Babbage stroj (Ada Byron).
• 1933: Lambda calculus (Alonzo Church).
• 1936: Turingov stroj (Alan Turing).
• 1945: Plankalkul (Konrad Zuse).
• 1954-1957: FORTRAN (Backus).
• 1957-1960: Algol-60 (committee).
• 1959-1960: Lisp (McCarthy).
• 1959-1961: COBOL (Hopper).
• 1960: BNF (Backus, Naur).
• 1964 – BASIC (Kurtz, Kemeny)
• 1964-1969 – PL/I (committee)
• 1965-1967 – Simula-67 (Nygaard, Dahl)
• 1965-1968 – Algol-68 (committee)
• 1967 – Axiomatic Semantics (Floyd)
• 1969 – Structured Programming (Dijkstra)
• 1969 – Program verification (Hoare)
• 1971 – Denotational Semantics (Scott)
• 1971 – Pascal (Wirth)
• 1972 – C (Richie)
• 1972 – Smalltalk-72 (Kay)
• 1973 - Prolog (Colmerauer)
• 1974 – CLU (Liskov)
• 1975 – Scheme (Sussman, Steele)
• 1975 – Concurrent Pascal (Brinch-Hansen)
• 1975 – ML (Gordon, Milner, Wadsworth)
• 1976-1980 – Ada (committee)
• 1977 – Modula-2 (Wirth)
• 1977 – FP (Backus)
• 1978 – CSP (Hoare)
• 1980 – Miranda (Turner)
• 1980 – Smalltalk-80 (Goldberg, Kay, Robson)
• 1980-1983 – C++ (Stroustrup)
• 1986 – Eiffel (Meyer)
• 1988 – Oberon (Wirth)
• 1988 – Modula-3 (Cardelli)
• 1990 – Haskell (committee)
• 1991 – Python (Rossum)
• 1994 – Java (Gosling)
• 1994 – JavaScript (Netscape)
• 2003 – Scala (Odersky)
• 2009 – Go (Google)
• 2011 – Kotlin (JetBrains)
• 2012 – TypeScript (Microsoft)

Število programskih jezikov

• Obstaja približno 2500 programskih jezikov (http://www.info.univ-angers.fr/~gh/hilapr/langlist/langlist.htm).
• Tiobe indeks meri popularnost jezikov (https://www.tiobe.com/tiobe-index/programming-languages-definition/#instances).
• Wikipedia navaja 700 pomembnih jezikov (https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_programming_languages).
• CodeLani navaja preko 4000 jezikov (https://codelani.com/lists/languages.html).