CSI3525: Concepts des Languages de Programmation

1. CSI3525: Concepts des Languages de Programmation Notes # 1: Preliminaires, Motivation et Historique

2. Preliminaires I: Cours et Laboratoires • Cours: • Lundi, 14h30-15h50, Colonel By Hall, B202 • Jeudi, 16h00-17h20, Colonel By Hall, B202 • Groupes de Discussion: • Lundi, 16h00-18h00, Vanier Hall, 469 • Prealables: • CSI 2514 • Deux Laboratoires de Language de programmation choisis parmi CSI 2565 et (CSI 2571 ou CSI 2572 ou CSI 2573). • CSI 2574 • Ne peut etre combine avec CSI 2515 pour l ’obtention de credits.

3. Preliminaires II: Professeur • Professeur: • Nathalie Japkowicz, • Office: MCD 325-C • Phone: 562-5800 ext. 6693 • e-mail: nat@site.uottawa.ca. • Heures de Consultation: Jeudi 14h00-16h00 • Il n ’y a pas d ’assistant pour ce cours.

4. Preliminaires III: Evaluation I • Projets ………………………………. 40% • 1 devoir ecrit • 3 exercices de programmation • Retard ==> -5% par jour ouvrable -2.5% par jour de fin de semaine . ou jour ferie • Examen Intra-Session ……………… 20% • Examen Final ……………………….. 40% • l ’EITI exige une note d ’un minimum de 50% aux examens.

5. Preliminaires IV: Evaluation II • Calcul de la Note Finale Numerique: • Si (Intra-Session + Final) < 30 • Alors Note_Numerique = (Intra-Session + Final) *1.6 • Sinon Note_Numerique = Intra-Session + Final + Projets • Calcul de la Note Finale Alphabetique: • En fonction de l ’echelle en vigueur a l ’Universite • NN 90 ==> A+ • NN< 55 ==> Echec

6. Objectif du Cours • L’etude de concepts de base communs a tous les languages de programation: • Criteres d ’evaluation de ces languages. • Methodes d ’implementation. • Methodes de description syntaxique et semantique. • L’etude des differents paradigmes: • Programmation Imperative • Programmation Orientee Objets • Programmation Logique • Programmation Fonctionelle • L’etude de languages examplifiant ces paradigmes.

7. Pourquoi l’Etude des Languages de Programmation I? • La capacite d’exprimer des idees d’informatiques complexes est liee a une bonne connaissance des caracteristiques linguistiques de programmation. • Differentes taches informatiques demandent des caracteristiques linguistiques de programmation differentes (voir diapos # 9 & 10). • La connaissance des paradigmes de languages de programmation permet une acquisition plus aisee de nouveaux languages.

8. Pourquoi l’Etude des Languages de Programmation II? • Une comprehension de la facon don’t les languages sont implementes permet un meilleur usage de ces languages. • La connaissance de differents paradigmes de languages de programmation permet une creation plus aisee de nouveaux languages. • Avec une meilleure connaissance des languages de programmations, de meilleurs choix peuvent etre fait, ce qui peut eventuellement beneficier l ’ensemble du champ d’informatique.

9. Examples de Different Domaines de Programmation et de leurs Languages Associes I • Applications Scientifiques --> Pas besoin de structures des donnees ni d ’operations compliquees mais besoin de grande Efficacite --> FORTRAN, ALGOL60. • Applications pour Affaires --> Besoin de produire des rapport elabores et de traiter les nombres decimaux et les caracteres --> COBOL. • Intelligence Artificielle --> Besoin de manipuler les donnees symboliques plutot que numeriques et besoin d ’operations logiques --> LISP, PROLOG

10. Examples de Different Domaines de Programmation et de leurs Languages Associes II • Programmation des Systemes --> Besoin d ’une execution rapide et de facilites de bas niveau pour pouvoir programmer les engins externes --> PL/1, Extended ALGOL, C. • Languages pour Scriptes --> Besoin de mettres des commandes dans un fichier pour execution --> ksh, awk, tcl, Perl. • Languages Speciaux --> Languages pour besoins particuliers --> RPG, APT, GPSS.

11. Classification des Languages de Programmation I Languages Imperatifs: Languages incluant des moyens pour le programmeur d ’attribuer des valeurs a des locations en memoire. Languages Declaratifs: Languages pour lesquels le programmeur reflechit en terme de valeurs des fonctions et de relations entre entites diverses. Il n ’y a pas d ’attribution de valeurs aux variables.

12. Classification des Languages de Programmation II • Programmation Procedurale: Le programme est divises en blocs qui peuvent contenir leurs propres variables ainsi que d ’autres blocs. • Programmation Orientee Objet: Programmation qui supporte l ’interaction d ’objets. Un objet contient des donnees ainsi que des fonctions qui peuvent s ’appliquer a ces donnees. • Programmation Concurrente: Languages de programmation qui s ’appliquent a plusieurs CPU ’s qui operent en parallele. Les donnees peuvent etre partagees ou non.

13. Classification des Languages de Programmation III • Programmation Fonctionnelle: Un programme est un appel de fonction avec un certain nombre de parametres, qui eux-meme peuvent etre des appels d ’autres fonctions. Le programme renvoie donc un seul resultat, qui peut-etre assez complexe (example: une nouvelle fonction). • Programmation Logique: Un programme consiste en une serie d ’axiomes, de regles de deduction et en un theoreme a prouver. Le programme renvoie la valeur « vrai » si les axiomes supporte le theoreme. Il renvoie la valeur « fause » autrement.

14. Plan du Cours I • Prealables: Connaissance du Prolog, du Pascal .. ou C et du Java ou C++ • Semaine 1: Preliminaires, Motivation et . Historique. • Semaine 2: Criteres d ’Evaluation des Langage, . Conception et Evaluation des . Langages. • Semaine 3: Methodes de description syntaxique • Semaine 4: Methodes de description . semantique . • Semaine 5/7: Langages Fonctionnels (Scheme, . ML, SmallTalk); Revisions

15. Plan du Cours II • Semaine 8:Examen Intra-Session • Semaine 8/13: Considerations Generales et .. Languages Imperatifs: - Variables, Attachement . Verification du Type et Etendue - Types de Donnees - Expressions, Allocation - Structures de Controle - Sous-Programme - Implementation des Sous- . Programmes - Types Abstraits de Donnees

16. Historique I: Un Premier Language: Plankalkül • Developpe en 1945 par Konrad Zuse en Allemagne mais jamais implemente. Description publiee en 1972. • Language assez complet avec des structures de donnees bien avancees contenant des tableaux et des articles (records). Les articles peuvent utiliser la recursivite pour inclure d ’autres articles. • Il n ’y a pas de specification « Goto », mais il y a une specification iterative telle que la boucle « For » en Pascal. • Il y a des expressions mathematiques qui indiquent ce qui est vrai aux endroits ou elles apparaissent.

17. Historique II: Pseudo Codes • Vers la fin des annees 1940 et le debut des annees 1950, il n ’y avait pas de languages de programmation de haut niveau ni meme de code assembleur. Des languages de haut niveau ont donc ete inventes pour rendre le code plus lisible. • Short Code et Speedcoding, par example, etaient des languages interpretes et bien qu ’ils facilitaient le processus de programmation, ils etaient beaucoup plus lent que le code machine. • Les compilateur pour UNIVAC, A-0, A-1 et A-2 sont les premiers compilateurs qui etendaient le pseudo-code en code machine de la meme facon que des macros sont etendus en code assembleur.

18. Historique III: FORTRAN • FORTRAN 0 a ete cree en 1954 par l ’equipe de John Backus a IBM. • Il a ete suivi par FORTRAN I en 1956, FORTRAN II en 1958, FORTRAN IV entre 1960 et 1962, FORTRAN 77 en 1978 et FORTRANT 90 en 1992. • Au tout debut, FORTRAN a ete concu comme un prelude necessaire a la conception and traducteur pour l ’IBM 704. Neanmoins il a connu un grand succes. • L ’efficacite du FORTRAN est du au fait que les types et la location de chaque variable en memoire est fixee avant l ’execution. • FORTRAN a change a jamais la facon don’t les ordinateurs sont utilises.

19. Historique IV: LISP • Vers le milieu des annees 1950, il y a eu beaucoup d ’interet pour la discipline nouvelle d ’Intelligence Artificielle (IA). • Avec cet interet, s ’est developpee l ’idee que certaines methodes devaient etre inventes afin de permettre aux ordinateurs de traiter les donnees symboliques dans des liste chainees. Jusque la, l ’usage des ordinateurs etait reserve aux calculs sur donnees numeriques dans des tableaux. • LISP, developpe par l ’equipe de Jphm McCarthy et Marvin Minsky a MIT a partir de 1958, a domine l ’IA pendant longtemps mais est assez inefficace. De nos jours des versions de LISP sont compilees, ce qui permet une plus grande efficacite.

20. Historique V: ALGOL 60 • L’ALGOL 60 a ete cree vers la fin des annees 1950 dans un effort pour creer un language universel et machine-independent. • L ’ALGOL 60 inclut un certain nombre de nouvelles caracteristiques importantes: • Le concept de structures en bloc, • La possibilite de passer les parametres a un sous-programme par valeur ou par nom, • La possibilite pour les sous-programmes d ’etre recursifs, • La possibilite de declarer les limites d ’un tableau pendant l ’execution. • Bien que l ’ALGOL 60 n ’ait pas realise le succes espere, il est le pere de tous langages imperatifs.

21. Historique VI: COBOL • Bien que le COBOL ait ete utilise plus que tous les autres languages, il a eu peu d ’effet sur la plupart de ces languages. • L ’idee du COBOL etait de creer un langage commun pour les applications d ’affaires. • Ces caracteristiques sont l ’usage d ’autant d ’anglais que possible et l ’aise d ’usage meme au depend de son effectivite et puissance. • COBOL est puissant au niveau des donnees, mais ses procedures sont assez faibles. En particulier, COBOL ne permet pas les fonctions. Par contre il a ete le premier langage a inclure les structures de donnees hierarchiques et de permettre les noms de variables assez long pour etre significatif.

22. Historique VII: BASIC • BASIC a aussi connu un tres grand usage mais n ’a pas connu beaucoup de respect de la part de la communaute informatique. • Il a ete cree au debut des annees 1970 pour etudiants dans les arts liberaux. • C ’est le premier language qui a utilise l ’acces d ’un terminal a distance plutot que des cartes perforees. • Au depart, le BASIC etait tres proche du FORTRAN, avec quelque influence mineure de l ’ALGOL 60. Plus tard, il a evolue dans des directions diverses avec peu de standardization. • La plus grande critique du BASIC est que ses programmes sont ecrit avec peu de structure interne et sont donc difficile a lire et modifier.

23. Historique VIII: PL/1 • Le PL/1 represente le premier essai a creer un langage qui pourrait etre utilise dans un grand nombre de domaines. Neanmoins, la plupart des langages qui ont suivi se sont concentres sur un domaine particulier. • Le PL/1 a inclut ce qui etait considere comme les meilleures caracteristiques de l ’ALGOL 60 (recursivite et structure en bloc), du FORTRAN IV (compilation separee avec communication a travers des donnees globales) du COBOL 60 (structure des donnees, input/output, et possibilite de generation de rapports) ainsi que d ’autres caracteristiques nouvelles (e.g., les pointeurs). • Neanmoins, le langage est trop complexe et ses nouvelles caracteristiques, mal concues.

24. Historique IX: Autres langages • APL et SNOBOL: Langages Dynamiques • SIMULA 67: l ’Abstraction des Donnees • ALGOL 68: La Conception Orthogonale • Pascal, C: les Descendants des ALGOLs • Prolog: Programmation Basee sur la Logique • Ada: Langage du Departement de la defence. • Smalltalk: Programmation Orientee Objet • C++: Combinaison de Langage Imperatif et Langage Oriente Objet • Java: Simplification du C++ et Programmation du World-Wide Web