프로그래밍 언어

프로그래밍 언어 개요

알고리즘

• 컴퓨터를 이용한 문제 해결 과정
• 알고리즘 작성 : 문제 해결 방법에 대한 풀이 과정
• 프로그램 작성 : 알고리즘을 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 기술한 것
• 문제 정의와 분석 -> [알고리즘 작성 -> 프로그램 작성](프로그래밍)

알고리즘의 중요성

• 프로그램의 성능과 알고리즘
• 스파게티 Code로 작성되면.. 코드를 이해하는 것이 힘들다..
• 모듈화시키고, 가독성 있게 유지보수성을 높이는 것이 중요하다.

100만명을 대상으로 각자가 낸 납세액이 전체 납세액에서 차지하는 비율은 얼마인가?

(1)

1. 100만 명의 납세액을 입력받는다. (1초)
2. 대상자의 납세액을 읽어온다. (1/100만 초)
3. 100만 명의 납세액 총액을 구한다. (100만 * 1/100만 초 + (100만 - 1) * 1/ 100만 초)
4. 2의 값을 총합으로 나누어 납세 비중을 구한다 (1/100만 초)
5. 아직 남은 대상자가 있으면 2~4의 과정을 반복한다.

총 소요시간 : 1 + (1/100만 + 2 + 1/100만) * 100만 = 약 200만 초

(2)

1. 100만 명의 납세액을 입력받는다. (1초)
2. 100만 명의 납세액 총액을 구한다. (100만 * 1/100만 초 + (100만 - 1) * 1/ 100만 초)
3. 대상자의 납세액을 읽어온다. (1/100만 초)
4. 3의 값을 2에서 계산한 값으로 나누어 납세 비중을 구한다 (1/100만 초)
5. 아직 남은 대상자가 있으면 3~4의 과정을 반복한다.

총 소요시간 : 1 + 2  + (1/100만 + 1/100만) * 100만 = 약 5초

1보다 2가 훨씬 효율적이다.
이 것이 알고리즘의 중요성이다.

프로그래밍 언어의 필요성

• 사람과 컴퓨터가 서로 의사교환을 하기 위함
• 사람이 컴퓨터에게 지시할 명령어를 기술하기 위함
• 주어진 어떤 문제를 해결하기 위해 인간과 컴퓨터 사이에서 의사소통을 가능하게 하는 인공적인 언어를 말함

프로그래밍 언어를 공부해야 하는 이유

• 효율적인 알고리즘을 개발할 수 있는 능력의 향상
• 현재 사용하는 프로그래밍 언어의 능력을 향상
• 주어진 과제를 해결하는 최적의 언어를 선택
• 새로운 언어를 쉽게 배울 수 있음

저급 언어와 고급 언어

• 기계에 친숙하면 저급 언어 (기계어, 어셈블리어) : 컴퓨터가 이해하기 쉬움
• 인간에 친숙하면 고급 언어 (Java, C++, BASIC) : 인간이 이해하기 쉽고 친근한 언어

저급 언어 (Low Level Language)

• 컴퓨터의 주기억장치, 레지스터, 마이크로프로세서, 입출력 포트등의 하드웨어를 직접 통제 가능함
• 저급 언어를 사용하기 위해서는 하드웨어에 대한 충분한 지식이 요구됨
• 고급 언어에 비하여 언어 자체가 어렵기 때문에 전문가라 하더라도 프로그램의 생산성이 낮음

고급 언어 (High Level Language)

• 우리가 알고 있는 그 것
• 웹 이벤트제어 : Javascript
• 시스템 프로그래밍 : C
• 범용 및 인터넷 프로그램 : Java

프로그램 구현

프로그램이란?

• 컴퓨터에서 특정 목적의 작업을 수행하기 위해 관련된 명령어와 자료를 모아 놓은 것
• 컴퓨터에게 지시할 일련의 처리 작업 내용을 담고 있음
• 컴퓨터에서 특정 목적의 일을 수행하는 프로그램을 만드는 과정을 프로그래밍한다라고 표현

프로그래머

• 프로그래머 (Programmer) : 프로그램을 만드는 사람
• 개발자 (Developer) : 넓은 의미로, 개발에 참여하는 사람

프로그램 개발 환경

• 개발도구

  • 편집기 (Editor)
  • 프로그램 명령어인 프로그래밍 언어의 내용을 편집하는 편집기

• 컴파일러

  • 개발 도구에서 가장 중요한 것은 작성한 고급 프로그래밍 언어를 컴퓨터가 이해할 수 있게 기계어로 변환

• 디버거

  • 작성된 프로그램에서 발생하는 프로그램 오류를 쉽게 찾아 수정할 수 있도록 도와주는 프로그램

• 링커

  • 여러 목적 파일을 하나의 실행 파일로 만들어 주는 기능

통합 개발 환경 (Intergrated Development Environments)

프로그램을 개발하는데 필요한 컴파일러, 디버거, 링커, 에디터 등을 통합적으로 제공하는 개발 환경 (Visual C++, Eclipse등..)

프로그램 구현 과정

소스작성 : 프로그램 언어를 이용하여 원하는 작업을 기술한 내용을 소스코드(Source Code) 또는 간단히 코드(Code)라 함
컴파일러 : 소스(Source)파일(원시파일)을 목적파일(Object File)로 만들어주는 프로그램
어셈블러 : 어셈블리 언어의 프로그램을 기계어로 변환
링커 : 목적 파일을 실행 가능한 실행 파일로 만들어주는 프로그램

원시 코드에서 실행파일이 되어 실행되는 과정

원시코드 => (어셈블러, 컴파일러, 인터프리터) => 목적코드 => (링커) => 실행파일 => (로더) => 메모리 => 실행파일

디버거 (Debugger)

• 프로그램의 명령을 수행함에 있어 컴퓨터의 상태를 보여주거나 오류(또는 에러)발생시 오류를 쉽게 찾을 수 있도록 도와주는 프로그램

에러 또는 오류

• 컴파일(시간) 에러, 실행(시간) 에러

디버깅 (Debugging)

• 컴파일 에러나 실행 에러를 수정하는 과정

인터프리터 (Interpreter)

• 고급 언어를 기계어로 번역해주는 역할을 수행
• 원시 코드를 한 줄씩 읽어 들여 목적 코드로 바꾸어 줌
• 컴파일러에 비해 번역 속도가 느릴 수 밖에 없지만, 프로그램을 작성할 때보다 융통성을 가질 수 있음

컴파일러 (Compiler)

• 원시 코드 전체를 읽은 다음 이를 기계어로 번역
• 컴파일러는 한 번 컴파일한 후에는 수정이 없다면 매번 컴파일 할 필요 없이 빠른 시간 내에 프로그램 실행이 가능

컴파일러와 인터프리터의 특징을 모두 갖는 방식

자바 언어와 C# 언어

• 컴파일러가 존재하여 컴파일 과정이 필요함
• 컴파일된 실행 파일을 실행할 때는 인터프리터 방식과 같이 인터프리터가 필요함
• 모든 시스템에서 독립적인 프로그램 언어를 개발하기 위함

고급 프로그래밍 언어 종류

포트란 (FORTRAN)

• FORmula TRANslating system
• 과학과 공학 및 수학적 문제들을 해결하기 위해 1950년대 중반에
  IBM 704 컴퓨터 시스템에 이용할 목적으로 IBM의 존 배커스 (John Backus)에 의해
  고안된 제3세대 프로그래밍 언어
  

코볼 (COBOL)

• COmmon Business Oriented Language
• 코볼은 포트란에 이어 두 번째로 개발된 고급언어
• 기업의 사무처리에 적합한 프로그래밍 언어로 개발
• 장점은 컴파일러만 있으면 컴퓨터 기종에 관계없이 사용가능, 작성이 쉽고 이해하기 쉬움
• 단점은 양이 많고 길어서 용량이 크고 프로그램 작성이 불편하다.

파스칼

• 교육용으로 제작된 프로그래밍 언어이기 때문에 모든 명령어가 갖추어져 있음
• 제어 구조(조건문)가 있어 구조적 프로그래밍에 적합

BASIC

• 초보자도 쉽게 배울 수 있도록 만들어진 대화형 프로그래밍 언어
• 200여개의 명령어들로 구서오딘 가장 쉬운 대화형 프로그래밍 언어
• 1980년도에 PC의 출현으로 기본 개발 언어로 탑재되어 범용적 사용
• 장점은 초보자가 배우기 좋다.
• 단점은 객체 지향 기능이 C#, JAVA등에 비해 약함

C

• 켄 톰슨이 개발한 B 언어에서 발전된 언어
• 시스템 PDP-11에서 운용되는 운영체제 유닉스를 개발하기 위한 시스템 프로그래밍 언어로
  미국전신전화국인 AT&T의 벨 연구소의 데니스 리치가 개발
  

C++

• C 언어에서 발전된 언어
• 객체지향 프로그래밍을 지원하기 위해 C언어가 가지는 장점을 그대로 계승하면서
  객체의 상속성(inheritance) 등의 개념을 추가한 효과적인 언어
  

C언어 계열의 장점과 단점

• 어셈블리어 같은 저급 언어와 유사한 기능을 포함함
• 구조적 프로그래밍 기능이 있어 프로그램 읽기와 작성이 쉬움
• 프로그램의 융통성과 이식성이 상대적으로 뛰어남
• 기존 C언어로 개발된 프로그램들을 거의 수정없이 C++ 언어로 확장할 수 있으므로
  대부분의 운영 체제에서 사용할 수 있음
  
• 전 세계의 수많은 C 프로그래머들이 자연스럽게 C++ 프로그래머로 전환이 가능하여
  전문 인력 부족 문제를 해결 가능
  

JAVA

• C++의 강력함을 제공하면서도 규모는 더 작고 안전성은 강화된 언어
• 웹 환경에 적합하며, 월드 와이드 웹의 보급 확대와 보조를 맞춰 발전
• 간단하며 친숙한 언어
• 객체지향 언어
• 견고하고 보안에 강함
• 플랫폼에 독립적
• 동적 링킹
• 멀티스레드 지원
• 자바 가상 기계는 바이트코드가 실행될 수 있도록 돕는 가상 컴퓨터

프로그래밍 언어와 구성 요소

주석과 문장

주석

• 프로그램 언어의 문접에 관련 없이 프로그램 내부에 기술되는 부분으로,
  프로그램을 설명하는 내용이나 기타 프로그래머가 기술하고 싶은 내용
  

문장

• 문장이 모여서 하나의 프로그램이 만들어지므로,
  프로그램 언어에서 일을 수행하는 문법상의 최소 단위
  
• C, JAVA : 문장의 끝을 ;(세미콜론)으로 표시
• BASIC : 한 줄에 하나의 문장을 기술

블록 : 여러 문장의 모임

변수

• 프로그램에서 임시로 자료 값을 저장할 수 있는 저장 장소
• 대부분의 언어에서 변수는 반드시 사용하기 이전에 먼저 선언을 해야 함
• 이 선언은 시스템에게 적당한 공간을 메모리에 확보하라는 것을 의미함
• 언어에 따라 할당하려는 값의 타입마다 다른 변수 키워드를 사용
• C 언어에서 선언된 변수에 저장 값을 수정하려면 “=” 기호의 대입연산자를 이용함

제어 구조

• 프로그램 언어에서 프로그램의 실행 순서를 결정하는 주요 구문의 구조
• 순차 구조, 선택 구조, 반복 구조

순차 구조

• 위에서 아래 순서로 문장을 실행하는 구조

선택 구조

• 주어진 조건이 만족되는 경우와 그렇지 않은 경우의 처리 내용을 달리 처리하고자 할 때 사용

반복 구조

• 어떤 일을 반복적으로 수행할 때 이용되는 구문의 구조

객체지향 프로그래밍

객체지향 개요

• 1960년대 말에 시뮬라라는 프로그램 언어에서 처음 소개됨
• 객체지향은 많은 분야에서 발전됨
• 프로그램 언어, 소프트웨어 개발 방법론, 데이터베이스

객체

• 현실 세계의 사물이나 개념을 시스템에서 이용하기 위해 현실 세계를
  자연스럽게 표현하여 손쉽게 이용할 수 있도록 만든 소프트웨어 모델
  

객체지향의 특징

• 추상화 (Abstraction) : 공통의 속성이나 기능을 묶어 이름을 붙이는 것
• 상속성 (Inheritance) : 상위 개념의 특징을 하위 개념이 물려 받는 것
• 캡슐화 (Encapsulation) : 데이터 구조와 데이터를 다루는 방법들을 결합시켜 묶는 것
• 다형성 (Polymorphism) : 부모 클래스에서 물려받은 가상 함수를 자식 클래스 내에서 오버라이딩 되어 사용되는 것

객체의 구성

• 속성 (Attributes, Propertieis) : 객체의 특성을 표현하는 정적인 성질
• 행동 (Message, Behaviors) : 객체 내부의 일을 처리하거나 객체들 간의 서로 영향을 주고받는 동적인 일을 처리하는 단위

프로그램 방식에 따른 언어의 분류

• 절차지향 언어

  • 전체 과정을 나누어 처리하는 단위를 함수라 함
  • 문제를 여러 개의 작은 함수로 나누어 그 문제를 해결함
  • 절차지향이 동사 중심의 프로그래밍 방식

• 객체지향 언어

  • 명사 중심의 프로그래밍 방식
  • 문제를 구성하는 객체를 만들어 이 객체들 간의 메시지 교환으로 문제를 해결
  • 객체는 자료와 일련의 처리 명령을 하나로 묶어 놓은 메소드로 구성되는 프로그램 단위로
    함수보다 높은 수준의 모듈화 방법이라 할 수 있음