Algoritma dan Pemrograman - 02 - Perkembangan Bahasa Pemrograman

1. Perkembangan
Pemrograman
Arif Rahman, ST MT
1

2. PengertianBaruEraKomputer
2

3. DomainPemrograman
Aplikasi ilmiah
 Komputasi perhitungan banyak bilangan real atau
floating
 Fortran
Aplikasi Bisnis
 Menghasilkan laporan dengan angka desimal dan
karakter
 COBOL
Kecerdasan buatan (artificial intelligence)
 Lebih banyak manipulasi simbol daripada angka
 LISP
Pemrograman sistem
 Membutuhkan efisiensi untuk penggunaan
berkelanjutan
 C
Web Software
 markup (e.g., XHTML), scripting (e.g., PHP),
general-purpose (e.g., Java), database (e.g.,
MySQL)
3

4. EvolusiBahasaPemrograman
Zuse’s Plankalkul
Minimal Hardware
Programming: Pseudocodes
The IBM 704 and Fortran
Functional Programming:
LISP
The First Step Toward
Sophistication: ALGOL 60
Computerizing Business
Records: COBOL
The Beginnings of
Timesharing: BASIC 4

5. EvolusiBahasaPemrograman
Everything for Everybody: PL/I
Two Early Dynamic Languages:
APL and SNOBOL
The Beginnings of Data
Abstraction: SIMULA 67
Orthogonal Design: ALGOL 68
Some Early Descendants of the
ALGOLs
Programming Based on Logic:
Prolog
History's Largest Design Effort:
Ada
Teaching Programming : Pascal
5

6. EvolusiBahasaPemrograman
Object-Oriented Programming:
Smalltalk
Combining Imperative ad Object-
Oriented Features: C++
An Imperative-Based Object-
Oriented Language: Java
Scripting Languages:
JavaScript, PHP, and Python
A C-Based Language for the New
Millennium: C#
Markup/Programming Hybrid
Languages
6

7. GenealogyofCommonLanguages
7

8. MetodologiPemrograman
1950 dan awal 1960: aplikasi sederhana;
memperhatikan efisiensi mesin
Akhir 1960: efisiensi orang menjadi
perhatian; kemudahan dibaca, struktur
kontrol lebih baik
 structured (sequential) programming
 top-down design and step-wise refinement
Akhir 1970: Process-oriented ke data-
oriented
 data abstraction
Pertengahan 1980: Object-oriented
programming
 Data abstraction + inheritance + polymorphism
Akhir 1980: Visual programming
 Data abstraction + visual object
 Event-driven programming
8

9. KategoriBahasaPemrograman
Imperative
Central features are variables, assignment
statements, and iteration. Examples: C,
Pascal
Functional
Main means of making computations is by
applying functions to given parameters.
Examples: LISP, Scheme
Logic
Rule-based (rules are specified in no
particular order). Example: Prolog
Object-oriented
Data abstraction, inheritance, late binding.
Examples: Java, C++
Markup
New; not a programming per se, but used
to specify the layout of information in Web
documents. Examples: XHTML, XML
9

10. MetodeImplementasi
Compilation
Program diterjemahkan ke
bahasa mesin
Pure Interpretation
Program diinterpretasikan
program lain
Hybrid Implementation
Systems
Penggabungan compilers dan
interpreters
10

11. MetodeImplementasi
11

12. Compilation
Menerjemahkan high-level program (source
language) menjadi machine code (machine
language)
Slow translation, fast execution
Proses compilation mempunyai beberapa tahap:
lexical analysis: mengkonversi characters
dalam source program menjadi lexical
units
syntax analysis: mentransformasi lexical
units menjadi parse trees yang
merepresentasikan syntactic structure dari
program
Semantics analysis: membangkitkan
intermediate code
code generation: membangkitkan machine
code
12

13. ProsesCompilation
13
Source
program
Lexical
analyzer
Syntax
analyzer
Intermediate
code generator
(and semantic
analyzer)
Symbol
table
Optimization
Lexical unit
Parse trees
Intermediate code
Code
generator
Computer
Machine language
Results
Input data
(optional)

14. AdditionalCompilationTerminologies
Load module (executable
image): kode user dan sistem
bersama
Linking and loading:
mengumpulkan kode sistem
terlebih dahulu dan
menghubungkannya dengan kode
user
14

15. PureInterpretation
Tanpa penerjemahan
Implementasi program yang lebih
mudah (run-time errors dapat
ditampilkan dengan mudah dan
segera)
Slower execution (10 hingga 100 kali
lebih lambat dibandingkan compiled
programs)
Seringkali membutuhkan lebih banyak
space
Jarang digunakan di high-level
languages
Mulai digunakan pada Web scripting
languages (e.g., JavaScript)
15

16. PureInterpretationProcess
16
Source
program
Interpreter
Results
Input data

17. HybridImplementationSystems
Kompromisasi compilers dan
interpreters
High-level language program
diterjemahkan dalam intermediate
language yang memudahkan
interpretation
Faster than pure interpretation
17

18. HybridImplementationProcess
18
Source
program
Lexical
analyzer
Syntax
analyzer
Intermediate
code generator
(and semantic
analyzer)
Lexical unit
Parse trees
Intermediate code
Interpreter
Results
Input data

19. ImplementasiJust-in-Time
Pertama menerjemahkan
program menjadi intermediate
language
Kemudian meng-compile
intermediate language menjadi
machine code
Machine code tersimpan untuk
subsequent calls
JIT system digunakan Java
programs dan .NET languages
19

20. Needabreak.............
20

21. SyntaxdanSemantics
Syntax: bentuk (format) atau
struktur dari expression,
statement, dan unit program
Semantic: pengartian dari
expression, statement, dan unit
program
Syntax and semantic memberikan
language’s definition
21

22. Terminologi
sentence : string atau rangkaian
karakter yang tersusun dari
alphabet, angka atau simbol
language : sekumpulan sentence
lexeme : level terendah syntactic
unit dari language (e.g., *, sum,
begin)
token : Kategori dari lexemes
(e.g., identifier)
22

23. PerangkatPenerjemahanBahasa
Recognizers
Perangkat yang membaca input
string dari language dan
menentukan apakah input strings
dikenali oleh language
Generators
Perangkat yang membangkitkan
sentence dari language
Menentukan apakah syntax dari
sentence tersusun benar dengan
membandingkan pada struktur
generator
23

24. MetodeMendeskripsikanSyntax
Backus-Naur Form and
Context-Free Grammars
Metode yang banyak digunakan
untuk menggambarkan syntax dari
programming language
Extended BNF
Meningkatkan readability dan
writability BNF
Grammars and Recognizers
24

25. SyntaxAnalysis
Syntax analysis terdiri dari:
low-level part yang disebut lexical
analyzer (mathematically, a finite
automaton based on a regular grammar)
high-level part yang disebut syntax
analyzer atau parser
(mathematically, a push-down
automaton based on a context-free
grammar, or BNF)
25

26. LexicalAnalyzer
Lexical analyzer merupakan
pattern matcher dari character
strings
Lexical analyzer menjadi “front-
end” dari parser
Mengidentifikasikan substring dari
source program - lexemes
Lexemes sesuai dengan pola
karakter yang berkaitan dengan
lexical category yang disebut token
26

27. LexicalAnalyzer
Lexical analyzer berupa function yang
dipanggil parser saat membutuhkan
token berikutnya
Tiga pendekatan untuk membangun
lexical analyzer:
Menulis deskripsi formal token dan
menggunakan software tool yang
membangun table-driven lexical analyzers
Merancang state diagram yang
menggambarkan token dan menulis
program yang menerapkan state diagram
Merancang state diagram yang
menggambarkan token dan membangun
table-driven implementation dari state
diagram
27

28. LexicalAnalyzer
Transisi dapat dikombinasikan untuk
menyederhanakanstate diagram
Saat mengenali identifier, semua huruf
kapital ataupun kecil adalah equivalent
Saat mengenali integer literal, semua digit
adalah equivalent
Reserved word dan identifier dapat
dikenali bersamaan (tanpa perlu
diagram untuk setiap reserved word)
Menggunakan table lookup untuk
menentukan identifier yang mungkin
menjadi reserved word
Lebih baik menggunakan subprogram
28

29. Parser
Tujuan parser, dengan input
program:
Mencari semua syntax errors;
memberikan pesan diagnosa, dan
recover secara cepat
Menghasilkan parse tree, atau
penelusuran parse tree
29

30. Parser
Dua kategori parser
Top down - Menghasilkan parse
tree, mulai dari root
Bottom up - Menghasilkan parse
tree, mulai dari leaves
Parser hanya melihat satu token
berikutnya dari input
30

31. Parser
Top-down Parser
Berdasarkan sentential form, xAα ,
parser memilih A-rule yang tepat
untuk mengambil sentential form
berikutnya di leftmost derivation,
hanya menggunakan token pertama
yang dihasilkan A
Algoritma top-down parsing :
Recursive descent - a coded
implementation
LL parsers - table driven
implementation
31

32. Parser
Bottom-up parsers
Berdasarkan sentential form, α,
menentukan substring dari α
sebagai right-hand side dari rule
pada grammar yang direduksi untuk
menghasilkan sentential form
sebelumnya di right derivation
Algoritma bottom-up parsing
algorithms :
LR family
32

33. Parser
Kompleksitas Parsing
Parser yang bekerja pada beberapa
unambiguous grammar menjadi
kompleks dan tidak efisien ( O(n3
), di
mana n merupakan panjang input )
Compiler menggunakan parser yang
hanya bekerja untuk sebagian
unambiguous grammar, tetapi
melakukannya dalam waktu linier
(O(n), di mana n merupakan panjang
input )
33

34. WhereisEverybody..........
34

35. Semantics
Tak ada notasi atau formalisasi
tunggal untuk menggambarkan
semantic
35

36. OperationalSemantics
Operational Semantics
Menggambarkan pengertian
program dengan mengeksekusi
statement pada mesin, baik simulasi
atau aktual. Perubahan state dari
mesin (memory, registers, etc.)
menjelaskan pengertian statement
36

37. OperationalSemantics
Untuk menggunakan operational
semantics pada high-level
language, sebuah virtual machine
diperlukan
Perangkat keras dari pure
interpreter akan sangat mahal
Perangkat lunak pure interpreter
juga mempunyai permasalahan
 Karakteristik detail particular computer akan
memberikan tindakan yang sulit dipahami
 Semantic definition akan tergantung pada mesin
37

38. OperationalSemantics
Alternatif yang lebih baik:
Simulasi komputer lengkap
Proses:
Membangun translator (menerjemahkan
source code menjadi machine code pada
komputer ideal)
Membangun simulator untuk komputer
ideal
Evaluasi operational semantic:
Baik jika digunakan secara informal
(language manuals, etc.)
Extrem kompleks jika digunakan secara
formal (e.g., VDL), digunakan untuk
menggambarkan semantic PL/I.
38

39. AxiomaticSemantics
Berbasis pada formal logic
(predicate calculus)
Tujuan awal: formal program
verification
Axioms / inference rules
didefinisikan untuk setiap
statement type dalam language
(untuk memungkinkan
transformasi expression menjadi
expression lainnya)
Expression disebut assertions
39

40. AxiomaticSemantics
Assertion sebelum statement (a
precondition) menunjukkan
hubungan dan kendala pada
variable yang benar pada saat
eksekusi
Assertion mengikuti statement
merupakan postcondition
Weakest precondition adalah
least restrictive precondition yang
menjamin postcondition
40

41. DenotationalSemantics
Berbasiskan pada recursive
function theory
Metode deskripsi semantic paling
abstrak
41

42. DenotationalSemantics
Proses membangun spesifikasi
denotational dari language
mendefinisikan mathematical object
untuk setiap language entity
mendefinisikan function yang
memetakan instance dari language
entity pada instance dari
mathematical objects yang terkait
Pengertian language didefinisikan
dengan nilai dari variable
42

43. DenotationvsOperationalSemantics
Pada operational semantics,
perubahan state didefinisikan
dengan coded algorithms
Pada denotational semantics,
perubahan state changes
didefinisikan dengan
mathematical functions
43

44. Canwecontinue..........
44

45. Variables
Variable merupakan abstraction dari
memory cell
Variable terkarakterisasi atribut
Ukuran memori
Inisialisasi
Lingkup dan lama pemakaian
Type checking
Type compatibility
Pemberian nama variable:
Panjang maksimum?
Karakter yang diperkenankan?
Nama menunjukkan konten?
Berbenturan dengan kode sistem?
45

46. VariablesAttributes
Name
Address –menunjukkan alamat
memory
Variable dapat menempati address
berbeda di waktu berbeda saat eksekusi
Variable dapat menempati address
berbeda di tempat berbeda dalam program
Dua nama variable dapat menggunakan
lokasi memory yang sama, biasanya
disebut alias
Alias dibuat melalui pointers, reference
variables
Aliases berresiko pada readability
(pengguna program perlu mengingat
semuanya)
46

47. VariablesAttributes
Type – menentukan rentang nilai
variables dan sekumpulan
operation terkait; misalnya floating
point type juga menentukan
tingkat presisi
Value - nilai variable
Abstract memory cell - physical
cell atau sekumpulan cell yang
berhubungan dengan variable
47

48. VariablesTypes:Integer
Menunjukkan bilangan bulat
Terkadang terdeklarasi dalam
type: byte, short, integer,
long
48

49. VariablesTypes:FloatingPoint
Menunjukkan bilangan real, tetapi
dalam approximation
Terkadang terdeklarasi dalam
type: floating, real,
single, double, decimal,
percent, currency
49

50. VariablesTypes:Boolean
Hanya bernilai dua elemen pilihan
“true” or “false”
“yes” or “no”
“on” or “off”
“accept” or “reject”
1 or 0
Terkadang terdeklarasi dalam
type: boolean
Dapat berukuran bit, tetapi
seringkali berukuran byte
50

51. VariablesTypes:Character
Menyimpan numeric coding
Metode coding:
ASCII
16-bit coding: Unicode
Termasuk karakter bahasa
natural atau alfabet dan angka
Terkadang terdeklarasi dalam
type: char
51

52. VariablesTypes:String
Menunjukkan rangkaian character
Terkadang terdeklarasi dalam
type: string, text, memo
Design issues:
Is it a primitive type or just a special
kind of array?
Should the length of strings be static
or dynamic?
52

53. VariablesTypeChecking
Generalisasi konsep deklarasi/assignment,
penulisan formula/format, penggunaan
operand/operator, dan subprogram
Type checking merupakan aktivitas
memastikan penggunaan operand/operator
secara compatible type
Compatible type adalah penggunaan operator
secara legal atau mematuhi aturan language
untuk dikonversikan dengan compiler-
generated code menjadi legal type
 This automatic conversion is called a coercion.
Type error adalah diagnosa penggunaan
operand/operator secara inappropriate type
53

54. VariablesArrayTypes
Array merupakan sekumpulan atau
larik elemen data homogen di mana
elemen individual teridentifikasi
berdasarkan posisinya dalam aggregat
secara relatif pada elemen pertama.
Design issues :
 What types are legal for subscripts?
 Are subscripting expressions in element references
range checked?
 When are subscript ranges bound?
 When does allocation take place?
 What is the maximum number of subscripts?
 Can array objects be initialized?
 Are any kind of slices allowed?
54

55. VariablesArrayIndexing
Indexing (subscripting)
merupakan pemetaan yang
mengindikasikan elemen
Index Syntax
55

56. VariablesRecordTypes
record merupakan sekumpulan
elemen data heterogen di mana
elemen individual teridentifikasi
oleh name atau field
Design issues:
What is the syntactic form of
references to the field?
Are elliptical references allowed
56

57. Expression
Expression adalah pengertian
fundamental spesifikasi komputasi
dalam programming language
Expression terdiri dari operator,
operand, parenthes, dan function
calls
57

58. Statement
Assignment Statements
..... = .....
Control Statements
If Then Goto .....
Selection Statements
If Then ..... Else .....
Case .....
Iterative Statements
For .....
Repeat ..... Until .....
While.....
58

59. Subprogram
Subprogram definition
mendeskripsikan interface dan
action dari subprogram
abstraction
Subprogram call merupakan
permintaan eksplisit agar
subprogram dieksekusi
Subprogram header bagian
pertama pada definition, termasuk
name, jenis subprogram, dan
deklarasi parameter
Subprogram, subroutine, procedure
Function
59

60. SubprogramsFundamental
Setiap subprogram memiliki entry
point tunggal
Caller atau program yang
melakukan calling akan terhenti
selama eksekusi called
subprogram
Control biasanya kembali ke
caller saat eksekusi called
subprogram berhenti atau
terminate/exit
60

61. Akhir Perkuliahan . . .
. . . Ada yang ditanyakan. . . Ada yang ditanyakan
61