La programmazione è il processo di ideazione, progettazione e costruzione di programmi informatici eseguibili volti generalmente alla risoluzione di problemi o allo svolgimento di computazioni. La programmazione è costituita da fasi come l'analisi e la generazione di algoritmi, lo studio della loro accuratezza e del consumo di risorse, e l'implementazione di suddetti algoritmi (solitamente in un linguaggio di programmazione), fase nota come scrittura di codice ().Errato tradurre coding in codifica perché la codifica è la creazione dei codici degli articoli.

Il codice sorgente di un programma è scritto in uno o più linguaggi che sono comprensibili per i programmatori, piuttosto che nel linguaggio macchina, composto dalle istruzioni in codice binario direttamente eseguite dal processore. Lo scopo della programmazione è quello di trovare una sequenza di istruzioni in grado di automatizzare lo svolgimento di un compito su un calcolatore, spesso volto alla risoluzione di un dato problema. Una programmazione di qualità solitamente richiede competenza in vari ambiti, comprese la conoscenza del settore d'applicazione, di algoritmi specializzati, e di logica formale.

Tra gli incarichi legati alla programmazione ci sono la gestione del codice sorgente, il suo collaudo e il debugging, nonché l'implementazione di sistemi di automazione, e la gestione degli artefatti derivati, come il codice macchina. Queste fasi possono essere considerate parte del processo di programmazione, ma sono più spesso associate al più ampio termine "sviluppo del software", mentre si tende a racchiudere il termine "programmazione" più strettamente nell'effettiva scrittura del programma. L'ingegneria del software combina tecniche e principi associabili all'ingegneria con lo sviluppo del software. Ad esempio, chiunque sia coinvolto nello sviluppo di un programma può a volte occuparsi di reverse engineering, nel cercare di comprendere un programma già esistente con lo scopo di implementare in qualche modo le sue funzioni.

Descrizione

Con fondamenti di programmazione si indicano le conoscenze basilari che un programmatore deve possedere per la programmazione in un qualunque linguaggio di programmazione. Per la scrittura di righe di codice nei linguaggi di programmazione è sufficiente per un programmatore utilizzare un normale elaboratore testi, o un programma ad hoc detto editor spesso compreso all'interno di un ambiente di sviluppo integrato (IDE). Nel secondo caso il software individua automaticamente gli errori più banali (es. errori di sintassi) che un programmatore può commettere.

I passi con cui si sviluppa un programma efficiente sono simili tra di loro per quasi tutti i contesti di programmazione (aziende, hobby, lavoro, ecc.). Le prime fasi sono strettamente legate alla logica di quello che si va a creare e del suo funzionamento, mentre le ultime sono orientate verso lo specifico linguaggio di programmazione che si intende utilizzare. La prima operazione da svolgere per la creazione di un qualunque programma è definire nel modo più preciso ed accurato possibile quale problema intendiamo risolvere. Questo vale sia per una semplice funzione matematica che per un complesso database. L'input che il programma riceve è legato all'output che intendiamo restituire dopo l'elaborazione. Questa fase può presentare una grande complessità dovuta al lavoro astratto che impone al programmatore di immaginare il risultato finale e la sua formalizzazione.

Progettazione di un programma

Superata la definizione del problema che si vuole risolvere occorre progettare delle possibili soluzioni, porle a confronto tra loro e risalire a quella più efficiente (ricordando che una soluzione non efficiente per un determinato problema potrebbe essere utile allo sviluppo di altri programmi). Per confrontare l'effettiva differenza tra una soluzione ed un'altra possono essere utilizzati due diversi strumenti: Uno di essi è il diagramma di flusso: con un grafico molto intuitivo si può illustrare un processo in tutte le fasi che lo caratterizzano. Ogni fase è collegata con le altre dalle linee di flusso che indicano la direzione del processo interno al programma. Un efficace metodo di progettazione è lo pseudocodice, una forma di scrittura in codice affine alla lingua parlata dal programmatore. La sua stesura è simile ad una scaletta di operazioni che si definiscono quando si deve eseguire una determinata azione. La scrittura dello pseudocodice deve essere dettagliata almeno quanto il codice finale, ma rispetto ad esso non si richiede una sintassi precisa lasciando il programmatore libero di concentrarsi sui problemi principali del programma.

Scelta o progettazione dell'algoritmo

Al fine di creare un programma efficiente occorre progettarne con attenzione l'algoritmo. Ad esempio potremmo creare un algoritmo che esegue i seguenti passi: Esamina una lista di numeri e riconosci il minore; Assegna il numero minore alla variabile X; Stampa la variabile X;

È importante precisare che la lista di passi deve contenere istruzioni chiare, precise e non ambigue, ovvero il cui significato non dipenda dal contesto in cui lo si scrive, ma sia chiaramente identificabile.

I programmi informatici risultano essere molto più articolati di un processo lineare come l'addizione di due numeri. Per dare al programma una struttura più complessa si utilizzano i seguenti strumenti: Le diramazioni consistono nel fornire al codice delle funzioni che possono cambiare lo svolgimento dell'algoritmo a seconda del risultato della condizione espressa. I cicli sono sequenze di istruzioni eseguite ripetutamente fin quando non viene soddisfatta una determinata condizione. Ogni ripetizione è detta iterazione.

I programmi possono inoltre essere divisi in sezioni in modo che i vari compiti possano essere eseguiti attraverso sequenze più semplici di passi. A tale scopo viene suddiviso il programma in funzioni. Il programmatore esperto salta spesso questa fase di sviluppo in termini di algoritmo e passa direttamente alla fase successiva pensando direttamente alla soluzione algoritmica del problema dato in termini di linguaggio di codifica ovvero linguaggio di programmazione o in pseudocodice.

Un programma molto semplice da utilizzare per la creazione di questi ultimi è Flowgorithm, oppure Scratch, che permettono di realizzare questi algoritmi, compresi di conversione in codice pronti per la programmazione.

Scelta delle tecniche: i paradigmi di programmazione

Esistono varie tecniche di programmazione, le più comuni ed utilizzate sono le seguenti: Programmazione non strutturata - in cui il programma è costituito da un unico blocco di istruzioni (detto main) che vengono eseguite in maniera sequenziale. Programmazione procedurale - in cui vi sono blocchi di istruzioni che fungono da sottoprogrammi e svolgono funzioni ben definite. Programmazione modulare - in cui è possibile utilizzare procedure messe a disposizione da altri programmi e permettere a questi di poter utilizzare le proprie. Programmazione orientata agli oggetti - in cui vengono creati degli "oggetti" che possono funzionare autonomamente o interagire tra di loro. Ogni oggetto possiede in sé delle specifiche proprietà e funzioni (se ipotizziamo come oggetto un'automobile, una caratteristica sarà il suo colore o la sua marca e le funzioni saranno l'accelerare o il rallentare). Ciascun paradigma può sfruttare uno o più linguaggi di programmazione a basso, medio o alto livello di astrazione.

Scelta del linguaggio: i linguaggi di programmazione

I linguaggi di programmazione sono molti e si distinguono principalmente in due categorie: interpretati e compilati.

I linguaggi interpretati più diffusi sono: JavaScript PHP Ruby Python Perl BASIC, anche se esistono diverse versioni compilate e pseudo-compilate, come Turbo Basic e Visual Basic.

Inoltre sono interpretati anche gli script di shell (i cosiddetti file di batch) e gli altri script in uso su Internet (Jscript, VBScript, Batch...). Il codice di un programma interpretato viene salvato così com'è, e viene poi letto da un interprete, che è un programma che gira sul sistema operativo in uso. I linguaggi di programmazione compilati richiedono invece che il codice, una volta terminato, sia processato da un compilatore che, convertendolo in linguaggio macchina, ne permetta l'esecuzione da parte della CPU.

I linguaggi compilati più famosi sono: C C++ (linguaggio orientato agli oggetti derivato dal C) Pascal (solitamente usato a scopo didattico) Cobol

I programmi interpretati sono più lenti ma più facili da creare e girano su molti sistemi operativi, a patto di avere lo stesso interprete, e che il dialetto del linguaggio sia comune. I linguaggi compilati, molto spesso, hanno invece degli standard ISO, o comunque regole universali, le quali permettono di compilare un programma senza modifiche su più architetture, anche da una sola macchina, a patto di avere un compilatore adeguato.

Java è pseudocompilato, ossia viene tradotto in un linguaggio intermedio, detto bytecode, il quale è una specie di linguaggio macchina, che viene poi passato all'interprete, che deve essere disponibile per il tipo di macchina che si vuole utilizzare. Il Visual Basic, per contro, non è un linguaggio standard, ma un ambiente di sviluppo creato per sviluppare programmi in un Basic ad oggetti sviluppato dalla Microsoft, e come tale disponibile solo sui loro OS. Non esistendo uno standard riconosciuto, non viene garantita la compatibilità tra versioni successive, e non è possibile utilizzarlo pienamente su altri sistemi operativi o altre CPU che quelle supportate dalla Microsoft.

Codifica del programma (nel linguaggio scelto)

Avviene in questa fase la scelta del paradigma di programmazione e del relativo linguaggio di programmazione con cui sviluppare il progetto (es. Java, C++, BASIC, Perl, ecc.), passando dai diagrammi di flusso o dallo pseudocodice, ad una sintassi più rigorosa e specifica del linguaggio scelto, redigendo il codice sorgente.

Al riguardo un teorema dell'informatica teorica (il teorema di Böhm-Jacopini) afferma che per la codifica dell'algoritmo nel codice sorgente di un certo linguaggio è necessario l'uso opportuno, eventualmente combinato, di solo tre strutture di controllo del flusso di esecuzione: la sequenza o blocco di istruzioni, la selezione e l'iterazione appoggiandosi all'uso di variabili, costanti, tipi di dato, puntatori, operatori aritmetici e logici, strutture dati, funzioni, parametri, istruzioni dei canali standard (standard input, standard output e standard error), eccetera.

L'operazione di codifica è quella più soggetta ad errori di natura logica e sintattica. In teoria il programma potrebbe essere pronto in questa fase, ma in realtà esso presenta nella quasi totalità dei casi degli errori (bug), che verranno analizzati con la fase successiva. Tipicamente lo sviluppo di un'applicazione avviene in locale sul PC dello sviluppatore che potrà operare una prima fase di test verificando la bontà o meno dell'output del programma svolto.

Talvolta un progetto software è portato avanti da una comunità di utenti distribuita in rete attiva attraverso newsgroup, come accade ad esempio per diverse distribuzioni GNU/Linux. Quando da un progetto software se ne sviluppa un altro sullo stesso tipo di programma, ma portato avanti da un'altra community si parla di fork.

Verifica del risultato: esecuzione ed errori di programmazione

Completato il programma è frequente la presenza di errori di programmazione o bug derivanti da ragioni varie che possono evidenziarsi durante lo sviluppo e l'esecuzione di un codice. Questi errori possono essere essenzialmente in tre principali categorie: errori di sintassi, errori di logica ed errori di runtime. Tutti questi errori vanno necessariamente eliminati pena il malfunzionamento o il blocco dell'esecuzione del programma stesso.