Qué es un Lenguaje de Programación?

(1)

¿Qué es un Lenguaje de Programación?

Tema 3

Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática

Módulo I: Conceptos Básicos Módulo I: Conceptos Básicos

• Tema 1. ¿Qué es un ordenador?

• Tema 2. ¿Cómo se representan los datos en un ordenador?

• Tema 3. ¿ Tema 3. ¿Qu Qué é es un lenguaje de programaci es un lenguaje de programació ón? n?

• Tema 4. ¿Cómo se hace un programa informático?

• Tema 5. Tipos de datos y operadores básicos

• Tema 6. Sentencias de Control

Tener una perspectiva de la evolución de los lenguajes de Tener una perspectiva de la evolución de los lenguajes de programación

programación

Distinguir entre lenguajes máquina, ensamblador y de alto nivel.

Comprender el proceso de creación de un programa Comprender el proceso de creación de un programa

Conocimientos y Habilidades Conocimientos y Habilidades

Distinguir las diferentes categorías de los lenguajes:

procedurales,

procedurales, orientado- orientado -a a- -objetos, objetos, funcionales, funcionales, declarativos y declarativos y especiales

especiales

Después de este tema, el alumno debería ser capaz de:

Cuestiones a resolver Cuestiones a resolver

• ¿Qué es un programa informático?

• Evolución de los lenguajes de programación

• Categorías de los lenguajes

• Metodologías de programación

¿Qué es un programa (informático)?

¿Qué es un programa

¿Qué es un programa (informático)?

(informático)?

(2)

Programa

Programa: Es una colección de : Es una colección de instrucciones que indican

instrucciones que indican al ordenador al ordenador lo lo que debe hacer. que debe hacer.

Algoritmo: conjunto

Algoritmo: conjunto de pasos para de pasos para resolver un

resolver un problema problema

Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi 800 - 847, Baghdad

En

En los programas, los diferentes pasos los programas, los diferentes pasos de un

de un algoritmo algoritmo se expresan como se expresan como instrucciones

instrucciones, , sentencias sentencias o o proposiciones

proposiciones. . Ö Ö un programa consta un programa consta de una secuencia de instrucciones.

de una secuencia de instrucciones.

Programación

Programación: : conjunto de conjunto de operaciones que conducen a expresar operaciones que conducen a expresar

un algoritmo en forma de

un algoritmo en forma de programa programa

Lenguaje

Lenguaje de Programación de Programación: "idioma" : "idioma"

utilizado para describir programas o utilizado para describir programas o

secuencias de instrucciones secuencias de instrucciones

Instrucciones Básicas Instrucciones Básicas

Entrada/Salida

Entrada/Salida: transferencia de información entre los : transferencia de información entre los periféricos y la memoria central

periféricos y la memoria central Aritmético

Aritmético- -lógicas lógicas: ejecutan operaciones aritméticas y lógicas : ejecutan operaciones aritméticas y lógicas

Repetitivas

Repetitivas: permiten la repetición de secuencias de : permiten la repetición de secuencias de instrucciones

instrucciones Selectivas

Selectivas: permiten la selección de tareas alternativas en : permiten la selección de tareas alternativas en función de determinados resultados

función de determinados resultados

(3)

Cuestiones a resolver Cuestiones a resolver

• ¿Qué es un programa informático?

• Evolución de los lenguajes de programación

• Categorías de los lenguajes

• Metodologías de programación

Evolución de los lenguajes de Evolución de los lenguajes de

programación programación

Programa 'hardware' Programa 'hardware'

Programas en Tarjetas Perforadas Programas en Tarjetas Perforadas

Perforadora Eléctrica de Tarjetas Perforadora Eléctrica de Tarjetas

Perforadas Perforadas

Programadores de Tarjetas Perforadas

(4)

Programas de Tarjetas Perforadas Programas de Tarjetas Perforadas

Modelo A1: Calculadora Electrónica Programada con Tarjetas de IBM (1954)

Programas almacenados en memoria Programas almacenados en memoria

El único lenguaje que entiende un El único lenguaje que entiende un ordenador es el

ordenador es el lenguaje máquina lenguaje máquina . .

00101000 10001011 00010001

Recuerda:

Programa almacenado en memoria Programa almacenado en memoria

Lenguaje Máquina Lenguaje Máquina

• Está escrito en lenguaje directamente inteligible por la máquina

• Utiliza el alfabeto binario (0 y 1), lo que permite programar con secuencias de unos y ceros (código máquina)

• El conjunto de instrucciones depende de la máquina

• Ventajas: posibilidad de transferir un programa a la memoria sin necesidad de traducción posterior Ö mayor velocidad

• Inconvenientes: dificultad en la codificación y depuración de los

programas; dependencia de la máquina lenguaje máquina lenguaje máquina lenguaje máquina lenguaje máquina

(5)

00000000 00000100 0000000000000000

01011110 00001100 11000010 0000000000000010

11101111 00010110 0000000000000101 11101111 10011110 0000000000001011

11111000 10101101 11011111 0000000000010010

01100010 11011111 0000000000010101

11101111 00000010 11111011 0000000000010111

11110100 10101101 11011111 0000000000011110

00000011 10100010 11011111 0000000000100001

11101111 00000010 11111011 0000000000100100

01111110 11110100 10101101

11111000 10101110 11000101 0000000000101011

00000110 10100010 11111011 0000000000110001

11101111 00000010 11111011 0000000000110100

00000100 0000000000111101 00000100 0000000000111101

Programa 1

Programa 1 Programa Programa en en lenguaje máquina lenguaje máquina

1 1 2 2 3 3 4 4 55 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 1212 13 13 14 14 15 15 16 16

Lenguajes Simbólicos: ensamblador Lenguajes Simbólicos: ensamblador

• Cada instrucción equivale a una instrucción en lenguaje de máquina

• Utiliza palabras mnemotécnicas en lugar de cadenas o secuencias de bits. Ejemplo:

– ADD B,1 instrucción sumar

– MOV A,B instrucción asignar (mover)

lenguaje máquina lenguaje máquina

lenguaje lenguaje ensamblador ensamblador ensamblador

ensamblador

Lenguajes Simbólicos: ensamblador Lenguajes Simbólicos: ensamblador

• Necesita traducción

• Ventajas: mayo facilidad de codificación

• Inconvenientes: dependencia de la máquina, conocimiento del juego de instrucciones

Programa Fuente:

ensamblador

Programa ENSAMBLADOR

Programa Objeto:

código máquina

Programa almacenado en memoria Programa almacenado en memoria

Entry main, ^m<r2>

subl2 #12,sp jsb C$MAIN_ARGS movab $CHAR_STRING_CON

pushal -8(fp) pushal (r2) calls #2,read pushal -12(fp) pushal 3(r2) calls #2,read mull3 -8(fp),-12(fp),- pushal 6(r2) calls #2,print

clrl r0

ret

Programa

Programa 2 2 Programa Programa en en lenguaje simbólico lenguaje simbólico

1 1 22 33 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 99 1010 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 1616

(6)

Lenguajes de Alto Nivel Lenguajes de Alto Nivel

• Más sencillos de aprender y programar.

• Se aproximan al lenguaje natural.

• Son independientes de la máquina.

• Incluyen rutinas de uso frecuente como son las de entrada/salida, funciones matemáticas, de manera de que se puedan usar siempre sin necesidad de programarlas cada vez.

• Ejemplos de lenguajes de programación de alto nivel: C/

C++, Fortran, Basic, Pascal, Ada, Prolog, Simula, Modula, Cobol, JAVA, etc.

Lenguajes de Alto Nivel Lenguajes de Alto Nivel

• Inconvenientes

– Incremento de tiempo de puesta a punto

– No se aprovechan al máximo los recursos internos de la máquina

– Aumento de la ocupación de la memoria – Mayor tiempo de ejecución de los programas

• Los programas escritos en lenguajes de alto nivel necesitan ser "traducidos" a lenguaje de máquina.

Traductores Traductores

• Traductor: programa que traduce el código fuente de un programa a lenguaje de máquina

• Intérprete: traductor que toma un programa fuente lo traduce y ejecuta línea a línea. Ejemplo: Smaltalk, Prolog.

• Compilador: programa que traduce los programas fuentes escritos en lenguajes de alto nivel a lenguaje de máquina, produciendo un programa objeto.

lenguaje de alto lenguaje de alto

nivel nivel intérprete

intérprete

BASIC BASIC JAVA JAVA

Intérpretes Intérpretes

• Método de operación: cada sentencia encontrada en el texto del programa es traducida a código máquina y ejecuta inmediatamente.

x = 5 y = 3 y = x + 2*y

x y

======

5 3 11

lenguaje de alto lenguaje de alto

nivel nivel compilador

compilador

C, C++

JAVA JAVA

Pastel de Carne

3HLz KL

&HL

"libro de recetas"

(7)

Compiladores Compiladores

• Método de operación: el programa completo Ap (lenguaje de alto nivel) se traduce a un lenguaje intermedio (similar al ensamblador) As, y después se traduce a código máquina, Am

#include <stdio.h>

int main() { if (c>0) cnt++;

} ….

01110000 11010000 load ax, bx

Store ax, bx

….

Construcción de un

Construcción de un programa programa

Ejecución de un Programa Ejecución de un Programa

Cuestiones a resolver Cuestiones a resolver

• ¿Qué es un programa informático?

• Evolución de los lenguajes de programación

• Categorías de los lenguajes

• Metodologías de programación

Categorías de lenguajes

Categorías de lenguajes Lenguajes procedurales o imperativos Lenguajes procedurales o imperativos

• Lenguajes máquina, FORTRAN, COBOL

• ALGOL, BASIC, C, C, PASCAL, ADA

• Los lenguajes imperativos usan secuencias,

elección e iteración para escribir programas que le

dicen a la máquina cómo realizar una tarea

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Lenguajes

Lenguajes procedurales o imperativos(II) procedurales o imperativos(II)

• Las instrucciones se ejecutan normalmente en orden secuencial, en el mismo orden en que están escritas, que sólo varía cuando se alcanza una instrucción de control (un bucle, una instrucción condicional o una transferencia).

Lenguaje Lenguaje C C

• C es un lenguaje de programación creado en 1969 por Ken Thompson y Dennis M. Ritchie en los Laboratorios Bell basándose en los lenguajes BCPL y B.

• Al igual que sus dos predecesores, es un lenguaje orientado a la implementación de Sistemas Operativos (los sistemas operativos Linux y UNIX están escritos

mayormente en C), pero se ha convertido en un lenguaje de propósito general de los más usados.

Lenguaje Lenguaje C C

• Se trata de un lenguaje no fuertemente tipado de medio nivel pero con muchas características de bajo nivel.

• Dispone de las estructuras típicas de los lenguajes de alto nivel pero, a su vez, dispone de construcciones del lenguaje que permiten un control a muy bajo nivel. Un ejemplo es la posibilidad de mezclar código en ensamblador con código C o acceder directamente a memoria o dispositivos periféricos.

Lenguaje Lenguaje C C

• Destaca su gran riqueza de operadores y expresiones.

• Existe un estándar ISO de 1986 denominado ANSI C. En teoría, un lenguaje 100% ANSI C sería portable entre plataformas y/o arquitecturas pero en la práctica esto no es siempre cierto.

#include <stdio.h>

**/* Entrada / salida estándar */**

int main(void) {

puts("¡Hola, Mundo!");

return 0;

}

Programa Programa en en C C

1 1 22 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 99 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 1616 17 17 18 18

Lenguajes

Lenguajes Orientados Orientados a Objeto a Objeto

• SIMULA Smalltalk C++ Java

• Los lenguajes orientados a objeto obligan al programador a concentrar la información en tipos de datos abstractos.

• Esto se hace asociando código imperativo con

variables (llamadas objetos objetos) y teniendo una

jerarquía de tipos de variables (llamadas clases clases).

(9)

Lenguaje Lenguaje C++ C++

• C++ (pronunciado /ce.mas.más/, o /si.plas.plás/) es un lenguaje de programación, diseñado a mediados de los ochenta, por Bjarne Stroustrup, como extensión del lenguaje de programación C.

• Es un lenguaje híbrido, que se puede compilar y resulta más sencillo de aprender para los programadores que ya conocen C.

Lenguaje Lenguaje C++ C++

• Las principales características del C++ son:

– abstracción (encapsulación)

– el soporte para programación orientada a objetos (polimorfismo) – el soporte de plantillas o programación genérica (Templates)

• C++ es un lenguaje que abarca tres paradigmas de la programación:

– La programación estructurada, – la programación genérica y – la programación orientada a objetos.

/* Este programa lee dos enteros del teclado e imprime su producto.

*/

#include <iostream.h>

int main (void) {

// Declaraciones locales int numero1;

int numero2;

int result;

// Sentencias cin >> numero1;

cin >> numero2;

result = numero1 * numero2;

cout << result;

return 0;

} // main

Programa

Programa en en lenguaje C++ lenguaje C++

1 1 2 2 33 44 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 1010 1111 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 1717 1818

import javax.swing.JFrame;

import javax.swing.JLabel;

public class HolaMundo extends JFrame { public static void main(String[] args) {

System.out.println("Vamos a crear una ventana que salude al mundo.");

new HolaMundo();

}

public HolaMundo() { super("Prueba de Java");

// creo la etiqueta

JLabel etiqueta = new JLabel("¡Hola, Mundo!");

etiqueta.setHorizontalAlignment(javax.swing.SwingConstants.CENTER);

getContentPane().add(etiqueta);

setSize(400,200);

setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);

setVisible(true);

setResizable(false);

} }

Programa

Programa en en JAVA JAVA

1 1 2 2 33 44 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 1010 1111 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 1717 1818

Lenguajes

Lenguajes Funcionales Funcionales

• LISP

• Los lenguajes funcionales no tienen variables y usan recursión para realizar cálculos

• El elemento fundamental en Lisp es la lista, en el sentido más amplio del término, pues tanto los datos como los programas son listas.

• De ahí viene su nombre, pues Lisp es un acrónimo de "LIStProcessing".

Lenguajes Declarativos Lenguajes Declarativos

• PROLOG

• Un lenguaje de programación declarativa está basado en un subconjunto de lógica matemática

• El ordenador es programado para inferir reglas ntre valores en lugar de para calcular valores de salida a partir de datos de entrada.

• Los programas componen de cláusulas que

constituyen reglas del tipo "Si es verdad el

antecendente, entonces es verdad el consecuente".

(10)

%%

%% declaraciones

%%

padrede('juan', 'maria'). % juan es padre de maria padrede('pablo', 'juan'). % pablo es padre de juan padrede('pablo', 'marcela'). padrede('carlos', 'debora').

% A es hijo de B si B es padre de A hijode(A,B) :- padrede(B,A).

% A es abuelo de B si A es padre de C y C es padre B abuelode(A,B) :-

padrede(A,C), padrede(C, B).

% A y B son hermanos si el padre de A es también el padre de B y si A y B no son lo mismo

hermanode(A,B) :- padrede(C,A) , padrede(C,B), A \== B.

Programa

Programa 4 4 ^Programa ^Programa ^en ^en ^PROLOG ^PROLOG

1 1 2 2 3 3 44 55 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 1111 1212 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 1818

Otros lenguajes Otros lenguajes

• HTML

• PHP

• Javascript

• JSP (Java Server Pages)

• ....

Lenguajes Declarativos Lenguajes Declarativos

• El HTML, acrónimo inglés de Hypertext Markup Language (lenguaje de marcación de hipertexto), es un lenguaje de marcas diseñado para estructurar textos y presentarlos en forma de hipertexto, que es el formato estándar de las páginas web.

<html>

<head>

<title>Ejemplo</title>

</head>

<body>

¡Hola Mundo!

</body>

</html>

<html>

<head>

<title>Ejemplo</title>

</head>

<body>

<?php

if (isset($_POST['muestra'])) { echo 'Hola, '.htmlentities($_POST['nombre']) .', tu comida favorita es:'. htmlentities($_POST['comida']);

} else {

?>

<form method="POST" action="?">

¿Cuál es tu nombre?

<input type="text" name="nombre"/>

¿Cuál es tu comida favorita?

<select name="comida">

<option>Spaghetti</option>

<option>Asado</option>

<option>Pizza</option>

</select>

<input type="submit" name="muestra" value="Seguir">

</form>

<?php }

Programa

Programa en en PHP PHP

1 1 22 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 99 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 1616 17 17 18 18

Cuestiones a resolver Cuestiones a resolver

• ¿Qué es un programa informático?

• Evolución de los lenguajes de programación

• Categorías de los lenguajes

• Metodologías de programación

(11)

METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

4.018

GENERACIONES DE METODOLOGÍA GENERACIONES DE METODOLOGÍA

Desarrollo Convencional (Sin Metodología) . Desarrollo Estructurado.

Desarrollo Orientado a Objetos .

METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

4.020

DESARROLLO CONVENCIONAL DESARROLLO CONVENCIONAL

/ Los resultados finales son impredecibles

/ No hay forma de controlar lo que está sucediendo en el Proyecto

/ Los cambios organizativos afectan negativamente al proceso de desarrollo

DESARROLLO ESTRUCTURADO DESARROLLO ESTRUCTURADO

; Programación estructurada

; Diseño estructurado

; Análisis estructurado

; Especificaciones funcionales:

: Gráficas : Particionadas

: Mínimamente redundantes

4.030

METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

DESARROLLO ORIENTADO AL OBJETO DESARROLLO ORIENTADO AL OBJETO

4.050

METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

La esencia del desarrollo orientado a objetos es la identificación y organización de conceptos del

dominio de la aplicación y no tanto de su representación final en un lenguaje de

programación.

CLASIFICACION DE LAS METODOLOGIAS CLASIFICACION DE LAS METODOLOGIAS METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

4.080

O Estructuradas

D Orientadas a Procesos D Orientadas a datos

 Jerárquicas

 No Jerárquicas D Mixtas

O Orientadas a Objetos O Para Sistemas de Tiempo Real

CLASIFICACION DE LAS METODOLOGIAS CLASIFICACION DE LAS METODOLOGIAS METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

4.080

O Estructuradas

D Orientadas a Procesos D Orientadas a datos

 Jerárquicas

 No Jerárquicas D Mixtas

O Orientadas a Objetos

O Para Sistemas de Tiempo Real

(12)

METODOLOGIAS ESTRUCTURADAS METODOLOGIAS ESTRUCTURADAS

4.090

METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

METODOLOGIAS ORIENTADAS A PROCESOS

• Especificación estructurada:

3Diagramas de Flujo de Datos 3Diccionario de Datos 3Especificaciones de procesos

METODOLOGIAS ESTRUCTURADAS METODOLOGIAS ESTRUCTURADAS

4.120

METODOLOGIAS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

METODOLOGIAS ORIENTADAS A DATOS JERARQUICOS

• La estructura de control del programa debe ser jerárquica y se debe derivar de la estructura de datos del programa

• El proceso de diseño consiste en definir primero las estructuras de los datos de entrada y salida, mezclarlas todas en una estructura jerárquica de programa y después ordenar detalladamente la lógica procedimental para que se ajuste a esta estructura

• El diseño lógico debe preceder y estar separado del diseño físico

METODOLOGIAS PARA SISTEMAS DE TIEMPO REAL METODOLOGIAS PARA SISTEMAS DE TIEMPO REAL

4.150