Introducción a los lenguajes de programación
Informática aplicada al medio ambiente curso 2010/2011
Lenguajes de programación y traductores
Niveles de abstracción en lenguajes de programación: bajo-alto nivel.
Traductores: compilador e intérprete.
Proceso de compilación: errores.
Clasificación de los lenguajes.
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Máquina de turing
Modelo formal de un computador (Alan Turing 1936) Elementos:
Cinta infinita dividida en celdas con valores
Autómata
Estado y Valor cinta → Nuevo estado, nuevo valor y avance (izquierda o derecha)
Describe cualquier algoritmo (universal)
Ejemplo: http://ironphoenix.org/tril/tm/ Informática aplicada al Medio Ambiente
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Niveles de lenguajes: bajo nivel
Código máquina
Único lenguaje que entiende el ordenador.
Difícil de entender para los humanos.
Permite aprovechar al máximo los recursos.
Instrucciones codificadas en binario.
Particular de cada procesador.
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Niveles de lenguajes: bajo nivel
Ensamblador:
Representación mnemotécnica del código máquina: Particular de cada procesador. Cada instrucción en ensamblador equivale a una instrucción en lenguaje máquina. Símbolos para representar las instrucciones y para las direcciones de memoria. Se requiere un programa traductor. (llamado también ensamblador) Informática aplicada al Medio Ambiente
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Ejemplo de código
... subl $8, %esp andl $-16, %esp subl $28, %esp pushl $.LC0 call printf addl $12, %esp leal -4(%ebp), %ecx pushl %ecx leal -8(%ebp), %edx pushl %edx pushl $.LC1 Informática aplicada al Medio Ambiente ...
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Niveles de lenguajes: alto nivel
Independientes de la estructura concreta del ordenador. Se aproxima más al lenguaje natural. Utiliza variables y estructuras de datos para representar la información. Utiliza estructuras de control: condicionales y bucles. Se han de traducir a lenguaje máquina. Una instrucción del LA se traduce a varias instrucciones en lenguaje máquina (LB). Informática aplicada al Medio Ambiente
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Ejemplos de código ADA with Ada.Text_IO; C++ #include using namespace std;
procedure Hola_Mundo is begin Ada.Text_IO.Put("¡Hola, mundo!"); end Hola_Mundo;
int main() { cout << "¡Hola, mundo!" << endl; } Informática aplicada al Medio Ambiente
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Ejemplos de código MATLAB function ejemplo1() % Funcion para sumar dos números % x = input('Introduzca el valor de x e y: ') y = input('') z=x+y disp(['El resultado de hacer x+y es: ' int2str(z)])
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Programas traductores
Pasan del lenguaje de alto nivel al código máquina correspondiente. Pueden ser:
Compiladores
Interpretes
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Compiladores
Traducen completamente un programa fuente, generando el programa objeto equivalente en lenguaje máquina. El programa objeto se guarda en un fichero y se puede ejecutar sin necesidad del compilador. Ejemplos de lenguajes compilados: C, C++, Pascal, Fortran…
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Intérpretes
Traduce y ejecuta instrucción a instrucción en el interprete. No se guarda ningún fichero de programa objeto:
Menos eficiente: más lento.
Más interactivo.
Ejemplo de lenguajes interpretados: Java (no del todo), Javascript, Matlab, Basic, PHP… Informática aplicada al Medio Ambiente
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Interpretación/compilación y ejecución
Interpretado
Análisis:
Compilado
Léxico Sintáctico Semántico
Análisis:
Generación de código
Ejecución de código
Ejecución: Es necesario tener los fuentes y los datos.
Léxico Sintáctico Semántico
Generación y optimizacón de código Ejecución de código
Ejecución: Solo es necesario tener el ejecutable y los datos
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Tipos de errores de compilación
Léxicos: palabras no reconocidas
Sintácticos: construcciones incorrectas.
whyle (x>0) if (a>b>c)
Semánticos: construcciones correctas, pero sin sentido.
int x;
...
x[3] = 5; Informática aplicada al Medio Ambiente
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Errores no detectados por el compilador
Lógicos: algoritmo incorrecto. Ej. Intercambiar a y b :
/*MAL*/ temp = a; b = a; b = temp;
/*OK*/ temp = a; a = b; b = temp;
De ejecución: relacionados con situaciones de la ejecución del programa:
División por 0 Raíz cuadrada de un número negativo Acceder a un elemento inexistente de un vector ... Informática aplicada al Medio Ambiente
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Lenguajes de alto nivel según el ámbito de su aplicación:
Científicos: Fortran, Matlab, Mathematica.
De gestión: COBOL, SQL.
De uso docente: Logo, Pascal.
De inteligencia artificial: LISP, PROLOG.
De propósito general: Java, C / C++…
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Primeros programas
Charles Babagge → Máquina analítica (siglo XIX) Ada Lovedby se considera la primera programadora de la historia Se empleaban tarjetas perforadas ADA es un lenguaje moderno, departamento de defensa EE.UU
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Breve Historia Lenguajes Programación
1943-46: Sistema de codificación del ENIAC 1954 Definición del Primer Lenguaje de Alto Nivel: FORTRAN 1957 Primera implementación de FORTRAN. Desarrollado por IBM
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Breve Historia Lenguajes Programación
Años 60 Desarrollo de la programación estructurada:
Se populariza en los años 70
A partir de las ideal del lenguaje ALGOL
Programas son construidos con tres estructuras de control de bajo nivel:
Bloque o sucesión de instrucciones
Ejecución condicional: if- then – else
Bucles de instrucciones de ejecución repetitiva condicional: while, for Informática aplicada al Medio Ambiente
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Breve Historia Lenguajes Programación
Incorporan la programación estructura en los lenguajes no estructurados: FORTRAN 77, COBOL, BASIC. Aparecen nuevos lenguajes: PASCAL, MODULA y C.
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C
Autores: Kernighan & Ritchie (1972)
Lenguaje de alto nivel estructurado:
Con funciones
Objetivo inicial: Utilización para la programación de sistemas operativos.. Windows, Unix. Se buscó deliberadamente una proximidad con lenguajes de nivel más bajo: ensamblador, máquina. ¿Por qué sigue siendo útil C? Simple, versátil. Informática aplicada al Medio Ambiente
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Después de C: POO
Años 80: Introduce la programación orientada a objetos (POO)
Primer lenguaje: Smalltalk 1972
Objetos con memoria propia Comunicación mediante mensajes Herencia Capacidad de procesamiento
Stroustrup propone la extensión del C para incorporar la orientación a objetos: Surge C++ edificado sobre los cimientos del C Años 90: Se afianzan las técnicas de la POO:
C++, Aparece JAVA
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Introducción a Matlab
Se crea a finales de los 70 en University of New Mexico por Cleve Moler. Idea inicial: simplificar el acceso a funciones de análisis numérico en FORTRAN. En 1984 se funda MathWorks y se empieza a comercializar
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Introducción a Matlab
Acrónimo de MATrix LABoratory Matlab es un entorno de cálculo numérico y un lenguaje de programación. Permite:
Fácil manejo de matrices
Creación de gráficos 2D y 3D de funciones y datos
Implementar funciones, algoritmos y programas
Creación de interfaces de usuario
Interaccionar con otros lenguajes Informática aplicada al Medio Ambiente
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Introducción a Matlab
Ventajas
Interactivo
Fácil y rápido de programar
Hay muchas funciones disponibles (ToolBoxes)
Gráficos
Inconvenientes
Lento en ejecución Propietario: Se necesita licencia. Opciones libres: Octave/QtOctave y SciLab Informática aplicada al Medio Ambiente
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