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Introducción a los lenguajes de programación

Informática aplicada al medio ambiente curso 2010/2011

Informática aplicada al Medio Ambiente 2

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/

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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)

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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 ...

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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).

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Ejemplos de código

C++

#include <iostream>using namespace std; int main() { cout << "¡Hola, mundo!" << endl;}

ADA

with Ada.Text_IO; procedure Hola_Mundo is begin Ada.Text_IO.Put("¡Hola, mundo!"); end Hola_Mundo;

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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 + ydisp(['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…

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Interpretación/compilación y ejecución

Interpretado Análisis:

Léxico Sintáctico Semántico

Generación de código Ejecución de código

Ejecución: Es necesario tener los fuentes y los datos.

Compilado Análisis:

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 whyle (x>0)

Sintácticos: construcciones incorrectas. if (a>b>c)

Semánticos: construcciones correctas, pero sin sentido. int x; ... x[3] = 5;

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Errores no detectados por el compilador

Lógicos: algoritmo incorrecto. Ej. Intercambiar a y b :

/*MAL*/ /*OK*/ temp = a; temp = a; b = a; a = b; b = temp; 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 ...

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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

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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.

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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

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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