Introducción. Conceptos Generales M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Agenda Clasificación de los lenguajes de programación. Paradigmas de programación Elementos esenciales de un lenguaje de programación. Abstracción de los lenguajes de programación.

Clasificación de los Lenguajes de Programación Actividad: menciona desde tu punto de vista cuales son los cinco lenguajes de programación más populares alrededor del mundo. Los lenguajes más populares son según “Developers Shift to Dynamic Programming Language”, Linda Dailey Paulson, Computer Magazine, febrero de 2007, IEEE Computer Society Press, pp. 12-15.

Introducción 1. Java estático 2. C estático 3. C++ estático 4. Visual Basic estático 5. PHP dinámico 6. Perl dinámico 7. C# 8. Python estático 9. JavaScript dinámico 10. Ruby dinámico

Introducción 11. SAS dinámico 12. Delphi estático 13. PL/SQL dinámico 14. D estático 15. ABAB dinámico 16. Lisp/Scheme 17. Ada estático 18. Cobol dinámico 19. Pascal estático 20. Transact/SQL dinámico

Introducción La principal razón para que las personas aprendan lenguajes de programación es utilizar la computadora como una herramienta para la resolución de problemas.

Introducción ¿Qué es un programa? “Un programa computacional es un conjunto de instrucciones detalladas, paso a paso, que le indican a la computadora cómo resolver un problema o realizar una tarea” (Laudon).

Introducción ¿Qué es un lenguaje? Es un instrumento para comunicar dos entidades entre sí. Es necesario que las dos entidades conozcan el mismo lenguaje para poderse comunicar en caso contrario se necesitará de un intermedio denominado traductor para podernos comunicar.

Problemática de Computación

Historia de los Lenguajes

Introducción Las primeras computadoras fueron programadas sin lenguajes de programación, los técnicos sólo reconectaban los cables de los circuitos de la computadora para prepararla para varias tareas de procesamiento. La idea de almacenar programas en la memoria de la computadora abrió el camino a los lenguajes de programación que permitieron a los programadores escribir una serie de comando y cargarlos en la computadora para su ejecución.

Introducción Los primeros lenguajes de programación eran primitivos, pero en el transcurso de varias décadas, evolucionaron hasta dar paso a los lenguajes de hoy en día. El lenguaje ensamblador permite a los programadores emplear palabras de comando abreviadas, como LDA (“Load”=cargar) en lugar de los 1´s y 0´s usados en el lenguaje máquina.

Introducción Después aparecieron los lenguajes más elaborados para describir solución en base a algoritmos. Se creía que con estos lenguajes se eliminarían los errores de programación, y aunque los errores fueron menos frecuentes y el tiempo de desarrollo disminuyó significativamente, pero los programadores también cometían errores, por lo que era necesario seguir desarrollando nuevos lenguajes de programación.

Introducción Su característica importante es que tienen mayor parecido con los lenguajes humanos o lenguajes naturales. De esta generación surge SQL y RPG-1, los cuales eliminan gran parte de la puntuación y las reglas gramaticales estrictas, que hacía complicados a los lenguajes de tercera generación.

Introducción En la actualidad, los lenguajes de cuarta generación se usan en aplicaciones de base de datos. Un solo comando de SQL, reemplaza muchas líneas de código de tercera generación. En 1982, un grupo de investigadores japoneses empezaron a trabajar en proyecto que denominaron de quinta generación que usaba Prolog, que es un lenguaje declarativo.

Introducción Además de clasificarse por nivel y generación, los lenguajes de programación se clasifican por paradigma. Los programadores afrontan los problemas de diferentes maneras, por lo cual seleccionan el paradigma de programación más adecuado.

Introducción La frase “Paradigma de Programación” alude a la manera de conceptualizar y estructurar las tareas que realiza una computadora. Existen numerosos paradigmas de programación y no son mutuamente excluyentes. Los lenguajes de programación se ordenan mediante los paradigmas de programación que soportan.

Paradigmas Paradigma Lenguajes Descripción Procedural BASIC, Pascal, COBOL, FORTAN, Ada Destaca los algoritmos lineales, paso a paso, que proporcionan a la computadora las instrucciones para resolver un problema o realizar una tarea. Orientado a Objetos Smalltalk, C++, Java Formula programas como una serie de objetos y métodos que interactúan para realizar una tarea específica. Declarativo Prolog Se concentra en el uso de hechos y reglas para describir un problema. Funcional LISP, Scheme, Haskell Destaca la evaluación de expresiones, llamadas funciones. Orientado a Eventos Visual Basic, C# Se concentra en la selección de elementos de interfaz de usuario y la definición de rutinas de manejo de eventos que se disparan con diversas actividades del ratón o del teclado.

Otras clasificaciones Los lenguajes se pueden clasificar de acuerdo a su propósito pudiendo ser de propósito general cuando con ellos se pueden realizar múltiples actividades; o bien, de propósitos específico, cuando realizan una sola acción de excelente manera. Los lenguajes de programación de propósito general (C, Java, Ada, Pascal, etc.) son los más utilizados.

Otras Clasificaciones Los lenguajes de propósito general son como los autos sedán, sirven para todo, pero no son muy buenos para correr (deportivos) o para carga (trailer) por lo que se necesita de lenguajes de propósito específico (carros especiales) para ciertas circunstancias. Al final de cuentas, dichos lenguajes sirven para lo mismo, resolver problemas, que en el caso de los carros es transporte.

Otras clasificaciones ¿Por qué es necesario aprender más de un lenguaje de computación? Por que en general, se busca utilizar la herramienta más sencilla y a la vez poderosa para resolver problemas de computación. Dominando diversos lenguajes se puede seleccionar aquel que se acople de mejor manera a nuestras necesidades.

Elementos esenciales de un lenguaje de programación. Los lenguajes de programación poseen diferentes características que a continuación se muestran. Actividad: ¿Cuáles son las características y partes que tiene un lenguaje natural como el Español? ¿Qué partes y características tiene un Lenguaje de Programación de Computadoras como C?

Características Legibilidad: Un programa es legible si la estructura subyacente del algoritmo y los datos que el programa representa quedan de manifiesto al inspeccionar el texto del programa. Facilidad de Escritura: Las características sintácticas que hace que un programa sea fácil de escribir suelen hallarse en conflicto con las características que facilitan su lectura.

Características Facilidad de Verificación: Entender cada enunciado de un programa es relativamente fácil, el proceso global de crear programas correctos es en extremo difícil, por lo que se necesitan técnicas que permitan probar que el programa es matemáticamente correcto.

Características Símbolos de Operadores: Casi todos los lenguajes emplean los caracteres especiales (+) y (-) para representar las 2 operaciones aritméticas básicas. Casi todos los lenguajes adoptan alguna combinación y utilizan caracteres especiales para ciertos operadores.

Características Facilidad de Traducción: la traducción de los programas se dificulta conforme aumenta el número de construcciones sintácticas especiales. La clave para una traducción fácil es la regularidad de la estructura. Carencia de Ambigüedad: Una construcción ambigua permite dos o más interpretaciones distintas. El problema de ambigüedad surge por lo común no en la estructura de elementos individuales del programa, sino en la interacción entre diferentes estructuras.

Características Conjunto de Caracteres: Existen varios conjuntos de caracteres de uso amplio, como el conjunto ASCII, cada uno con un conjunto diferentes de caracteres especiales, además de las letras y dígitos básicos. Identificadores: La sintaxis básica para identificadores, una cadena de letras y dígitos que comienzan con una letra, es la mas usada. Las variaciones entre lenguajes se dan principalmente en la inclusión opcional de caracteres especiales como punto (.) y guión (-)

Características Palabras clave y palabras reservadas: Una palabra clave es un identificador que se usa como una parte fija de la sintaxis de un enunciado, por ejemplo “IF”. Una palabra clave es una palabra reservada y no se puede utilizar como un identificador. Casi todos los lenguajes emplean actualmente palabras reservadas con lo cual se mejora la capacidad de detección de errores de los traductores.

Características Comentarios: son mensajes que nos permiten mejorar la legibilidad de los programas sin interferir con su funcionamiento. Los comentarios pueden ser codificados de varias maneras dependiendo del lenguaje, como renglones separados en Fortran, “/*” y “*/” en C, al final de un renglón como en Ada, en un renglón (al principio o al final) con “//” como en C++, o “!” en Fortran 90.

Características Espacios en Blanco: varían ampliamente de lenguaje a lenguaje. En Fortran no son significativos, excepto en cadena de caracteres. En Snobol 4 la concatenación es por medio de un espacio en blanco y también se utiliza como separador entre elementos de un enunciado. En C se pasan por alto. Delimitadores: es un elemento sintáctico que se usa simplemente para señalar el principio o final de alguna unidad sintáctica, como un enunciado o expresión.

Características Formatos de campos libres y fijos: una sintaxis es de campo libre si los enunciados de un programa se pueden escribir en cualquier parte de un renglón o las interrupciones entre renglones. Una sintaxis de campo fijo, utiliza la posición sobre un renglón de entrada para transmitir información.

Características Expresiones: son funciones que acceden a objetos de datos en un programa y devuelven algún valor. Las expresiones son los bloques sintácticos básicos de construcción a partir de los cuales se construyen enunciados. Enunciados: constituyen el componente sintáctico más destacado en los lenguajes imperativos. Su sintaxis tiene un efecto decisivo sobre la regularidad, legibilidad y facilidad de escritura generales del lenguaje.

Traductores de lenguaje Son programas que traducen los programas fuente (escritos en lenguaje de alto nivel) a lenguaje máquina PROGRAMA FUENTE TRADUCTOR LENGUAJE MAQUINA

Los traductores se dividen en: Compiladores: Traduce los programas fuente (escritos en lenguaje de alto nivel) a lenguaje máquina. Ej. C y FORTRAN Intérpretes: Es un traductor que toma un programa fuente, lo traduce y a continuación lo ejecuta. Ej. BASIC, Smalltalk

Traducción La traducción se divide en 2 partes principales Análisis del programa fuente de entrada Síntesis del programa objeto ejecutable Un compilador básico realiza lo anterior de la manera siguiente:

Estructura de un compilador

Proceso de Compilación

Traducción, Interpretación y Compilación Ensamblador. Preprocesador. Traductor. Interprete.  Compilador.

Abstracción de los lenguajes de programación. La abstracción hace referencia al nivel que se encuentran orientados los lenguajes de programación. Los niveles de abstracción hacen referencia a que tan fácil y eficientes son los lenguajes de programación.

Introducción Los lenguajes se clasifican de diferentes maneras. Pueden dividirse en 2 categorías principales: Lenguaje de Bajo Nivel: Incluyen comandos que son específicos para una familia de microprocesadores determinados. Se requiere que un programador escriba instrucciones en lenguaje de bajo nivel para ese hardware específicamente, estas dependen del tipo de procesador, registros y direcciones de memoria.

Introducción Lenguaje de Alto Nivel Proporciona un nivel de abstracción que oculta el lenguaje ensamblador o de bajo nivel y proporciona palabras y gramática de comandos que son mas parecidos al lenguaje humano.

Introducción Lenguajes de alto nivel como Cobol, Basic, Java y C, facilitan el proceso de programación al reemplazar cadenas ininteligibles de 1´s y 0´s, o comandos de ensamblador, con comandos mas sencillos como Print y Write. Los comandos de lenguaje de alto nivel eliminan muchas líneas de código al incluir en un solo comando de alto nivel varios comandos de bajo nivel

Clasificación de los Lenguajes de Programación máquina Lenguajes de bajo nivel Lenguajes de alto nivel Son directamente inteligibles por la computadora (0 y 1) Sus instrucciones son mas sencillas de recordar, pero necesitan ser traducidas al lenguaje máquina. Sus instrucciones son muy fáciles de recordar pero necesitan traducirse a lenguaje máquina por medio de un compilador o intérprete. Ensamblador C++ VisualBasic Fortran Pascal

Ejemplo de instrucciones de suma y resta Lenguaje de alto nivel Lenguaje de bajo nivel (Ensamblador) Lenguaje máquina + ADD 100101 _ SUB 010011

Referencias Ferreira, R., Material de la Unidad 1 del Curso de Lenguajes de Programación, Instituto Tecnológico de Morelia.

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