Fundamentos de Programación/Programación I Anders Jonsson

Presentación del tema: "Fundamentos de Programación/Programación I Anders Jonsson"— Transcripción de la presentación:

1 Fundamentos de Programación/Programación I Anders Jonsson 2007-2008

2 2 Administración Página web: http://www.tecn.upf.es/~jonsson/fp07 (en construcción) Teoría: Miércoles 17-18:30, Aula 119 Práctica: P1 Jueves 18:40-19:25, Aula 202 P2 Jueves 19:35-20:20, Aula 202 Tutoría: Para confirmar anders.jonsson@upf.edu, Edificio França 399anders.jonsson@upf.edu

3 3 Administración Evaluación: Prácticas: 40% Controles: 20% Examen final: 40% Las prácticas se hacen en grupos de dos Después de cada dos prácticas hay un control en clase sobre el conocimiento de estas prácticas (últimos 15 minutos de teoría)

4 4 Clase de introducción 1.¿Qué es un ordenador? 2.Programas y algoritmos 3.Lenguajes de programación 4.Java

5 5 ¿Qué es un ordenador? “Un sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de procesar información a partir de un grupo de instrucciones denominado programa” Componentes principales: –Procesador (CPU: Central Processing Unit) –Memoria (RAM: Random Access Memory) Componentes auxiliares: –Disco duro –Lector CD-ROM –Teclado –Pantalla –etc.

6 6 Elementos de un ordenador Memoria Principal (RAM) Unidad de Control (CU)‏ Unidad aritmetica y logica (ALU)‏ Programa Dispositivos de entradaDispositivos de salidaDispositivos de almacenamiento de datos teclado ratón pantalla impresora disco duro lector/grabador de CD-ROM lector/grabador de disquete Procesador (CPU) (hardware)

7 7 Representación de los datos en el ordenador El único código que entiende la CPU son los bits. Los bits son representados en circuitos electrónicos que pueden estar en estado “on” (1) u “off” (0) Las instrucciones se mandan a la CPU en forma de bytes, que son palabras de 8 bits 1 byte = 8 bits 1 kilobyte = 1 024 bytes 1 megabyte = 1 024 kilobytes = 1 048 576 bytes

8 8 Representación de los datos en el ordenador Base 10: –Dígitos = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} –1111 = 1*10 3 + 1*10 2 + 1*10 1 + 1*10 0 Base 2: –Dígitos = {0, 1} –1111 = 1*2 3 + 1*2 2 + 1*2 1 + 1*2 0 = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 ¿Cuántos valores puede representar un byte? –1 byte = 8 bits (Ej: 01100101) –Cada bit puede representar 2 valores (0 y 1) –Un byte puede representar 2 8 = 256 valores

9 9 Representación de textos TEXTO: My name is Anders. ASCII: 77-121-32-110-97-109-101-32-105-115-32-65-110-100-101-114-115-46 18 bytes

10 10 Representación de imagen División de la imagen en una matriz de pixels (unidad de la imagen) Cada pixel asociado con un color 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0

11 11 Representación de sonido Discretización de la amplitud Un byte para cada valor 4 8 12 13 12 10 8…

12 12 ¿Qué es un programa? Un programa es una secuencia de instrucciones a la CPU Cada instrucción es un conjunto de bytes Ejemplos de instrucciones: –Leer un dato del teclado –Guardar un dato en la memoria –Ejecutar una operación sobre dos datos –Mostrar un dato en la pantalla –etc.

13 13 Acceso a la memoria 9 8 7 6 5 4 3 2 1 15 64 32 10 0 2 45 125 12 RAM CPU

14 14 Algoritmo Un esquema para resolver cierto tipo de problema Se puede traducir en un programa para ejecutarlo en un ordenador Pasos para la resolución de un problema con ordenador: 1.Diseño de un algoritmo 2.Codificación de un programa 3.Ejecución y validación

15 15 Algoritmo Componentes: –Entrada: datos del problema a resolver –Salida: el resultado de la resolución –Proceso: pasos a seguir para la resolución Propiedades: –Preciso: orden estricto + expresiones precisas –Definido: con la misma entrada, siempre resulta la misma salida –Finito: número finito de pasos

16 16 Algoritmo 1 Problema: Sumar dos números Solución: –Entrada: dos números –Salida: guardar la suma en la memoria y imprimirla por pantalla –Proceso: 1)Añadir los dos números 2)Guardar el resultado en la memoria 3)Imprimir el resultado por pantalla

17 17 Algoritmo 2 Problema: hacer una taza de té a la inglesa Solución: –Entrada: agua, bolsa de té, leche, tetera, taza, cuchara –Salida: una taza de té a la inglesa –Proceso: 1.Poner la bolsa de té en la taza 2.Poner el agua a hervir en la tetera 3.Verter el agua hervida en la taza 4.Añadir leche 5.Remover

18 18 Algoritmo 3 Problema: averiguar la solvencia de un cliente que ejecuta un pedido a una fábrica. Solución: –Entrada: el pedido –Salida: mensaje de aceptación o rechazo –Proceso: 1.Leer el pedido 2.Examinar la ficha del cliente 3.Si el cliente es solvente, aceptar pedido 4.En caso contrario, rechazar pedido

19 19 Lenguajes de programación Lenguajes máquina Lenguajes ensamblador Lenguajes de alto nivel: C, C++, Visual Basic, Java, Pascal, Prolog, LISP,…

20 20 Lenguajes máquina Programas son secuencias de instrucciones compuestas de bytes: –16 29 156 9 82 75 Ventajas: –La CPU entiende estos programas Desventajas: –Pensar en modo de 0’s y 1’s es muy difícil para nosotros

21 21 Lenguajes ensamblador Instrucciones compuestas de palabras cortas y números: –LOD 15 6 –LOD 16 8 –ADD 15 16 17 –JMP 10 Ventajas: –Más fácil a entender Desventajas: –Todavía bastante abstracto –Necesita traducir el código a lenguajes máquina

22 22 Lenguajes de alto nivel Diseñados para ser más parecidos a lenguaje natural Ventajas: –Mucho más fácil de dar instrucciones Desventajas: –Más complicado convertir en lenguajes máquina

23 23 Lenguajes de programación: ¿ Por qué hay tantos? ¿Cómo nacen, sobreviven y caducan? 1.Diferentes dominios de aplicación: Programación de sistemas – rapidez y acceso de bajo nivel: C Inteligencia artificial – computación simbólica: LISP, Prolog Programación científica – fórmulas matemáticas: Fortran Negocios – transacciones: COBOL Uso específico: SQL (bases de datos), Perl (manipulación de textos), JavaScript (páginas web), Pascal (formación)

24 24 Lenguajes de programación: ¿ Por qué hay tantos? ¿Cómo nacen, sobreviven y caducan? 1.Diferentes necesidades: Fiabilidad: Ada Escabilidad, paradigma orientado a objeto: C  C++ Portabilidad: Java 2.Evolución: Mejora del hardware Mejor comprensión de como reforzar criterios de legibilidad, facilidad de aprender y escribir, fiabilidad… 3.Importancia de la estandardización 4.¡Número de usuarios!

25 25 Traductores de lenguaje: intérpretes PROGRAMA FUENTE INTERPRETE EJECUCION DE LA(S)‏ INSTRUCCION(ES) INTERPRETADA(S)‏

26 26 Traductores de lenguaje: compiladores PROGRAMA FUENTE COMPILADOR ENLAZADOR (binder, linker) EJECUCION Fase de compilación Fase de ejecución OPCION 1 programa ejecutable Fase de compilación Fase de ejecución OPCION 2 programa objeto

27 27 Java Se desarrolló en los comienzos de los años 1990 La intención era crear una herramienta para escribir programas cortos y efectivos Ventajas: –Básico, fácil de entender –Portátil: el mismo código sirve para todos los sistemas operativos –Soporta interfaz gráfica de usuario (GUI) –Apropiado para programas en Internet Desventajas: –La ejecución es más lenta que algunos otros lenguajes

28 28 Java El código fuente se guarda en un archivo con extensión.java Un compilador traduce el código fuente en código de byte, y lo guarda en un archivo con extensión.class Las instrucciones son diferentes para diferentes sistemas operativos Un intérprete específico al sistema operativo interpreta el código byte para ejecutar el programa Un programa puede ser compuesto de varios archivos

29 29 La Máquina Virtual Java (JVM)‏ PROGRAMA FUENTE COMPILADOR JAVA PROGRAMA OBJETO.java.class Programa bytecode para JVM INTERPRETE (JVM) para Windows INTERPRETE (JVM) para Linux INTERPRETE (JVM) para Macintosh WINDOWS LINUX MACINTOSH

30 30 Ejecución de un programa Java HolaMundo.java HolaMundo.class javac HolaMundo.java System.class java HolaMundo SISTEMA OPERATIVO compilador Java llamar a la JVM crear el programa en un editor

31 31 Componentes de un lenguaje Sintaxis (gramática): reglas que determinan de manera estricta el vocabulario, orden y formato de las instrucciones permitidas –Errores sintácticos: el programa no compila y/o no se puede interpretar Semántica (sentido): el programa, al ejecutarlo, produce el resultado correcto que uno quiere

32 32 Errores de programación Modificar o crear un archivo.java Editar para corregir errores Compilar Ejecutar programa Depurar (debugging)‏ errores de compilación (sintaxis)‏ no hay errores errores de ejecución (semántica)‏