PDF de programación - Tema 1 - Introducción a la Programación

Tema 1

Introducción a la Programación

Programación
2015-2016

Programacion – Tema 1: Introducción a la Programación

1

Agenda

 ¿Qué es programar?
 Arquitectura básica de un ordenador
 Breve introducción histórica a la programación
 Compilación vs. interpretación de programas
 Paradigmas de programación
 Programación orientada a objetos: Java
 Resumen y Referencias

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¿Qué es programar?

 Según la RAE:

 5. tr. Inform. Elaborar programas para la

resolución de problemas mediante ordenadores

 Una definición informal pero más explicativa:

 Proporcionar a un ordenador un conjunto de

datos y unas instrucciones sobre lo que se debe
hacer con esos datos con el objetivo de
resolver algún problema

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¿Qué es programar?

Objetivo: Resolver un Problema
Cómo resolverlo: Utilizando un algoritmo y los
datos del problema.
– Un algoritmo es:

• Un conjunto de instrucciones que en una determinada
secuencia permite la resolución de un problema paso a
paso.

• Una lista bien definida, ordenada y finita de operaciones

que permite hallar la solución a un problema.

– Los datos son los propios del problema y serán

manejados por el algoritmo

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Ejemplo de algoritmo

 Algoritmo para cambiar la rueda de un coche
Datos: rueda pinchada y ubicación del gato, de la rueda de
repuesto y de la llave inglesa

 PASO 1. Aflojar los tornillos de la rueda pinchada con la llave inglesa
 PASO 2. Colocar el gato mecánico en su sitio
 PASO 3. Levantar el gato hasta que la rueda pinchada pueda girar

libremente

 PASO 4. Quitar los tornillos
 PASO 5. Quitar la rueda pinchada
 PASO 6. Poner rueda de repuesto
 PASO 7. Poner los tornillos y apretarlos ligeramente
 PASO 6. Bajar el gato hasta que se pueda liberar
 PASO 7. Sacar el gato de su sitio
 PASO 8. Apretar los tornillos con la llave inglesa

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Agenda

 ¿Qué es programar?
 Arquitectura básica de un ordenador
 Breve introducción histórica a la programación
 Compilación vs. interpretación de programas
 Paradigmas de programación
 Programación orientada a objetos: Java
 Resumen y Referencias

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Arquitectura básica de un ordenador
 Hardware vs. Software
 El 99% de los ordenadores actuales tiene la

siguiente arquitectura1:

Memoria

Bus

CPU

Dispositivos

E/S

 Datos e instrucciones comparten memoria
1Denominada arquitectura de Von Neumann, aunque fue propuesta inicialmente por Eckert y Mauchly

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Características de la arquitectura

 Componentes:

 Unidad central de proceso (CPU)

 Memoria

 Se encarga fundamentalmente de ejecutar las instrucciones y

coordinar el resto de elementos

 Almacena los datos, las instrucciones y los resultados
 Clasificación: principal/secundaria, permanente/volátil, acceso

directo/secuencial

 Dispositivos de entrada/salida

 Para proporcionar los datos e instrucciones y recibir los

resultados

 Bus de datos

 Para compartir la información entre los componentes anteriores

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Ejemplo de ordenador real

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Tipos de software

 Básicamente se puede dividir en 2 tipos:

 Software de Sistema (Sistema operativo)

 Proporciona control sobre el hardware y sirve de base a las

aplicaciones

 Software de Aplicaciones

 Programas con finalidades específicas, resuelven un problema o

familia de problemas determinados

 Ofimática (procesadores de texto, hojas de cálculo…)
 Contabilidad
 Control
 Juegos
 ...

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Agenda

 ¿Qué es programar?
 Arquitectura básica de un ordenador
 Breve introducción histórica a la programación
 Compilación vs. interpretación de programas
 Paradigmas de programación
 Programación orientada a objetos: Java
 Resumen y Referencias

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Lenguaje de programación

 Programa = datos + instrucciones
 Para comunicarle al ordenador el programa se

usa un lenguaje de programación

 Los ordenadores no entienden lenguaje natural

 ¿Cómo decimos al ordenador lo que tiene que
hacer?: Escribiendo un programa en un lenguaje de
programación determinado, para implementar ese
algoritmo

 Lenguajes específicos vs. generales

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Tipos de lenguajes de programación

 Lenguaje Binario o Código Máquina

 0 y 1

 Lenguajes de Bajo Nivel

 Instrucciones básicas (mover datos, sumar…)

 Lenguajes de Alto Nivel

 Más cercanos al lenguaje natural
 … aunque tampoco demasiado

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Código Máquina

 Lenguaje Binario o Código Máquina: único

lenguaje que entiende el ordenador
 Datos e instrucciones se codifican mediante

conjuntos de 0 y 1

propio lenguaje

 El más rápido: hablamos al ordenador en su

 Muy propenso a errores, muy complicado

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Representación de datos e instrucciones
 La memoria está compuesta por bits que sólo

pueden valer 1 o 0
 Información codificada en binario
 Los bits se agrupan en bytes (8 bits)
 Cada celda de memoria contiene entre 1 y 8
bytes y almacena un dato, un resultado o una
instrucción

0
1
2
3

0 1 0 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 1 1 1
1 0 0 1 1 0 1 0
0 1 1 0 0 1 1 0

95
7
sumar
102

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Lenguajes de bajo nivel
 Se usa un traductor para convertir desde un

lenguaje textual a código máquina
 El traductor es un programa que le dice al

ordenador cómo realizar la traducción

1010

1101

Traduc-tor

Programa binario

Programa

 Nace el lenguaje ensamblador: cambiamos 0 y

1 por texto, pero sigue siendo muy poco
intuitivo
 Depende totalmente del tipo de procesador

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Lenguajes de bajo nivel

 Ejemplo de código en ensamblador

.model small
.stack
.data
Cadena1 DB 'Hola Mundo.$'
.code

programa:
mov ax, @data
mov ds, ax
mov dx, offset Cadena1
mov ah, 9
int 21h
mov ah,4ch
int 21h
end programa

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Lenguajes de alto nivel (I)
 Intentan acercar el lenguaje de programación al lenguaje

humano
 Luego el ordenador se encargará de traducir
 Ideal: poder usar lenguaje natural

 Existen más de 300 (unos 2400 con dialectos)
 Los pioneros incluían conceptos como:

 Variables: no es necesario gestionar los datos

directamente en la memoria

 Estructuras de datos complejas
 Nuevas instrucciones, distintas de las que proporciona

el ordenador

 Historia:

http://manuelpereiragonzalez.blogspot.com/2009/09/historia-de-la-informatica-los.html

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La evolución de forma gráfica

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Uso de algunos lenguajes

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Jerarquía de los programadores

Quién se considera
superior a quién

http://www.hermann-uwe.de/files/images/programmer_hierarchy.png

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Compilación e interpretación

 La traducción desde un lenguaje de programación

a binario se puede hacer de dos formas:
 Todo a la vez: compilador

 Ejecución más rápida

 Instrucción a instrucción: intérprete

 Ejecuta aunque haya errores en el código
 Permite cambios “en caliente”

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Compilación

http://xkcd.com/303/

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 Programación orientada a objetos: Java
 Resumen y Referencias

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Paradigmas de programación

 Tres formas principales de darle las instrucciones al
ordenador:
 Programación imperativa (Java, C, C++, Python)
 Programación funcional (Lisp, Haskell, Erlang,F#)

 Se describen los pasos necesarios para solucionar el problema

 Las instrucciones se dan mediante funciones “matemáticas”

que transforman los datos.

 Programación lógica (Prolog)

 Se describe el problema pero no se dan instrucciones: se

resuelve mediante inferencia lógica.
 Ninguno es siempre mejor que otro
 Muchos lenguajes son mixtos

(ver http://www.info.ucl.ac.be/~pvr/paradigmsDIAGRAMeng.pdf)

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Paradigmas de programación

Java – Factorial.java
public class Factorial {

public static double factorial(int n) {
int f = 1;
for(int i= 2; i< = n; i+ + )
f *= i;
return f;
}
public static void m ain(String [] args) {
factorial(42);
}

}

Haskell – fac.hs
fac 0 = 1 fac n = n * fac (n-1)
m ain = print (fac 42)

Prolog - factorial.hs
factorial(0,1).
factorial(N,F) :-
N > 0,
N 1 is N -1,
factorial(N1,F1),
F is N * F1.
?- factorial(42,X).

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 Paradigmas de prog