Ing. Sonia Alexandra Pinzón Nuñez - Ing. Rocío Rodríguez Guerrero

FUNDAMENTOS DE

PROGRAMACIÓN

Objetivos

1. ¿Qué es un Computador?2.Programas y algoritmos3.Lenguajes de programación4.Java

1. ¿Qué es un Computador?2.Programas y algoritmos3.Lenguajes de programación4.Java

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¿Qué es un Computador?• “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.

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Elementos de un Computador

Memoria Principal (RAM)

Unidad de Control (CU)

Unidad aritmetica y logica (ALU)

Programa

Dispositivos de entrada Dispositivos de salida Dispositivos de almacenamiento de datosteclado

ratónpantallaimpresora disco duro

lector/grabador de CD-ROMlector/grabador de disquete

Procesador(CPU)

(hardware)

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Representación de los datos en el Computador

• 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

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Representación de los datos en el ordenador

• Base 10:– Dígitos = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

– 1111 = 1*103 + 1*102 + 1*101 + 1*100

• Base 2:– Dígitos = {0, 1}

– 1111 = 1*23 + 1*22 + 1*21 + 1*20 = 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 28 = 256 valores

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Representación de textos

TEXTO: My name is Anders.ASCII: 77-121-32-110-97-109-101-32-105-115-32-65-110-100-101-114-115-4618 bytes

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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 0 00 0 1 1 0 1 1 00 0 1 0 0 0 1 00 0 1 0 0 0 1 00 0 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0

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Representación de sonido

• Discretización de la amplitud• Un byte para cada valor

4 8 12 13 12 10 8…

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¿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.

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Acceso a la memoria

9

8

7

6

5

4

3

2

1

15

64

32

10

0

2

45

125

12

RAM

CPU

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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 Computador :

1. Diseño de un algoritmo

2. Codificación de un programa

3. Ejecución y validación

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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

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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

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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 taza2. Poner el agua a hervir en la tetera3. Verter el agua hervida en la taza 4. Añadir leche5. Remover

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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

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Lenguajes de programación

• Lenguajes máquina

• Lenguajes ensamblador

• Lenguajes de alto nivel: C, C++, Visual Basic, Java, Pascal, Prolog, LISP,…

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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

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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

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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.

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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)

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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 estandardización4. ¡Número de usuarios!

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Traductores de lenguaje: intérpretes

PROGRAMA FUENTE

INTERPRETE

EJECUCION DE LA(S)INSTRUCCION(ES) INTERPRETADA(S)

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Traductores de lenguaje: compiladores

PROGRAMA FUENTE

COMPILADOR

ENLAZADOR(binder, linker)

EJECUCION

Fase de compilación

Fase de ejecución

OPCION 1

programaejecutable

Fase de compilación

Fase de ejecución

OPCION 2

programaobjeto

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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

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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

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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

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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 programaen un editor

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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

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Errores de programación

Modificar o crear un archivo .java

Editar para corregir errores

Compilar

Ejecutar programaDepurar

(debugging)

errores de compilación (sintaxis)

no hay errores

errores de ejecución (semántica)

BIBLIOGRAFIA

• Fundamentos de Programación. Algoritmos y Estructuras. Luis Joyanes Aguilar. Editorial Mc Graw Hill.