Fundamentos de Programación

2

Clase de introducción

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

3

¿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.

4

Elementos de un ordenador

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)

5

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

6

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

7

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

8

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

9

Representación de sonido

• Discretización de la amplitud• Un byte para cada valor

4 8 12 13 12 10 8…

10

¿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.

11

Acceso a la memoria

9

8

7

6

5

4

3

2

1

15

64

32

10

0

2

45

125

12

RAM

CPU

12

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 algoritmo2. Codificación de un programa3. Ejecución y validación

13

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

14

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 memoria3) Imprimir el resultado por pantalla

15

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

16

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 pedido2. Examinar la ficha del cliente 3. Si el cliente es solvente, aceptar pedido4. En caso contrario, rechazar pedido

17

Lenguajes de programación

• Lenguajes máquina• Lenguajes ensamblador• Lenguajes de alto nivel: C, C++, Visual Basic, Java,

Pascal, Prolog, LISP,…

18

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

19

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

20

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

21

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)

22

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!

23

Traductores de lenguaje: intérpretes

PROGRAMA FUENTE

INTERPRETE

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

24

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

25

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

26

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)