Agenda (continuación)

Transcripción

1 Agenda Plankalkul de Zuse Minimal Hardware Programming: Pseudocódigos La IBM 704 y Fortran Programación Funcional: LISP El primer paso hacia la sofisticación: ALGOL 60 Computando registros de negocios: COBOL El inicio del tiempo compartido: BASIC

2 Agenda (continuación) Todo para todos: PL/I Dos lenguajes dinámicos: APL y SNOBOL Los inicios de la abstracción de datos: SIMULA 67 Diseño ortogonal: ALGOL 68 Algunos descendientes de ALGOL Programación basada en lógica: Prolog Historia del más esfuerzo grande en diseño: Ada

3 Agenda (continuación) Programación orientada a objetos Combinando características imperativas y orientadas a objetos: C++ Un lenguaje orientado a objetos basado en un paradigma imperativo: Java Lenguajes escrípticos : JavaScript, PHP y Python Un lenguaje basado en C para el nuevo milenio: C# Lenguajes de programación híbridos basado en etiquetas

4 Genealogía de lenguaes comunes

5 Plankalkül de Zuse Nunca implementado Estructuras de datos avanzadas Punto flotante, arreglos, registros Invariantes

6 Sintaxis Plankalkül Una sentencia para asignar la expresión A[4] + 1 a A[5] A + 1 => A V 4 5 (subíndices) S 1.n 1.n (tipos de datos)

7 Mínimo Hardware para programar: Pseudocódigos Qué estaba mal con usar código máquina? Legibilidad pobre Posibilidades de modificación pobre Codificación de expresiones tediosa Deficiencias dependientes de máquina No había posibilidad para indización o manejo de punto flotante

8 Pseudocódigos: Short Code Short Code fue desarrollado por Mauchly en1949 para las computadoras BINAC Las expresiones eran codificadas, de izquierda a derecha Ejemplo de operación: abs value 1n (n+2)nd power 02 ) n (n+2)nd root 03 = 08 pause 4n if <= n 04 / 09 ( 58 print and tab

9 Pseudocódigos: Speedcoding Speedcoding fue desarrollado por Backus en 1954 para la IBM 701 Pseudo ops para funciones aritméticas y matemáticas Ramificación condicional y no condicional Auto incremento del registro para el acceso a arreglos Leeeento Solo se podían usar 700 palabras para programas de usuario

10 Pseudocódigos: Sistemas Relacionados El sistema de compilación UNIVAC Desarrollado por Grace Hopper y su grupo Pseudocódigo expandido en código máquina David J. Wheeler (Universidad de Cambridge) Desarrolló un método que reasignaba direcciones para resolver el problema de direccionamiento absoluto

11 IBM 704 y Fortran Fortran 0: 1954 no implementado Fortran I:1957 Diseñado para la nueva IBM 704, la cual tenía indización de resgistros y hardware para punto fijo Ambiente de desarrollo Las computadoras eran pequeñas y no confiables Las aplicaciones eran científicas No había metodologías de programación ni herramientas La eficiencia de máquina era lo más importante

12 Proceso de diseño de Fortran Impacto del entorno en el diseño de Fortran I No había necesidad para el almacenamiento dinámico Se necesitaba un manejo adecuado de arreglos y ciclos con conteo integrado No se necesitaban manejar cadenas, aritmética decimal ni un manejo poderoso de I/O

13 Fortran I: Revisión Primera implementación de Fortran Los nombres podían tener hasta 6 caracteres Ciclo con verificación posterior (DO) I/O Formateada Subprogramas definidos por el usuario Tres diferentes sentencias de selección (IF aritmético, <,=,>) No había sentencias de entrada (escrita) de datos

14 Fortran I: Revisión (continuación) Primera implementación de FORTRAN No tenía un proceso de compilación independiente Compilador liberado en April de 1957, después de 18 años-hombre de esfuerzo Los programas de más de 400 líneas rara vez compilaban correctamente, debido principalmente a la poca confiabilidad de la 704 El código era muy rápido Se adoptó amplia y rápidamente

15 Fortran II Distribuido en 1958 Se podía compilar independientemente Errores de Fortran I resuletos

16 Fortran IV Evolucionado durante Declaraciones de tipo explícito Sentencias de selección lógicas Estándar ANSI en 1966

17 Fortran 77 Llegó a ser un nuevo estándar en 1978 Incluía manejo de cadenas Ciclos con sentencias de control lógico Sentencia IF-THEN-ELSE

18 Fortran 90 Versión más importante desde Fortran 77 Módulos Arreglos dinámicos Punteros Recursión Sentencias CASE Verificación de tipos

19 Evaluación de Fortran Compiladores altamente optimizadores El almacenamiento y tipo de cada variable es verificado en tiempo de ejecución Cambió dramáticamente la manera en como las computadoras eran usadas Caracterizado como el lingua franca del mundo computacional

20 Programación Funcional: LISP LISt Processing language Diseñado en el MIT por McCarthy Los investigadores de IA necesitaban un lenguaje para: Procesar datos en listas (en lugar de arreglos) Realizar computación simbólica (en lugar de numérica) Sólamente dos tipos de datos: átomos y listas La sintaxis está basada en Cálculo lambda

21 Representación de Listas en LISP

22 Evaluación LISP Programación funcional pionera No hay necesidad de variables ni asignación Control vía recursión y expresiones condicionales Aún es dominante en IA COMMON LISP y Scheme son dialéctos contemporáneos de LISP ML, Miranda, y Haskell son lenguajes relacionados

23 Scheme Desarrollado en el MIT a mediados de los 1970s Pequeño Uso estensivo del ámbito estático Funciones como entidades de primera clase Sintaxis simple (y reducida), lo hace ideal para aplicaciones educativas

24 COMMON LISP Un esfuerzo para combinar características de diversos dialectos de LISP en un único lenguaje Grande y complejo

25 El primer paso hacia la sofisticación: ALGOL 60 Ambiente de desarrollo FORTRAN había (apenas) llegado para la IBM 70x Muchos otros lenguajes habían sido diseñado para máquinas específicas No había lenguajes portables; todos eran dependientes de una máquina en específico No existía un lenguaje universal para comunicar algoritmos ALGOL 60 fue el resultado del esfuerzo para diseñar un lenguaje universal

26 Proceso de diseño ACM y GAMM se reunieron por cuatro días para realizar el diseño (del 27 de Mayo al 1 de Junio de 1958) Objetivos del lenguaje Tener similitudes con la notación matemática Ser bueno para la descripción de algoritmos Ser traducible a código máquina

27 ALGOL 58 El concepto tipo fue formalizado Los nombres (names) podían ser de cualquier longitud Los arreglos podían tener cualquier número de subíndices Los parámetros estaban separados de acuerdo a su modo (in & out) Los subíndices era colocados entre corchetes Había sentencias compuestas (begin... end) El punto y coma se adoptó como separador de sentencias El operador de asignación fue :=

28 ALGOL 58: Implementación (no se implementó) se impelementaron variaciones variaciones de él (MAD, JOVIAL) Aunque inicialmente IBM estaba entusiasmado, dejo de soportarlo a mediados de 1959

29 ALGOL 60: Resumen Modificaron ALGOL 58 en una reunión de 6 días en París Características nuevas Estructura de bloques (local scope) Dos métodos para pasar parámetros Subprogramas recursivos Arreglos dinámicos de pila Aún no tenía soporte para I/O; tampoco para manejo de cadenas

30 ALGOL 60: Evaluación Éxito Fue el estándar para publicar algoritmos por 20 años Todos los lenguajes imperativos subsecuentes están basados en él Primer lenguaje independiente de máquina El primer lenguaje cuya sintaxis estaba formalmente definida (BNF)

31 ALGOL 60 Evaluación (continuación) Fracaso Nunca fue ampliamente usado, especialmente en los E.U. Razones La falta de I/O y un conjunto de caracteres extendido produjo programas no portables Demasiado flexible difícil de implementar Fortalecimiento de Fortran Descripción sintáctica formal Falta de soporte por parte de IBM

32 Computerizing Business Records: COBOL Ambiente de desarrollo UNIVAC fue el inicio para usar FLOW-MATIC USAF fue diseñado para usar AIMACO IBM estaba desarrollando COMTRAN

33 COBOL: antecedentes históricos Basado en FLOW-MATIC Características de FLOW-MATIC Nombres hasta de 12 caracteres Nombres en inglés para operadores matemáticos (inexistencia de expresiones aritméticas) Datos y código estaba completamente separado Todas las sentencias iniciaban con un verbo

34 COBOL: Proceso de diseño Primera reunión de diseño (Pentágono) - Mayo 1959 Objetivos de diseño Debía ser similar al inglés cotidiano Debía ser fácil de usar, aún si eso significaba que fuese menos poderoso Debía ampliar la base de usuarios de computadoras No debía estar sesgado por problemas de compiladores contemporáneos Los miembros del comité de diseño pertencian en su totalidad a manufactureros de computadoras y a ramas del DoD Problemas de diseño: expresiones aritméticas? subíndices? Peleas entre manufactureros

35 COBOL: Evaluaciónn Contribuciones Primera instalación de macros en un lenguaje de alto nivel Estructuras de datos jerárquicas (registros) Sentencias de selección anidadas Nombres largos (hasta 30 caracteres), con guiones División de datos separada

36 COBOL: Influencia del DoD Primer lenguaje obligatorio por DoD Hubiera fallado sin el apoyo del DoD Aún es el lenguaje más ampliamente usado para aplicaciones de negocios

37 El inicio del tiempo compartido: BASIC Diseñado por Kemeny & Kurtz en Dartmouth Objetivos de diseño: Fácil de aprender y de usar por estudiantes no científicos Debía ser placentero y amigable Tiempo de respuesta rápido para tareas El tiempo del usuario es más importante que el tiempo de máquina Dialecto popular actual: Visual BASIC El primer lenguaje ampliamente usado con tiempo compartido

38 Todo para todos: PL/I Diseñado por IBM y SHARE Situación de la computación en 1964 (punto de vista de IBM) Computación científica Computadoras IBM 1620 y 7090 FORTRAN SHARE user group Computación de negocios Computadoras IBM 1401, 7080 COBOL Grupo de usuarios GUIDE

39 PL/I: antecedentes En 1963 Los usuarios científicos comenzaron a necesitar I/O más elaborada, similar a la que cobol tenía; los usuarios de negocios necesitaban punto flotante y arreglos Parecía que se necesitaba dos tipos de computadoras, de lenguajes y de soporte-- demasiado costoso La solución obvia Construir una computadora para ambos clases de aplicaciones Diseñar un lenguaje par ambas clases de aplicaciones

40 PL/I: Proceso de diseño Diseñado en 5 meses por un comité 3 x 3 3 miembros por IBM y 3 por SHARE Concepto inicial Una extensión de Fortran IV Inicialmente llamado NPL (New Programming Language) Nombrado PL/I en 1965

41 PL/I: Evaluación PL/I contribuciones Concurrencia de primer nivel Primer lenguaje con manejo de excepciones Recursión basada en switch Primera implementación de puntero como tipo de dato puntero Preocupación Muchas nuevas características fueron diseñadas con poca profundidad Demasiado grande y complejo

42 Dos lenguajes dinámicos iniciales: APL y SNOBOL Caracterizados por ser de tipado dinámico y asignación dinámica de almacenamiento Las variables no tenían tipo Una variable adquiría su tipo cuando se le asignaba un valor El almacenamiento se asignaba a una variable cuando a esta se le asignaba un valor

43 APL: un lenguaje de programación Diseñado como un lenguaje de descripción de hardware en IBM por Ken Iverson en 1960 Altamente expresivo (muchos operadores, para ambos, escalares y arreglos de varias demensiones Los programas eran de muy difícil lectura Aún en uso; cambios mínimos

44 SNOBOL Diseñado para manipular cadenas en Bell Labs por Farber, Griswold, y Polensky Operadores poderosos para string pattern matching Más lento que lenguajes alternativos Aún en uso para ciertas tareas de procesamiento de texto

45 El inicio de la abstracción de datos: SIMULA 67 Diseñado primariamente para simulación de sistemas en Norway por Nygaard y Dahl Basado en ALGOL 60 y SIMULA I Contribuciones primarias Co-routinas un tipo de subprograma Implementado en una estructura llamada clase Las clases son las bases para la abstracción de datos Las clases son estructuras que incluyen ambos: datos locales y funcionalidad

46 Diseño ortogonal: ALGOL 68 Un desarrollo consecuente de ALGOL 60 pero no un superconjunto de dicho lenguaje Fuente de muchas nuevas ideas (a pesar que nunca alcanzó un uso generalizado) El diseño está basado en conceptos de ortogonalidad Unos cuantos conceptos de principo combinados con unos cuantos mecanismos

47 ALGOL 68: Evaluación Contribuciones Estructuras de datos definidas por el usuario Tipos de referencia Arreglos dinámicos (llamados flex arrays) Comentarios Menos usado que ALGOL 60 Tuvo fuerte influencia en lenguaes subsecuentes, especialmente, en Pascal, C y Ada.

48 Descendientes iniciales de ALGOL El lenguaje ALGOL impacto en todos los lenguajes imperativos Pascal C Modula/Modula 2 Ada Oberon C++/Java Perl (hasta cierto punto)

49 Pascal Desarrollado por Wirth (un miembro del comité de ALGOL 68) Diseñaba para enseñar programación estructurada Pequeño, simple, nada realmente nuevo El que más ha impactado en la enseñanza de programación Desde mediados de los 1970s hasta finales de los 1990s, fue el más usado para enseñar programación

50 C Diseñado para programación de sistemas(en Bell Labs por Dennis Richie) Evolución de from BCLP, B, pero también ALGOL 68 Poderoso conjunto de operadores, con una verificación deficiente de tipos Se difundió inicialmente a través de UNIX Muchas áreas de aplicación

51 Perl Relacionado con ALGOL únicamente a través de C Un lenguaje de scripting Un sript (file) contiene instruciones para ser ejecutadas Otros ejemplos: sh, awk, tcl/tk Desarrollado por Larry Wall Las variables de Perl son estaticamente tipadas e implicitamente declaradas Tres namespaces distintivos, denotados por el primer caracteres del nombre de una variable Poderoso pero algo peligroso Ampliamente usado como un lenguaje de propósito general

52 Programación basada en lógica: Prolog Desarrollado por Comerauer y Roussel (Universidad de Aix-Marseille), con ayuda de Kowalski ( Universidad de Edinburgo) Basada en lógica formal No-procedural Se puede resumir como un inteligente sistema de base de datos que utiliza un proceso de inferencia para deducir la verdad de las consultas dadas Altamente ineficiente, reducida área de aplicación

53 Historia del esfuerzo más grande de diseño: Ada Inmenso esfuerzo en diseño, involucrando a cientos de personas, mucho dinero y cerca de 8 años Requerimientos de Strawman (Abril 1975) Requerimientos de Woodman (Agosto de 1975) Requerimientos de Tinman (1976) Requerimientos de Ironman (1977) Requerimientos de Steelman (1978) Nombrada Ada por Augusta Ada Byron, conocida como la primer programadora

54 Ada: Evaluación Contribuciones Paquetes soporte para abstracción de datos Manejo de excepciones Programas genéricos Concurrencia a través de un modelo de tareas Comentarios Diseño competitivo Incluía todo lo conocido en ingeniería de software y diseño de lenguajes Los primeros compiladores eran muy complicados; el primer compilador realmente usable fue desarrollado 5 años después de que el diseño del lenguaje fuera completado

55 Ada 95 Ada 95 (inició en 1988) Soporte para OOP a través de derivación de tipos Mejores mecanismos de control para datos compartidos Nuevas características de concurrencia Bibliotecas más flexibles Su popularidad se disminuyó cuando DoD no requierió su uso debido a la popularidad de C++

56 Programación orientada a objetos: Smalltalk Desarrollada por Xerox PARC, inicialmente por Alan Kay, posteriormente por Adele Goldberg La primera implementación completa de un lenguaje orientada a objetos (datos, abstracción, herencia y dynamic type binding) Pionero en el uso de interfaces gráficas Promotor de la programación orientada a objetos

57 Combinando programación imperativa y programación orientada a objetos: C++ Desarrollada en Bell Labs por Stroustrup en 1980 Evolución de C y SIMULA 67 Facilidades para programación orientada a objetos tomada parcialmente de SIMULA 67 Provee manejo de excepciones Un lenguaje complejo y grande, en parte es debido al soporte de programación estructurada y OO Crecimiento rápido en popularidad conjuntamente con OOP Estándar ANSI aprovado en November 1997 La versión de Microsoft (liberada con.net in 2002): gestiona C++ interfaces, sin herencia múltiple

58 Lenguajes OOP relacionados Eiffel (diseñado por Bertrand Meyer ) No fue derivado directamente de ningún otro lenguaje Más pequeño y simple que C++, pero casi con todo su poder Perdió popularidad ante C++ porque muchos programadores provenían de C Delphi (Borland) Pascal + características para soportar OOP Más elegante y seguro que C++

59 Un lenguaje imperativo orientado a objetos: Java Desarrollado por Sun a principios de los 1990s C y C++ no fueron satisfactoriamente aplicados a dispositivos electrónicos empotrados Basado en C++ Significativamente simplificado (no incluía struct, union, enum, aritmética de punteros, y la mitad de las coacciones de asignamiento d e C++) Soporta sólamente OOP Tiene referencias pero no punteros Incluye soporte para applets y una forma de concurrencia

60 Java: Evaluación Elimina las características inseguras de C++ Características de concurrencia Bibliotecas para applets, GUIs y base de datos Portable: Concepto Java Virtual Machine, compiladores JIT Ampliamente usado para páginas WWWW

61 Lenguajes de Scripting para la Web JavaScript Una aventura conjunta entre Netscape y Sun Microsystems Usado para programación Web (del lado del cliente) para crear documentos dinámicos de HTML Relacionado con Java, solo por el nombre PHP PHP: Hypertext Preprocessor Usada para aplicaciones Web (del lado del servidor); produce código HTML como salida Python Un lenguaje scripting OO interpretado Verificación dinámica de tipos

62 Un lenguaje basado en C para el nuevo milenio: C# Parte de la plataforma de desarrollo.net Basado en C++, Java y Delphi Provee un lenguaje para desarrollo de software basado en componentes Todos los lenguajes.net(c#, Visual BASIC.NET, C++ administrado, J#.NET, y Jscript.NET) usan un sistema común de tipos (CTS), el cual provee una biblioteca de clases común

63 Lenguajes híbridos de Markup/Programación XSLT extensible Markup Language (XML): un lenguaje metamarkup extensible Stylesheet Language Transformation (XSTL) transforma documentos XML para ser desplegados JSP Java Server Pages: una collección de tecnologías para soportar documentos Web dinámicos servlet: un programa Java que reside en un servidor Web; las salidas del servlet es desplegada en el browser

64 Resumen Desarrollo, desarrollo del ambiente, y evaluación de un número importante de lenguajes de programación