Fundamentos de la programación

Transcripción

1 FacultaddeInformática UniversidadComplutense Apuntesdeclasedelaasignatura Fundamentosdelaprogramación 1ºcurso GradoenIngenieríaenInformática GradoenIngenieríadelSoftware GradoenIngenieríadeComputadores LuisHernándeYáñe (ConcontribucionesdePabloMorenoGeryCarlosCervigónRückauer) LicenciaCreativeCommons: Reconocimiento,NocomercialyCompartirigual.

2 Estapublicacióncontienelosapuntesdeclasedelaasignatura Fundamentosdelaprogramación,asignaturade1ºcursodelosgrados queseimpartenenlafacultaddeinformáticadelaucm. Durantelosdosprimeroscursosenlosquesehaimpartidolaasignatura, estematerialhasidosometidoacontinuasrevisionesycontribuciones porpartedelosprofesoresquehanimpartidolosdistintosgrupos delaasignatura.aunqueeltrabajohaquedadobastanteconsolidado, estoysegurodequetodavíacontienemuchaserratas.siencuentrasalguna, nodudes,porfavor,enhacérmelosaberyconseguirasí quelasiguienteversiónestémejordepurada. Quieroagradeceratodoslosprofesoresquehanimpartidolaasignatura sucontribucióneneldesarrollodelmaterial,destacandoespecialmente lalabordepablomorenogerycarloscervigónrückauer. LuisHernándeYáñe ProfesordelaFacultaddeInformáticadelaUCM

3 Fundamentosdelaprogramaciónde 1 ernándeyáñe LuisH Informática,computadorasyprogramación 2 Lenguajemáquinaylenguajeensamblador 12 Lenguajesdeprogramacióndealtonivel 15 ElSistemaOperativo 18 Unpocodehistoria 19 Programainformático 25 EllenguajedeprogramaciónC++ 26 LaIngenieríadelSoftware 28 Loslenguajesdeprogramación 30 Ejercicios 35 UnprimerprogramaenC++ 37 Herramientasdedesarrollo 40 Compilación,enlaceyejecución 41 Másherramientasdedesarrollo 42 UnprimerprogramaenC++:ejecución 44 C++:UnmejorC 45 Referenciasbibliográficas 46 Página 1

4 EslaInformáticaunaciencia? Unadisciplinadeingeniería? Osimplementeunatecnología,unainvención,unproveedor tecnología, invención, proveedor dedispositivosinformáticos? Cuáleselfundamentointelectual deladisciplina? Esalgopasajeroosediluiráenunageneración? Informática TaskForceontheCoreofComputerScience ernándeyáñe LuisH DiccionariodelaR.A.E. DiccionariodelaR.A.E. Página 2 Ordenador? Computador? Computadora? Computadora Milesdemillonesdecálculosporsegundo! ernándeyáñe LuisH Página 3

5 Lascomputadorashoyestánentodaspartes ConmúltiplesformasdistintasdeunPC! LuisHernándeYáñe Página 4 Programacióndecomputadoras Programa resolverunproblema! ernándeyáñe LuisH Hardware Software Página 5

6 ernándeyáñe LuisH ParqueJurásico Página 6 Esquemageneral Memoria temporal Dispositivos deentrada C.P.U. UnidadCentraldeProceso CentralProcessorUnit Dispositivos desalida ernándeyáñe Teclado Ratón Escáner Táctil Almacenamiento permanente Monitor Impresora Altavo LuisH Página 7

7 LaarquitecturadeVonNeumann DispositivosdeE/S C.P.U.(Procesador) UnaALUde2bits(Wikipedia) A.L.U. UnidadAritméticoLógica Memoria ernándeyáñe LuisH UnidaddeControl Página 8 UnidadCentraldeProceso(CPU) CPU(Procesador) ALU(UnidadAritmético AritméticoLógica) Registrosde8/16/32/64bits UnidaddeControl de RegistroA Registro1 Registro2 Contadordeprograma RegistroB RegistroC Instrucción RegistroD RegistroE RegistroR ernándeyáñe LuisH Busdedatos datos Página 9

8 Lamemoria Memoria Cadaceldatiene unadirecciónasociada. Celdasde8/16/32/64bits Informaciónvolátil. ernándeyáñe Bus de datos Dirección 1Bit=0/1 1Byte=8bits=1carácter/nº(0º(0255) 1Kilobyte(KB)=1024Bytes 1Megabyte(MB)=1024KB 1Gigabyte(GB)=1024MB 1Terabyte(TB)=1024GB 1Petabyte(PB)=1024TB 2 10 =1024 LuisH Página 10 Losprocesadorestrabajanconcerosyunos Byte ernándeyáñe LuisH Instrucción Significado A02F Accederalaposicióndememoria2F 3E01 Copiareldatoenelregistro1delaALU A030 Accederalaposicióndememoria30 3E02 Copiareldatoenelregistro2delaALU en registro de la 1D Sumar B331 Guardarelresultadoenmemoria(31) Página 11

9 CPU(Procesador) Memoria ALU UC C.P A0 02 2F 03 3E D 2E 2F Inst. 05 A Dir. 07 3E D 0A B3 0B Programa enmemoria ernándeyáñe LuisH Busdedatos datos Página 12 LuisHernándeYáñe Página 13

10 ernándeyáñe LuisH A0 READ3E REG1D ADD READ2F REG01 READ30 REG02 ADD WRITE31 Códigofuente (lenguajeensamblador) Programaensamblador Códigoobjeto objeto (lenguajemáquina) Página 14 resultado=dato1+dato2; dato1 dato2; LuisHernándeYáñe Página 15

11 Traducción Traducción Códigofuente Códigofuente #include<iostream> #include<iostream> usingnamespacestd; usingnamespacestd; int main() int main() C il d C il d intmain() intmain() { cout<<"holamundo!"<<endl; cout<<"holamundo!"<<endl; return0; return0; } Compilador Compilador Códi Códi Códigoobjeto Códigoobjeto Enlaador Enlaador Código Código objetode objetode biblioteca biblioteca ernándeyáñe ernándeyáñe Programa Programa ejecutable ejecutable Paraunaarquitecturaconcreta Paraunaarquitecturaconcreta yunsistemaoperativoconcreto yunsistemaoperativoconcreto LuisH LuisH Página Página Genealogíadelenguajes Genealogíadelenguajes Versiones/Estándares Versiones/Estándares Prolog Prolog Prolog Prolog Prolog Prolog Prolog Prolog C# C# C# C# C# C# Java Java Java Java Java Java C++ C++ C++ C++ C++ C++ PL/I PL/I PL/I PL/I PL/I PL/I COBOL COBOL COBOL COBOL FORTRAN FORTRAN FORTRAN FORTRAN Python Python Python Python Python Python Modula Modula Modula Modula Modula Modula C# C# C# C# C# C# C C C Pascal Pascal Pascal Pascal Pascal Pascal CPL CPL CPL CPL CPL CPL ALGOL ALGOL ALGOL ALGOL ALGOL ALGOL FORTRAN FORTRAN FORTRAN FORTRAN BASIC BASIC BASIC BASIC BASIC BASIC Eiffel Eiffel Eiffel Eiffel Eiffel Eiffel Modula Modula Modula Modula Modula Modula Ada Ada Ada Ada Ada Ada Pascal Pascal Pascal Pascal Pascal Pascal ALGOL ALGOL ALGOL ALGOL ALGOL ALGOL Ruby Ruby Ruby Ruby Ruby Ruby Fuente: Fuente: Fuente: Fuente: Smalltalk Smalltalk Smalltalk Smalltalk Smalltalk Smalltalk Simula Simula Simula Simula Simula Simula ernándeyáñe ernándeyáñe Logo Logo Logo Logo Logo Logo Haskell Haskell Haskell Haskell Scheme Scheme Scheme Scheme Scheme Scheme Lisp Lisp Lisp Lisp LuisH LuisH Página Página 17 17

12 ernándeyáñe LuisH Funcionalidadbásicadelacomputadora Página 18 prehistoria LaPascalina (Wikipedia) LadyAdaLovelaceLovelace esconsiderada laprimera programadora. ernándeyáñe LuisH ÁlgebradeBoole Página 19

13 ernándeyáñe LuisH heedmane.files.wordpress.com ENIAC(Wikipedia) IBM360(Wikipedia) Página 20 ernándeyáñe LuisH disquete Creeper Creeper IntelCorp.(Wikipedia) Appel Appel II(Wikipedia) Página 21

14 ernándeyáñe LuisH Pacman Pacman World Wide Web IBMPC(Wikipedia) Linux Página 22 LuisHernándeYáñe Página 23

15 ernándeyáñe LuisH Página 24 Quéesprogramar? Decirleauntontomuy t rápidoexactamente t t loquetienequehacer. Nohayqueolvidarsedecomprobarquefunciona! Entrada Programa Salida ernándeyáñe LuisH Página 25

16 EllenguajeC++ #include<iostream> usingnamespacestd; std; HolaMundo! int main() { cout<<"holamundo!"<<endl;//muestraholamundo! ernándeyáñe LuisH } return 0; Página 26 LuisHernándeYáñe Página 27

17 Laprogramaciónessólounaetapadelprocesodedesarrollo. Planificación Análisis Diseño Programación ernándeyáñe LuisH Pruebaydepuración d Mantenimiento e to Página 28 Casa Software Quiero 3 habitaciones, 2 baños, garaje,... Análisis Qué tiene que hacer exactamente el software? Planos, diseño circuito eléctrico y de agua,... Diseño Cómo vamos a organiar el software? Qué hará cada parte? Se construye la casa. Programación Se construye el software. Se comprueba la solide de la estructura, el funcionamiento de las instalaciones, el acabado,... Prueba Ponemos a prueba nuestro software, incluso en situaciones límite. ernándeyáñe Algunas reformas: se cierra la terraa, se instala aire acondicionado,... Mantenimiento Pequeñas modificaciones o correcciones, actualiaciones, etc... LuisH Página 29

18 ernándeyáñe LuisH Elementosdeunlenguaje Directiva #include<iostream> usingnamespacestd; std; Subprograma int main() { Comentario Instrucción Dato cout<<" HolaMundo!" " HolaMundo!"<<endl; <<endl;//muestraholamundo! Instrucción } return 0; Dato Página 30 Sintaxisysemántica LuisHernándeYáñe Página 31

19 Especificacióndelasintaxis Backus Backus BackusNaur NaurForm Form Form ernándeyáñe LuisH BNF <numeroentero>::=<signoopcional><secuenciadedígitos> entero> <signo opcional><secuencia dígitos> <signoopcional>::=+ <nada> <nada> <secuenciadedígitos>::=<dígito> <dígito><secuenciadedígitos> <dígito>::= <nada>::= significa ó Página 32 BackusNaurForm <numeroentero>::=<signoopcional><secuenciadedígitos> g <signoopcional>::=+ <nada> <nada> <secuenciadedígitos>::=<dígito> <dígito><secuenciadedígitos> <dígito>::= <nada>::= ernándeyáñe LuisH +23 <numeroentero>::=<signoopcional><secuenciadedígitos> ::= +<secuenciadedígitos>:: dígitos> ::= +<dígito><secuenciadedígitos> de dígitos> ::=+2<secuenciadedígitos>::=:=+2<dígito>::= <numeroentero>::=<signoopcional><secuenciadedígitos> ::=<secuenciadedígitos>::=<dígito><secuenciadedígitos> dí i dí i i d dí i ::=1<secuenciadedígitos>::=:=1<dígito><secuenciadedígitos><dígito><secuenciadedígitos> ::=13<secuenciadedígitos>::=:=13<dígito><secuenciadedígitos> ::= <secuencia secuenciadedígitos dígitos> :: ::= <dígito> :: ::= <numeroentero>::=<signoopcional><secuenciadedígitos> ::=<secuenciadedígitos>::=<dígito><secuenciadedígitos> ::=1<secuenciadedígitos>::=1 <secuenciadedígitos>::=error dí i ( noes<dígito>) Página 33

20 Diagramasdesintaxis ernándeyáñe ? 1 LuisH Página 34 NotaciónBNF <identificador>::=<c><m><resto> <resto>::=<c> <c><resto> t <c>::=<n> <m> <n>::= <m>::=a B C LuisHernándeYáñe 1AB ABAc B Página 35

21 Diagramassintácticos Programa Cabecera Bloque. Cabecera PROGRAM Identificador ( Identificador ) ;, Expresiónsimple + Término ernándeyáñe LuisH Término + or Página 36 HolaMundo! #include<iostream> usingnamespacestd; std; int main() //main()esdondeempiealaejecución empiea ejecución { cout<<"holamundo!"<<endl;//mostrarholamundo! return 0; } ernándeyáñe LuisH Página 37

22 Análisisdelprograma Directiva Instrucción Tipo #include<iostream> usingnamespacestd; std; Palabrasreservadas Biblioteca Espaciodenombres ernándeyáñe LuisH igo Bloq quedecód Declaración Instrucción Instrucción int main() { } Variable Cadenadecaracteres Cabeceradelafunción Constante cout<<"holamundo!" <<endl; Operador return0; Número Datosliterales Operador Lasinstruccionesterminanen; i i Cuerpodelafunción Página 38 HolaMundo! cout<< "Hola HolaMundo! Mundo!" <<endl ernándeyáñe LuisH Elestiloimporta! Página 39

23 Editor Herramientasdedesarrollo LuisHernándeYáñe Página 40 hola.cpp (códigofuente) hola.obj obj (códigoobjeto) Códigoobjetode labibliotecaiostream iostream HolaMundo! hola.exe (ejecutable) ernándeyáñe LuisH Página 41

24 Compilador Herramientasdedesarrollo LuisHernándeYáñe Página 42 Entornosdedesarrollo Herramientasdedesarrollo LuisHernándeYáñe Página 43

25 Quéhaceelprograma? main() main() ernándeyáñe LuisH Inicio cout<<"holamundo!" <<endl; return0; Fin HolaMundo! 0 Pantalla(cout) HolaMundo! Página 44 ernándeyáñe LuisH LabasedeC++:EllenguajeC Página 45

26 C++:An Introduction to Computing Programming.Principles andpractice UsingC++ LuisHernándeYáñe Página 46 LicenciaCC(CreativeCreative Commons) ernándeyáñe LuisH Attribution Noncommercial Sharealike Página 47