Fundamentos de Programación. Introducción. Fundamentos de Programación. Página 01.0 de 24

Transcripción

1 Fundamentos de Programación. Introducción. Fundamentos de Programación. Página 01.0 de 24

2 Objetivo General del Curso Entender los fundamentos de la programación de las computadoras y resolver problemas de aplicación diseñando programas en el lenguaje estructurado C, apoyándose en metodologías para la solución de problemas. Fundamentos de Programación. Página 01.1 de 24

3 Objetivos Particulares. Conocer y entender los fundamentos de la programación de las computadoras, es decir su historia, evolución y beneficios. Entender el concepto de algoritmo. Reconocer los métodos de resolución de problemas mediante el planteamiento de algoritmos. Distinguir los diversos paradigmas de programación y poder seleccionar el uso de cada uno de ellos. Identificar la aplicación del cómputo para la solución de problemas en diferentes áreas. Conocer el lenguaje de programación C en detalle y aplicarlo a la resolución de problemas. Fundamentos de Programación. Página 01.2 de 24

4 Prerrequisitos Conocimientos generales básicos del funcionamiento y uso de las computadoras. Pensamiento lógico y analítico. Ganas de aprender a programar. Fundamentos de Programación. Página 01.3 de 24

5 Un poco de Historia Dispositivos mecánicos programables desde el siglo XII. (el autómata of Al-Jazari). El primer programa data de 1843, cuando la matemática Ada Lovelace publicó un algoritmo para calcular la secuencia de los números de Bernoulli, que podía implementarse en la Máquina Analítica de Charles Babbage. En el siglo XX (1936), máquina de Turing. A principios del siglo XX dispositivos electro-mecánicos con tarjetas perforadas. Fundamentos de Programación. Página 01.4 de 24

6 Un poco de Historia (cont.) Década de los 1950s, primeras computadoras electrónicas. Década de los 1960s, mainframes. Década de los 1970s, programación estructurada. Década de los 1980s, programación orientada a objetos. 1981, microprocesadores y aparición de la PC.. Fundamentos de Programación. Página 01.5 de 24

7 Qué es una computadora? Una computadora es una máquina diseñada para llevar a cabo una serie de operaciones especificadas en un conjunto de instruccciones llamado un programa de cómputo. El hardware de la computadora se refiere el equipo físico en sí, como el teclado, el monitor, los discos duros, los circuitos de memoria, etc. El software de la computadora se refiere a los programas que describen las instrucciones incluyendo su documentación. El software puede consistir de programas que se compran con la computadora (software preinstalado), se bajan de alguna otra computadora (servidor) o se escriben localmente. Fundamentos de Programación. Página 01.6 de 24

8 Componentes del Hardware. ROM and RAM Fundamentos de Programación. Página 01.7 de 24

9 Tipos de Software. Fundamentos de Programación. Página 01.8 de 24

10 Sistemas Operativos. El Sistema Operativo (Operating System) es el conjunto de programas que controlan la operación de la computadora. Típicamente viene integrado en el hardware. Proporciona la interfaz entre el usuario (tú) y el hardware, proporcionando un ambiente conveniente y eficiente mediante el cual se puede seleccionar y ejecutar el software aplicativo en el sistema. El componente del sistema operativo que maneja la interfaz básica entre el hardware y las aplicaciones se llama el kernel. Algunos ejemplos de sistemas operativos para computadoras de escritorio y laptops incluyen Windows, Mac OS, Unix y Linux. Para dispositivos móviles (teléfonos inteligentes, tablets, etc.) incluyen Android (basado en Linux) e IOS (basado en Mac OS). Fundamentos de Programación. Página 01.9 de 24

11 Sistemas Operativos (cont.). Los sistemas operativos también contienen una serie de programas llamados de utilería (utilities) que permiten realizar funciones como impresión de documentos, copia de archivos y listas de archivos en el sistema. La mayoría de los sistemas operativos modernos simplifican el uso de los utilities mediante las llamadas interfaces gráficas (GUIs, graphical user interfaces) que consisten de íconos y menús que pueden ser seleccionados mediante el mouse o en el caso de pantallas sensibles al tacto mediante el dedo del usuario. Fundamentos de Programación. Página de 24

12 Software Aplicativo. El software aplicativo también llamado herramientas de software consiste de programas que han sido escritos para realizar operaciones comunes, las categorías más conocidas son las siguientes: Los procesadores de palabras (word processors) como el Word de Microsoft que permiten introducir y formatear documentos de cualquier tipo. Las hojas electrónicas de cálculo (Spreadsheets) como Microsoft Excel permiten trabajar con información desplegada en tablas de dos dimensiones. Inicialmente fueron desarrolladas para aplicaciones financieras pero actualmente se usan también para resolución de problemas matemáticos. Los sistemas manejadores de bases de datos (DBMS, database managemente systems) permiten almacenar y analizar información en conjuntos muy grandes de datos perfectamente organizados. Fundamentos de Programación. Página de 24

13 Software Aplicativo (cont.). Las herramientas de cómputo matemático, como MATLAB, Mathematica y MAPLE permiten ejecutar funciones matemáticas muy complejos y graficar los resultados de los mismos. Son particularmente útiles para ingenieros y científicos. Los lenguajes de programación, son programas que permiten escribir otros programas de manera más o menos sencilla.en la actualidad existen más de 400 lenguajes de programación clasificados en generaciones. Fundamentos de Programación. Página de 24

14 Concepto de Algoritmo. En matemáticas el algoritmo se define como un conjunto finitio de pasos lógicos y ordenados conducentes a la resolución de un problema matemático. En computación se amplía un poco el concepto y se dice que el algoritmo es un procedimiento paso a paso para obtener un resultado. Los pasos del algoritmo se pueden entender como comandos u órdenes a la computadora. El resultado puede ser un valor, un conjunto de valores, un documento, una imagen o cualquier otro tipo de objeto. Fundamentos de Programación. Página de 24

15 Programa de Cómputo. Un programa de cómputo consiste de una serie de postulados que representan instrucciones a la computadora. Esta serie de postulados o instrucciones producen un resultado. En otras palabras, un programa de cómputo no es otra cosa que la implementación de un algoritmo en la computadora. Fundamentos de Programación. Página de 24

16 Lenguajes de Programación: Primera Generación. En la actualidad se habla de que históricamente existen varios tipos de programas, divididos en generaciones. Los lenguajes de la primera generación son también llamados lenguajes de máquina porque constan de una serie de instrucciones de la computadora y se escribían en código binario. Solamente los diseñadores de la computadora son capaces de escribir este tipo de programas. Fundamentos de Programación. Página de 24

17 Lenguajes de Programación: Segunda Generación. Conocidos como Lenguajes Ensambladores o lenguajes de segunda generación. Representan un avance enorme respecto a la primera generación. El programa se escribe mediante símbolos fáciles de recordar que corresponden con cada una de las instrucciones de la máquina. Un programa llamado Ensamblador traduce los símbolos y genera un programa ejecutable. Fundamentos de Programación. Página de 24

18 Lenguajes de Programación: Tercera Generación. Son lenguajes más avanzados en donde cada postulado corresponde a varias instrucciones de máquina. Se les conoce como lenguajes 3GL. Son los más populares. Existen dos tipos: Compilables. Interpretables. Ejemplos: Basic, Cobol, Fortran, Algol, C, C++, Java, Python, Ruby, Perl, etc. Fundamentos de Programación. Página de 24

19 Lenguajes de Programación: Cuarta Generación. Constituyen un refinamiento de la tercera generación. Generalmente son de propósito especial, no general. Manejo de bases de datos. Generación de reportes. Simulación matemática. Ejemplos: Focus, SQL, Clipper, DataFlex, Maple, Mathematica, etc. Fundamentos de Programación. Página de 24

20 Lenguajes de Programación: Quinta Generación. Resuelven problemas utilizando conjuntos de restricciones en vez de un algoritmo. Hacen que la computadora resuelva el problema prácticamente sin intervención humana. Se utilizan principalmente en Inteligencia Artifical. Ejemplos: Prolog, OPS5, Mercury. No han tenido el éxito esperado. Fundamentos de Programación. Página de 24

21 Proceso de Ejecución de Programas. Fundamentos de Programación. Página de 24

22 Proceso de Ejecución de Programas Compilación. Un programa escrito en un lenguaje de alto nivel (mayor a 3GL) como por ejemplo C, debe ser traducido a lenguaje de máquina para que pueda ser ejecutado. Se requiere un programa especial llamado compilador para llevar a cabo esta traducción Por ejemplo, para poder ejecutar programas escritos en C, debemos contar con un compilador de C. Existen muchos de ellos disponibles para los diferentes sistemas operativos. Al proceso de traducción del programa de alto nivel a lenguaje de máquina se le llama compilación. Fundamentos de Programación. Página de 24

23 Proceso de Ejecución de Programas Compilación (cont.). A menudo el compilador detecta errores de sintaxis en el programa (errores de compilación o "bugs") e imprime los mensajes de error correspondientes. Debemos corregir estos errores antes de poder ejecutar el programa. Cuando el compilador no detecta errores genera un programa en lenguaje de máquina que puede ser ejecutado. Al programa original escrito, por ejemplo en C, se le llama programa fuente y al generado por el compilador programa objeto. Fundamentos de Programación. Página de 24

24 Proceso de Ejecución de Programas Linking/loading Casi siempre se requiere un paso adicional para poder ejecutar finalmente el programa. Esta preparación adicional llamada linking o loading se necesita para incluir en el programa objeto instrucciones adicionales que no fueron incluidas en el proceso de compilación, como el caso de las llamadas macro-instrucciones o postulados de lectura o escritura de dispositivos externos. Normalmente cuando se ejecuta el programa se detectan otro tipo de errores llamados errores de ejecución que, desde luego, también deben ser corregidos. Fundamentos de Programación. Página de 24

25 Lenguajes Interpretables. Existen algunos lenguajes de programación (siendo el Basic el ejemplo principal) en donde no existe el proceso mencionado anteriormente. En este caso en vez de compilador se usa otro programa llamado intérprete que examina cada uno de los postulados del programa fuente, lo verifica y lo ejecuta en solo paso (no existe el programa objeto). Generalmente este tipo de programas son menos eficientes y no tan comunmente utilizados. Para distinguir los dos tipos de lenguajes, a los lenguajes "normales" se les llama lenguajes compilables y a los otros lenguajes interpretables. Fundamentos de Programación. Página de 24