libertad al conocimiento

1. Lenguajes de Programación
Sesión 1: Introducción a Lenguajes
FIEC01552

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Lenguajes de Programación
Los lenguajes de Programación son el corazón de
la Ciencia de la Computación.
Son herramientas que usamos no solo para
comunicarnos con las máquinas sino también con
las personas.
“el valor de un lenguaje se debe juzgar según la
forma en que afecta la producción de Software y
a la facilidad con la que puede integrarse a otras
herramientas”

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Objetivos
Adquirir habilidad de apreciar y evaluar
lenguajes, identificando sus límites y
posibilidades.
Habilidad para elegir, para diseñar, implementar
o utilizar un lenguaje.
Enfatizar la abstracción.

4. Slide  4
Contenido:
¿Por qué estudiar Lenguajes?
Historia de los Lenguajes
Paradigmas en Lenguajes
Criterios para evaluar los lenguajes de
programación
– ¿Qué hace a un Lenguaje bueno?

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Aumentar la capacidad para producir software.
– Conocer profundamente las características de los
lenguajes permite aprovechar su potencia y evitar
errores, minimizando esfuerzo

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Mejora la habilidad para desarrollar mejores
algoritmos.
– Aprendemos a elaborar los algoritmos más
eficientes en concordancia con el lenguaje que
estamos utilizando.
– Ejemplo: Recursión

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Mejora el uso de su lenguaje de programación
preferido.
– Si se entiende como se implementa cada
característica se mejora la capacidad para escribir
programas eficientes.
– Ejemplo: Orientación a Objetos (Herencia)

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Incrementar el vocabulario
– El lenguaje
• equivale a comunicación.
• es una ayuda y una limitación al pensamiento.
• permite expresar y estructurar el pensamiento
– Incrementamos la capacidad para expresar ideas

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Incrementa el conocimiento de construcciones
posibles.
– Libera la mente para poder pensar en términos del
problema y no de determinado lenguaje.
– Ejemplo: Tratar de resolver todo en termino de las
capacidades de C.

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Permite elegir mejor el lenguaje a utilizar para
cada tarea.
– Conocer las fortalezas y debilidades de los
diferentes lenguajes nos permite saber que
problema podemos resolver más fácilmente con
cada uno y por lo tanto se reduce el esfuerzo de
codificación.
• CGI de Internet vs. Programar un controlador de
dispositivo.
• calculo ADA – Fortran
• inteligencia artificial Prolog - ML

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Hace más fácil aprender nuevos lenguajes de
programación.
– Un conocimiento de la estructura de los lenguajes
de programación reduce considerablemente la curva
de aprendizaje de un lenguaje nuevo.

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¿Por qué estudiar Lenguajes?
Hace más fácil el diseño e implementación de
lenguajes.
– El programador puede convertirse en diseñador o
implementador de un lenguaje.
– O no necesariamente nuevos lenguajes de
programación, pero cuando programamos muchas
veces necesitamos crear códigos de comunicación.
– Ejemplo: Manejo de formas en Internet

13. Slide  13
Contenido:
¿Por qué estudiar Lenguajes?
Historia de los Lenguajes
Paradigmas en Lenguajes
Criterios para evaluar los lenguajes de
programación
– ¿Qué hace a un Lenguaje bueno?

14. Slide  15
ENIAC
15

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IBM 29: Oct /1964

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Historia de los Lenguajes

17. Slide  23
Contenido:
¿Por qué estudiar Lenguajes?
Historia de los Lenguajes
Paradigmas en Lenguajes
Criterios para evaluar los lenguajes de
programación
– ¿Qué hace a un Lenguaje bueno?

18. Slide  24
Paradigmas de Lenguajes
Se reconoce generalmente 4 paradigmas de
programación:
– Imperativo (Estructurado)
– Aplicativo (Funcional)
– Orientado a Objetos
– Lógico

19. Slide  25
Lenguajes Imperativos
Su objetivo es entender y definir el estado de la
máquina (conjunto de posiciones de memorias,
cada una conteniendo un valor).
Lenguajes orientados a instrucciones
El programa consiste en elaborar un conjunto de
instrucciones para que la máquina llegue a la
respuesta.
Ejemplos: C, Fortran, Pascal, Cobol
Sintaxis: S1, S2, S3, S4, …

20. Slide  26
Lenguajes Imperativos
Programación: serie de pasos (input, cálculo,
ouput).
Elementos: abstracción procedural, asignación,
loops, secuencias, condicionales.

21. Slide  27
Lenguajes Funcionales
Su objetivo es entender la función que produciría
la respuesta deseada.
Es orientada hacia la composición de funciones.
Programar consiste en construir la función que
halle la respuesta.
Ejemplos: ML, Lisp, Scheme, Haskell
Sintaxis: F1(F2(F3(x)))

22. Slide  28
Lenguajes Funcionales
Programación: colección de funciones que se
combinan en formas complejas para construir
nuevas funciones.
Elementos: alto orden, composición, recursión.

23. Slide  29
Orientados a Objetos
Su objetivo es modelar el problema con
elementos similares a los realmente presentes.
Programar significa generar objetos que
intercambian mensajes entre si para resolver un
problema.
Ejemplos: Smalltalk, C++, Java, Squeak, C#
Sintáxis: O1 ->mensaje-> O2.

24. Slide  30
Orientados a Objetos
Lenguajes imperativos que unen diseños
aplicativos con sentencias imperativas.
Sintaxis: Conjunto de objetos (clases) conteniendo
datos (concepto imperativo) y métodos (conceptos
aplicativos).
Programación: colección de objetos que
interactúan pasándose mensajes que transforman
estados.
Elementos: modelado de objetos, clases,
herencia, encapsulamiento.

25. Slide  31
Lenguajes Lógicos
Definen reglas para decidir cuando la respuesta
ha sido alcanzada.
Utiliza un conjunto de reglas para deducir los
atributos de la respuesta.
Ejemplos: Prolog
Sintaxis: Regla -> Conclusión

26. Slide  32
Contenido:
¿Por qué estudiar Lenguajes?
Historia de los Lenguajes
Paradigmas en Lenguajes
Criterios para evaluar los lenguajes de
programación
– ¿Qué hace a un Lenguaje bueno?

27. Slide  33

28. Slide  34
Facilidad de Escritura
La facilidad de escritura es la medida de cuan fácil
resulta usar un lenguaje para construir soluciones.
Simplicidad
Claridad
Ortogonalidad
Soporte de Abstracción

29. Slide  35
Facilidad de Escritura
Simplicidad
– El lenguaje debería ser lo suficientemente pequeño y simple para
ser entendido en su totalidad
• Un pequeño número de construcciones primitivas.
• Un conjunto consistente de reglas para combinarlas
(ortogonalidad).
– ¿Qué tienen de malo los lenguajes “grandes” y “complejos”?
• Contienen tantas características que muchas de ellas
nunca llegan a usarse ni a entenderse.
• La complejidad del lenguaje crece de forma no lineal
con el número de características que incorpora.

30. Slide  36
Facilidad de Escritura
Simplicidad
– Sin embargo,
• El lenguaje más usado (C++) es complejo.
• Uno de los más recomendados (Ada) es
grande y complejo.
• Java, que nació con vocación de ser simple,
tiende a hacerse más grande y complejo.

31. Slide  37
Facilidad de Escritura
Claridad
– Un programador sólo puede escribir programas fiables si
entiende con toda claridad lo que significa (implica) cada
una de las estructuras del lenguaje.
– La especificación del lenguaje y la calidad de su
documentación es absolutamente crítica en este aspecto:
• Debe evitarse cualquier ambigüedad.
• No debe ser necesario escribir y ejecutar
fragmentos de código para descubrir el
significado de una característica del lenguaje.
– .

32. Slide  38
Facilidad de Escritura
Ortogonalidad
– El efecto de la combinación de características debe
entenderse fácilmente y ser predecible.
– Proporciona un mayor grado de generalidad sin
restricciones ni casos especiales.
– Las reglas del lenguaje deben tener las mínimas
excepciones posibles.
– El usuario comprende mejor si tiene un pequeño
número de primitivas y un conjunto consistente de
reglas de combinación.

33. Slide  39
Facilidad de Escritura
Ortogonalidad
 Si es ortogonal, un lenguaje es fácil de aprender y usar.
 Por ejemplo: Asignación y Tipos
X=5
F(x)=x+3
A[y]=8

34. Slide  40
Facilidad de Escritura
Ortogonalidad
– ¿Qué tienen de malo la falta de ortogonalidad?
• Que hace imposible deducir nuevas propiedades del lenguaje de
las que ya se conocen.
• Que va en contra de la claridad.
– Ejemplos de falta de ortogonalidad:
• En Pascal todos los tipos escalares pueden leerse y escribirse,
excepto los booleanos que sólo pueden escribirse.
• En C las funciones pueden retornar “structs” pero no “arrays”
• En C los parámetros se pasan a las funciones por valor, excepto
los arrays que se pasan por referencia.

35. Slide  41
Facilidad de Escritura
Soporte de Abstracción
– La abstracción es la capacidad para definir y utilizar
estructuras y operaciones muy complicadas de forma
que la complejidad quede oculta.
– Concepto clave para manejar la complejidad.
– Abstracción de procesos y de datos.
– Principio de diseño: Ocultamiento de la información

36. Slide  42
Legibilidad
Fácil de leer a las personas (equipo)
SEMANTICA
SINTAXIS
DEFINICION
ESTRUCTURAS DE DATOS
ESTRUCTURAS DE CONTROL

37. Slide  43
Legibilidad
Semántica
– La semántica de un lenguaje especifica el significado
algorítmico de un programa y se define como un conjunto
de reglas que describen el comportamiento de ese
lenguaje en tiempo de ejecución.

38. Slide  44
Legibilidad
Sintaxis
– La sintaxis determina la forma en que se combinan los elementos del
lenguaje para construir sentencias y programas.
– Unas reglas sintácticas adecuadas son fundamentales para que los
programas sean legibles.
• Documentación y comentarios
• Elección de nombres
• Uso de constantes
• If-then-else anidados
• Separación de sentencias
• Indentación

39. Slide  45
Legibilidad
Sintaxis
– Ejemplos de una “mala” sintaxis:
• Restringir el tamaño de los identificadores.
• Uso del símbolo = para realizar asignaciones.
• Palabras reservadas con más de un significado (static
en en C).
• Uso de llaves {... ...} para delimitar bloques.

40. Slide  46
Legibilidad
Definición del lenguaje
– Precisión en la definición de la sintaxis y de la semántica
– Ambigüedad: ejemplo, M(i) puede significar un
elemento del arreglo M ó una llamada a la
función M
– Portabilidad
– Definiciones formales

41. Slide  47
Legibilidad
Estructuras de control
– Programación estructurada
Estructuras de datos
– Facilidades para expresar los datos del problema

42. Slide  48
Confiabilidad
 Correcto: cumple con las especificaciones
 Verificación de programas: probar su corrección
 Chequeo de tipos
 Robusto

43. Slide  49
Confiabilidad
Chequeo de tipos
– Chequeos estáticos y dinámicos
Robusto
– Capacidad de prevenir situaciones
– Manejo de excepciones

44. Slide  50
Mantenibilidad
Modificabilidad
Factoreo
Localidad

45. Slide  51
Mantenibilidad
Mantenible
– Modificabiliad: facilidad de introducir
cambios
– Factoreo: una sola vez y luego rehusar
– Localidad: el efecto de una característica
se restringirse a una porción local del
programa

46. Slide  52
Eficiencia
 Tiempo y Espacio
 Esfuerzo humano
 Optimizable

47. Slide  53
Contenido:
¿Por qué estudiar Lenguajes?
Historia de los Lenguajes
Paradigmas en Lenguajes
Criterios para evaluar los lenguajes de
programación
– ¿Qué hace a un Lenguaje bueno?

48. Slide  54
¿Qué hace a un lenguaje bueno?
Naturalidad de la aplicación
– La estructura del programa refleja la estructura lógica del
algoritmo.
– Cada lenguaje generalmente se especializa en un campo
de acción determinado y es más fácil resolver ciertos
problemas con él.

49. Slide  55
¿Qué hace a un lenguaje bueno?
Facilidad de verificación
– Debe proveer una manera de corroborar que el programa
efectivamente realiza su tarea.
– Una sintaxis sencilla facilita la verificación.

50. Slide  56
¿Qué hace a un lenguaje bueno?
Ambiente de programación
– Debe contar con un entorno que facilite la programación
en el lenguaje.
– Generalmente lenguajes no tan buenos, pero que tienen
un buen entorno de programación, son más usados en el
mercado.

51. Slide  57
¿Qué hace a un lenguaje bueno?
Portabilidad
– Que tan fácil se puede transportar la aplicación de la
máquina en que se desarrolló a otras máquinas donde va
a ser ejecutada.
– El mejor ejemplo de esto es programación para Internet.

52. Slide  58
¿Qué hace a un lenguaje bueno?
Costo de uso
– Costo de ejecución
– Costo de traducción
– Costo de creación, prueba y uso
– Costo de mantenimiento