Revisión de 20:31 29 mar 2012

Conceptos básicos en la programación

Objetivos

Analizar brevemente los elementos que internvienen en un programa de alto nivel Englobar el lenguaje de programación orientado a objetos dentro de los diferentes paradigmas de programación Realizar una aproximación a la programación orientada a objetos.

Algunas conceptos previas

• Tipo de dato conjunto de valores para los cuales hay definidos una serie de operaciones
• Variable posición de menoria o registro identificado con un nombre (identificador)cuyo contenido va a almacenar un valor de un determinado tipo que puede ser modificado durante la ejecución de un programa
• Constante poscición de memoria o registro identificado con un nombre cuyo valor no puede ser modificado durante la ejecución de un programa
• Instruccion operacción que indica al procesador la acción que tiene que realizar, siendo ésta una de las características del procesador su set de instrucciones
• Estructura de control Establecen el flujo de ejecución de un programa. Es decir las instrucciones se va a establecer dentro del programa. Un programa visto como un conjunto de instrucciones deberá tener unas determinadas estructuras de control que me permitan establecer el flujo de ejecución del mismo. En mayo de 1.966, dos matemáticos 'Bôhm y Jacopini' demostraron que un programa que algorítmicamente tuviera solución puede ser escrito utilizando solamente tres tipos de estructuras de control
• Sentencias o estructuras de control:

1. Sentencias secuenciales
2. Sentencias iterativas o repetitivas
3. Sentencias selectivas

Estructras de control

Estructura secuencial

Consiste en poner una instrucción detrás de otras. El orden de ejecución es secuncial y en orden (Excepción a esta regla los procesadores fuera de orden e instrucciones independientes).

Instrucciones secuenciales

1. Inicio/fin
2. declaracion
3. asignacion
4. leer/escribir)

Instrucción inicio/fin de bloque

Un programa es un bloque de instrucciones que tiene un inicio y un fin. Dentro de este bloque puede haber muchos bloques. Siempre cada bloque empezará y terminará con una instrucción de inicio /fin bloque respectivamente

programa MiPrograma
inicio
  bloque_dentro_de_mi_programa
  inicio
    instruciones
  fin
  ...
  instrucciones
fin

En java el bloque inicio y fin está especificado con los caracteres { y } respectivamente

void cabecera_de_un_bloque_principal()
{
  void otro_bloque_B()
  { 
    //instricciones_bloque_B
  }
  //instrucciones del bloque princial
}

Muy importante es la indentación es decir que todas las instrucciones de un determinado bloque vayan indentadas a un mismo nivel, con el mismo margen. Cada nuevo nivel de bloque aumento la sangría o margen. Si cierro el bloque vuelvo a niveles anteriores.

(: Algunos lenguajes como Python usan directamente la indentación como inidicador de inicio/fin de bloque)

Instrucción de declaración

Sirve para declarar elementos dentro del programa En un programa se pueden declarar

1. variables
2. constantes
3. subprogramas (funciones, procedimientos. En terminología OO métodos)

• En este apartado hay que saber que depende del lenguaje de programacion.
• En función del lenguaje de programación, las variables deben de ser declaradas antes de usarlas (lenguajes fuertemente tipados). Existen otros lenguajes, que si bien los valores con los que trabaja siempre tienen un tipo, este no ha de ser declarado antes de utilizarlo, si no que implícitamete es declarada la primera vez que se utiliza.

La forma de realizar una declaración de variable será

tipo_variables identificador_variable

Necesito declarar el tipo para saber cuanto espacio de memoria debo reservar para almacer el valor de la variable. por ejemplo en un entero puede ser que necesite 2 bytes, pero en un float 8 bytes

identificador_constante = valor

Respecto a los tipos de variable, en otro apartado realizaremos una clasificación más estricta, pero de momento podemos considear

entero o int
cadena_caracteres o String
real o float
booano o boolean

Identificador es un nombre que identifica a la variable.Existen reglas para crear los identificadores y éstas dependen del lenguaje para el que estemos escribiendo código. Por ejemplo en PHP tienen que empezar por $ En java los identificadores siguen la siguiente expresión regular

[a..zA..Z][a..zA..Z|0..9|_]*

Veamos ejemplos de declaración de variables

//Declaramos tres variables (edad, nombre, raiz) de los tipos que precede (entero, string o cadena de caracteres y real o float)
int edad;
String nombre;
float raiz;

Ejemplos de declaración de constantes En principio en la constante no necesito saber el tipo con lo que en muchos lenguajes directamente uso identificador y valor

constante IVA = 3.14;
constante MESES = 12;

En java sí que necesito el tipo, ya que no tengo por qué inicializar la constante en el momento de su definición sino en cualquier momento. Eso si, una vez inicializada ya no puedo modificar su valor (como buena constante que es)

//Defino una constante
{
final float IVA = 3.14;
fina int MESES = 12;
final float pi = 3.1416;
// … mas instrucciones
}

Definición de subprogramas. Este es un apartado muy importante que trataremos de manera independiente. Sabemos que puedo escribir un subprograma con una parte del código que semánticamente está muy unido y/o se repite varias veces en a lo largo del programa. sintácticamente un subprograma tiene la siguiente estructura

tipo_valor_retorno idnetificador_subprograma(lista de parámetros)

En java como C todos los subprogramas son funciones. Existen otros lenguajes como pascal donde si ese subprograma va a devolver un valor es una función, pero si no es un procedimiento. En java como en C, si un subprograma no devuelve nada, en el tipo retorno se pone void

//Defino un método ''subprograma'' para que calcule la edad a partir de la fecha de nacimiento
//Observamos que devuelve un entero 
int calculaEdad(Date fnac)
{
Date fecha = new Date();
int edad;
edad = fnac-fecha;
return edad;
}

instrucción de asignación

Consiste en asignar un valor a una variable

a = valor

La parte de la izquierda siempre será una variable posición de memoria donde almacenaré el valor valor se puede expresar de diferentes maneras:

• literal Directamente aporto el valor, constante o identificador de variable que directamente me da el valor.
• expresión ==> es un predicado con operadores que es evaluado y de su evaluación obtengo un valor. En función de los operadores las expresiones serán de diferente tipo
  • expresiones booleanas o lógicas( operador booleano AND, OR, NOT). Su evaluación me da un valor booleano (VEDAD o FALSO)
  • expresiones aritméticas operadores (+,-,*,/,MOD,) (SU EVALUACIÓN ME DA UN NÚMERO)
  • expresiones de comparación (=,>,<,>=,<=,!=) (Su evaluación me dá un valor booleano VERDAD o FALSO)
• Función o método que retorna dicho valor: Es un bloque de ejecución independiente que o bien lo escribo yo en otra parte de este bloque o bien ya está disponibles en el conjunto de funciones o bilbiotecas o API que el entorno me ofrece para utilizar directamente. Por ejemplo antes hemos escrito el método calculaEdad...

Instrucciones de leer/escribir

En realidad aquí depende de los lenguajes, algunos como Pascal y Modula tiene dentro del lenguaje una instrucción para visualizar un texto por la pantalla y otra para leerlo del teclado y asignárselo a una variable. Otros (la mayoría), como Java, C, python,... esta funcionalidad nos la brinda una función de una biblioteca que previamente debe ser cargada. Otros como PHP tienen ambas cosas echo (parte del lenguaje), print función del sistema, ambas para visualizar caracteres por pantalla. En general con cualquier lenguaje podremos:

visualizar(”cadena de caracteres , valor de variable” + variable+”expresion)

y para leer un valor que el usuario introduzca por el teclado y almacenarlo en una variable

leer(variable);

Un Ejemplo algoritmicamente quedaría

void MiPrograma
principio
 visualizar (“Introduce tu edad”);
 leer edad;
 visualizar (“Tu edad es de”+ edad);
fin

En java como veremos realizan esta acción los siguientes que se exponen a continuacion. La lectura de datos del teclado es un poco más compleja de entender pero podrímaos ver

void main{
     Scanner linea = new Scanner(System.in);
     System.out.println(“Introduce tu edad”);
     edad = linea.getInt();
     System.out.println(“Tu edad es de “+edad);
}

Estructuras Selectivas

Las instrucciones que introducen las estructuras selectivas permiten ejecutar unas u otras instrucciones en función de que ocurra una situación o no ocurra. La sintaxis de las instrucciones selectivas son

si (condicion) entonces
 bloque
fin_si

De nuevo condición es una expresión booleana que tras evaluarse obtenemos un valor verdadero o falso. alternativamente a esta estructura de control tenemos el sino

si (condicion) entonces
 bloque_1
si_no
 bloque_2
fin_si

y también cabe la posibilidad de incluir varios sino_si

si (condicion) entonces
 bloque_1
sino_si (condicion_2)
 bloque_2
sino_si (condicion_3)
 bloque_3
fin_si

Por ejemplo vamos a suponer que queremos ver en función de la edad si alguien es niño(0..11) adolescente(12-16), joven(17.. 29) adulto(30-65) o mayor 66..

programa di_situacion_edad
inicio
  int edad
  visualizar 'dime tu edad'
  leer (edad);
  si (edad<=11) entonces
     visualizar 'Que bien, eres un niño');
  sino_si(edad <= 16) entonces
     visualizar 'No te enfades demasiado, Ya eres un adolencente');
  sino_si(edad <= 29) entonces
     visualizar 'Ahora eres un joven lábrate el futuro');
  sino_si(edad <= 65) entonces
     visualizar 'Ya eres todo un adulto');
  sino_si(edad >65) entonces
     visualizar 'Eres mayor, !Cuantas cosas has hecho!, Disfruta de la vida');
  fin_si
fin

En este caso las estructuras de control tienden a complicarse en especial en leguajes como java o c donde el sino_si no es en realidad mas que otro si con su inicio y fin de bloque correspondiente.

Alternativa a la estructura de control si

Si lo que estamos analizando tiene dos situaciones la estructura de control si vista anteriormente es muy cómoda Pero cuando tenemos varias situaciones como es el caso anterior, la edad que estamos analizando tiene 4 posibles sitiaciones, puede ser muy complejo gestionarlo con el si, para esta situaciones esta la estructura de control caso u opcion o con tiene diferentes afecciones

caso variable
 caso: valor1
      bloque1
 caso: valor2
     bloque2
 caso: valor3
     bloque3
 caso: valor4
     bloque4
 defecto:
     bloque_otro_caso
fin_caso

De modo que el caso anterior nos quedaría.

programa di_situacion_edad
inicio
  int edad
  visualizar 'dime tu edad'
  leer (edad);
  caso edad
    caso <=11
        visualizar 'Que bien, eres un niño');
   caso <= 16) entonces
     visualizar 'No te enfades demasiado, Ya eres un adolencente');
   caso <= 29) entonces
     visualizar 'Ahora eres un joven lábrate el futuro');
   caso <= 65) entonces
     visualizar 'Ya eres todo un adulto');
  defecto 
     visualizar 'Eres mayor, !Cuantas cosas has hecho!, Disfruta de la vida');
  fin_caso
fin

Este ejemplo no se aprecia la utilidad y ventaja de usar el case en casos donde hay varias posibles situaciones, no obstante a lo largo del curso seguro que lo experimentamos.

Estructuras Iterativas o repetitivas

Este tipo de estructuras permiten repetir un bloque de ejecución controlado por una determinada condición Mientras se produzca la condición repito el bloque de control. La condición es una expresión booleana (Se evalúa y me da cierto o falso) algorítmicamente sería

mientras (condición) hacer
 bloque_instrucciones
fin_mientras

Reglas de oro para realizar bucles

En condición normalmente evaluamos alguna/s variables. Debemos tener en cuenta tres reglas de oro para los bucles

1. inicializar la variable de control

Si realizo la comparación y no he inicializado la variable nunca entraré dentro del cueropo del bucle

programa Error_mientras_1
inicio
caracter seguir
mientras seguir='s' hacer
  visualizar 'dime tu edad'
  Leer (edad);
  visualizar ' te faltan '+(65-edad)+'años para jubilarte';
  visualizar 'quieres seguir'
  leer (seguir);
fin_mientras

como vemos en este caso nunca entrare al bloque

1. actualizar dentro del bucle la variable de control

Si entro en el cuerpo del bucle y no actualizo la variable de control nunca saldré del bucle

programa Error_mientras_2
inicio
int veces;
veces = 1
mientras veces < 10 hacer
  visualizar 'dime tu edad'
  Leer (edad);
  visualizar ' te faltan '+(65-edad)+'años para jubilarte';
fin_mientras

En este caso nunca saldría del bucle produciéndose una situación de bucle infinito

1. realizar correctamente la condicion

consite en tener cuidado con la condición <, <=... por ejemplo si quiero visualizar la tabla de multiplicar normal 2*1... 2*10

programa Error_mientras_3
inicio
int veces;
int tabla;
veces = 1
visualizar 'dime un número para sacar su tabla de multiplicar'
Leer (tabla);
mientras veces < 10 hacer
  visualizar (tabla +'*'+ veces +'='+tabla*veces);
  veces = veces+1;
fin_mientras

Observamos que imprimiría si introducimos el 2

2*1=2 2*2=4,.. 2*9=18

y nos faltaría el 2*10 por que la condición no debería de ser < estricto sino <= Es cierte que de todos este es el error menos malo, pero dependiendo de situaciones puede ser incluso peor que los anteriores, ya que aparentemente tu programa funciona bien, pero el valor que te retorna es incorrecto :(

tipos de bucles

En realidad cualquier situación iterativa se puede hacer con la estructura mientras vista anteriormente. pero existen situaciones en las que ya sabemos de antemano antes de ejecutar el bucle cuantas veces lo vamos a hacer.

1. Bucle para

Para esta situaciones esta la estructura de control para que a continuación exponemos como en el caso anterior con la tabla de multiplicar

programa Iteracion_Para
inicio
int veces;
int tabla;
visualizar 'dime un número para sacar su tabla de multiplicar'
Leer (tabla);
para veces = 1 hasta veces = 10 hacer
  visualizar (tabla +'*'+ veces +'='+tabla*veces);
fin_para

Como vemos en este caso no tengo que inicializar la variable antes del bucle ni actualizarla dentro La inicialización se hace en la cabecera La actualización es transparente al programador (la realiza el cuerpo del bucle) El número de veces puede ser una variable, no ha de ser conocido en tiempo de compilación. Por ejemplo el siguiente bucle calcula el sumatorio de n números (desde el 1 hasta n: 1+2+3+4+...)

programa Iteracion_para_2
inicio
  int numNumeros;
  int numero;
  int total = 0;
  visualizar 'dime hasta que número quieres sumar'
  Leer (numNumeros);
  para numero = 1 hasta numero = numNumeros hacer
       total=total+numero
  fin_para
  visualizar 'el sumatorio desde 1 hasta'+numNumeros+'es'+total
fin

1. Bucle hacer

Hay situaciones en las que sé de antemano que por lo menos una vez sí que se va a ejecutar el cuerpo del bucle. En estos casos hacer la primera vez una comparación es innecesario. Para ahorrar esta instrucción, se desarrollo la estructura de control hacer ... hasta que, en la cual la condición de evaluación del bucle se hacer al final del cuerpo del bucle. Supongamos que le programa quiere visualziar los años para jubilarse de 1 o varias personas.

programa Iteracion_hacer_1
inicio
caracter seguir
hacer 
  visualizar 'dime tu edad'
  Leer (edad);
  visualizar ' te faltan '+(65-edad)+'años para jubilarte';
  visualizar 'quieres seguir'
  leer (seguir);
hasta que seguir ='n';

Como vemos en este caso no hay que inicializar la variable fuera del bucle, sino que se hace en la primera iteración del bucle.

Lenguaje de programación

Conjunto de lexemas que se combinan siguiente unas reglas de construcción o sintaxis y que tienen un significado definido o semántica que se emplea para expresar un algoritmo codificándolo en dicho lenguaje, constituyendo un programa escrito en un leguaje de alto nivel. dicho programa una máquina computacional no puede ser capaz de ejecutar

El lenguaje va acompañado de uno o varios  programas (compilador o interprete )que es capaz de generar código máquina a partir del programa expresado en este lenguaje

Niveles de lenguajes

En función de la proximidad de compresión del lenguaje al lenguaje humano se puede hablar de tres niveles de lenguajes de programación.

Alto nivel

El lenguaje utiliza lexemas y estructuras sintácticas similares al utilizado en el lenguaje humano

Bajo nivel

El lenguaje es más próximo a la máquina. Aunque se pueden utilizar lexemas como es el caso de ensamblador, éstos tienen una traducción directa al código máquina 0's y 1's

Nivel de lenguaje máquina

Conjunto de 0'1 y 1's que corresponden a códigos binarios que el procesador es capaz de entender y ejecutar

Proceso de transformación

Pasar de código de alto nivel a código máquina. Este proceso puede ser una mera traducción como es el caso de pasar de ensamblador a código máquina

Lenguajes compilados

Lenguajes interpretados

Java un caso especial

lenguaje semicompilado

Para que programar

Ejemplos

Existen diferentes modos de expresar un algoritmo

Elementos en un lenguaje de programación

• Tipo de dato conjunto de valores para los cuales hay definidos una serie de operaciones
• Variable posición de menoria o registro identificado con un nombre (identificador)cuyo contenido va a almacenar un valor de un determinado tipo que puede ser modificado durante la ejecución de un programa
• Constante poscición de memoria o registro identificado con un nombre cuyo valor no puede ser modificado durante la ejecución de un programa
• Instruccion operacción que indica al procesador la acción que tiene que realizar, siendo ésta una de las características del procesador su set de instrucciones
• Estructura de control Establecen el flujo de ejecución de un programa. Es decir las instrucciones se va a establecer dentro del programa. Un programa visto como un conjunto de instrucciones deberá tener unas determinadas estructuras de control que me permitan establecer el flujo de ejecución del mismo. En mayo de 1.966, dos matemáticos 'Bôhm y Jacopini' demostraron que un programa que algorítmicamente tuviera solución puede ser escrito utilizando solamente tres tipos de estructuras de control
• Sentencias o estructuras de control:

1. Sentencias secuenciales
2. Sentencias iterativas o repetitivas
3. Sentencias selectivas

Paradigmas de programación

Concepto

Pregunta

#Paradigma

• Paradigma de programa es un conjunto de técnicas o filosofías bien definidas que usamos para realizar programación.
• No quiere decir que un programa siempre siga un paradigma concreto, puede seguir varios.
• Las implementaciones de programas en alto nivel se realizan usando un lenguaje de programación (o varios) concretos.
• Un mismo lenguaje se puede usar para diferentes paradigmas
• Cuando hablamos de paradigmas de la programación intentamos descubrir las diferentes formas de enfocar y desarrollar la programación atendiendo a determinadas reglas

=Paradigma imperativo

Este paradigma presenta dos partes diferenciadas:

• una estática
• una dinámica:

1. Parte estática:

ValoresTipos de datos, variables y constantes. Independientemente de que el lenguaje sea no tipado (C, Modula, Pascal Vs PHP, Python,) o más fuertemente tipado (c), o más débilmente tipado (Basic),

En memoria almacenamos los valores de los datos con los que estamos trabajando dentro del programa. Estos valores los utilizan y modifica la parte dinámica del programa.

1. Parte dinámica: Procedimientos y funciones

Conjuntos de instrucciones que operan sobre valores y realizan acciones

=Paradigma imperativo

El siguiente ejemplo no completo en su solución (dado que hay dos soluciones y que puede ser que no sean reales sino complejas conjugadas), ilustra como procedemos de forma imperativa usando datos e instrucciones para realizar un programa.

Paradigma imperativo

• Modulacion

'DIVIDE Y VENCERAS'

• • Dividir el problema a resolver en partes mas pequeñas o subproblemas.
  • Dar solución a cada una de las partes
  • Unir las soluciones para solucionar el problema inicial
  • Es una filosibía de 'Divides y vencerás
  • Es más fácil resolver un problema sencillo que uno complejo
  • Es efectivo y práctic

Paradigma funcional

Paradigma lógico

Paradigma objeto

Paradigma concurrente