Unidad 3 Introducción A La Programación De Un Lenguaje Estructurado 1c6b7

UNIDAD 3 INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN DE UN LENGUAJE ESTRUCTURADO. 3.1 INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN. Se llama Programación a la implementación de un algoritmo en un determinado lenguaje de programación, para realizar un programa. Algoritmo es una secuencia no ambigua, finita y ordenada de instrucciones que han de seguirse para resolver un problema. Programa (Software en inglés) es una secuencia de instrucciones que una computadora puede interpretar y ejecutar. El proceso de creación de software es materia de la ingeniería del software, una de las ramas propias de la Ingeniería Informática. Según Niklaus Wirth un programa está formado por algoritmos y estructura de datos. Se han propuesto diversas técnicas de programación, cuyo objetivo es mejorar tanto el proceso de creación de software como su mantenimiento. Entre ellas se pueden mencionar la programación lineal, estructurada, modular y orientada a objetos. Características generales que debe reunir un programa y que influyen en su calidad     

Legibilidad: El programa deber ser claro y sencillo de tal forma que facilite su lectura y compresión. Fiabilidad: El programa debe ser claro y sencillo de tal forma que facilite su lectura y compresión Portabilidad: Debe permitir su codificación en distintos lenguajes y su instalación en distintos sistemas Modificabilidad: El programa ha de facilitar su mantenimiento; es decir las modificaciones y actualizaciones necesarias para adaptarlo a 1 nueva situación. Eficiencia: Se deben aprovechar al máximo los recursos del ordenador minimizando la memoria utilizada y el tiempo de proceso o ejecución siempre que no sea a costa de las anteriores características. Fases para la resolución de problemas con una computadora

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Análisis: Comprender y definir el problema. Desarrollo de la solución o algoritmo: La esencia lógica de pasos para resolver el problema. Trascripción de la solución a 1 lenguaje de programación. Prueba: Seguir los pasos para planificar que la solución resuelve verdaderamente el problema.

Definiciones de lenguaje de programación Un lenguaje de programación es 1 lenguaje que nos permite comunicarnos con 1 ordenador. Es una conversión para escribir descripciones que pueden ser adecuadas. Uno de los elementos más importantes en la tarea de programación es el lenguaje que vamos a usar; el lenguaje elegido fuerza al programador a pensar de una forma determinada influyendo en la calidad de los programas desarrollados. Es una notación para escribir programas a través de los cuales podemos comunicarnos con el Hardware y dar así las órdenes adecuadas para la realización de 1 determinado proceso. Un lenguaje Viene de programación viene definido por una gramática o conjunto de reglas que se aplican a un alfabeto constituido por el conjunto de signos utilizados. Los distintos niveles de programación existentes nos permiten acceder al Hardware de tal forma que según utilicemos un nivel u otro así tendremos que utilizar un determinado lenguaje ligado a sus correspondientes traductores. . En el siguiente esquema se representan los distintos niveles de a la máquina teniendo en cuenta que por el único que se accede al Hardware directamente es por el lenguaje máquina por el resto accedemos a un lenguaje virtual que considera el lenguaje del nivel en que estemos como su lenguaje máquina. Los niveles de programación los podemos dividir según la posibilidad que presentan respecto al Hardware en:   

Nivel bajo (Lenguaje máquina) Nivel medio(Esamblador) Nivel Alto(Gestión, Científicos, propósito general, específicos)

Lenguaje máquina: Es el único que entiende directamente la computadora, son lenguajes muy unidos a la máquina en la que van a ser utilizados. Los programas escritos en estos leguajes se ejecutan rápidamente ya que no necesitan traducción o esta es muy sencilla. Son lenguajes de difícil aprendizaje y muy especializados. Utilizan el alfabeto binario qu consta de los símbolos 0 y 1 (bit). Fue el primer lenguaje utilizado en programación pero dejó de utilizarse por su dificultad y complicación siendo sustituido por otros lenguajes más fáciles de aprender y utilizar que además reducen la posibilidad de cometer errores. Lenguaje ensamblador: Es el 1º intento de sustituir el lenguaje máquina por otro más similar el utilizado por las personas. En este lenguaje cada instrucción equivales a una instrucción en lenguaje máquina. Utilizamos para su escritura palabras nemotécnicas en lugar de cadenas de bits. Este lenguaje presenta la mayoría de los inconvenientes del lenguaje máquina son: Inconvenientes

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Cada modelo de ordenador tiene 1 lenguaje ensamblador propio distinto de los demás por lo cual 1 programa solo puede utilizarse en la máquina para la cual se programó. El programador debe conocer perfectamente el Hardware del equipo ya que maneja directamente las posiciones de memoria, registros, procesador y demás elementos físicos. Todas las instrucciones son elementales. Es decir en el programa se deben describir al máximo detalle todas las instrucciones y operaciones que se han de llevar a cabo en la máquina para la realización de cualquier proceso. Tanto el lenguaje máquina cono el ensamblador presentan la ventaja de mínima ocupación en memoria y mínimo tiempo de ejecución en comparación con el resultado de la compilación de programa escrito en otros lenguajes.

Lenguaje de alto nivel: Surgen con posterioridad a los anteriores con los siguientes objetivos. 

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Lograr independencia de la máquina de la máquina pudiendo utilizar 1 mismo programa en distintos equipos con la única condición de disponer un programa traductor o compilador para obtener el programa ejecutable en lenguaje binario de la máquina que se trate además no se necesita conocer el Hardware específico de dicha máquina. Aproximarse al lenguaje natural para que el programa se pueda escribir y leer de una forma más sencilla eliminando.

3.2 ESTRUCTURA BÁSICA DE UN PROGRAMA. Las partes principales de un programa están relacionadas con dos bloques: declaraciones e instrucciones. En las instrucciones podemos diferenciar tres partes fundamentales.

Entrada de Datos: La constituyen todas las instrucciones que toman los datos de entrada desde un dispositivo externo y los almacena en la memoria principal para que puedan ser procesados. Proceso o algoritmo: Está formado por las instrucciones que modifican los objetos a partir de su estado inicial (datos de entrada) hasta el estado final (resultados) dejando los objetos que lo contiene disponibles en la memoria principal. Salida de resultados: Conjunto de instrucciones que toman los datos finales (resultado) de la memoria principal y los envían a los dispositivos externos.

El teorema de Böhm y Jacopini (1966) dice que un programa propio puede ser escrito utilizando sólo tres tipos de estructuras de control: 1. Estructura secuencial Una estructura de programa es secuencial si las instrucciones se ejecutan una tras otra, a modo de secuencia lineal, es decir que una instrucción no se ejecuta hasta que finaliza la anterior, ni se bifurca el flujo del programa.

2. Estructura selectiva o de selección La estructura selectiva permite que la ejecución del programa se bifurque a una instrucción (o conjunto) u otra/s, según un criterio o condición lógica establecida, sólo uno de los caminos en la bifurcación será el tomado para ejecutarse.   

Estructura de control selectiva simple Estructura de control selectiva doble Estructura de control selectiva múltiple

3. Estructura de control cíclica o repetitiva  

Estructura de control desde Estructura de control mientras

Para estas estructuras son necesarios los operadores lógicos y de relación.

Operadores de relación Mayor a > Menor a < Mayor o igual a >= Menor o igual a <= Diferente a ~= Operadores lógicos Y (and) & O (or) | No (not) ~ Exclusivo o (or) xor

Con el uso de los operadores de relación se construyen las condiciones simples y con el uso de los operadores de relación y lógicos se construyen las condiciones compuestas. Anidamiento El cuerpo de cualquier estructura puede ser instrucciones simples u otras estructuras, que a su vez pueden contener a otras.

3.3 TIPOS DE DATOS. En lenguajes de programación un tipo de dato es un atributo de una parte de los datos que indica al ordenador (y/o al programador) algo sobre la clase de datos sobre los que se va a procesar. • • •

En un sentido amplio, un tipo de datos define un conjunto de valores y las operaciones sobre estos valores. Casi todos los lenguajes de programación explícitamente incluyen la notación del tipo de datos, aunque lenguajes diferentes pueden usar terminología diferente. La mayor parte de los lenguajes de programación permiten al programador definir tipos de datos adicionales, normalmente combinando múltiples elementos de otros tipos y definiendo las operaciones del nuevo tipo de dato. Por ejemplo, un programador puede crear un nuevo tipo de dato llamado "Persona" que especifica que el dato interpretado como Persona incluirá un nombre y una fecha de nacimiento.

Tipo de dato entero (int). •

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Un tipo de dato entero en computación es un tipo de dato que puede representar un subconjunto finito de los números enteros. El número mayor que puede representar depende del tamaño del espacio usado por el dato y la posibilidad (o no) de representar números negativos. Los tipos de dato entero disponibles y su tamaño dependen del lenguaje de programación usado así como la arquitectura en cuestión. Por ejemplo, si para almacenar un número entero disponemos de 4 bytes de memoria tememos que: 4 Bytes = 4x8 = 32 bits Con 32 bits se pueden representar 232=4294967296 valores: Sólo positivos: del 0 al 4294967295 Positivos y negativos: del -2147483648 al 2147483647.

Tipos de datos en coma flotante •

Se usan para representar números con partes fraccionarias. Hay dos tipos de coma flotante: float y double. El primero reserva almacenamiento para un número de

precisión simple de 4 bytes y el segundo lo hace para un número de precisión doble de 8 bytes. Tipo: • float 4 Bytes (32 bits) • double 8 Bytes (64 bits) Tipo de dato carácter (Char) • •

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Es cualquier signo tipográfico, puede ser una letra, un número, un signo de puntuación o un espacio. Este término se usa mucho en computación. Un valor de tipo carácter es cualquier carácter que se encuentre dentro del conjunto ASCII ampliado, el cual está formado por los 128 caracteres del ASCII más los 128 caracteres especiales que presenta, en este caso, IBM. Los valores ordinales del código ASCII ampliado se encuentran en el rango de 0 a 255. Dichos valores pueden representarse escribiendo el carácter correspondiente encerrado entre comillas simples (apóstrofos). Así, podemos escribir: 'A' < 'a‘

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Que significa: "El valor ordinal de A es menor que el de a" o "A está antes que a" Un valor de tipo carácter (char en inglés) se guarda en un byte de memoria. La única operación (además de las relacionales) que podemos hacer con caracteres es la concatenación concatenando dos caracteres, por ejemplo 'a' y 'X' obtendríamos la cadena "aX".

Tipo de dato lógico •

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El tipo de dato lógico o booleano es en computación aquel que puede representar valores de lógica binaria, esto es, valores que representen falso o verdadero. Se utiliza normalmente en programación, estadística, electrónica, matemáticas (Álgebra booleana), etc... Para generar un dato o valor lógico a partir de otros tipos de datos, típicamente, se emplean los operadores relacionales (u operadores de relación), por ejemplo: 0 es igual a falso y 1 es igual a verdadero • (3>2)= 1 = verdadero • (7>9)= 0 = falso

Palabra reservada •

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Una palabra reservada es una palabra que tiene un significado Gramatical especial para ese lenguaje y no puede ser utilizada como un identificador en ese lenguaje. Por ejemplo, en SQL, un no puede ser llamado "group", porque la palabra group es usada para indicar que un identificador se refiere a un grupo, no a un . Al tratarse de una palabra clave su uso queda restringido. Ocasionalmente la especificación de un lenguaje de programación puede tener palabras reservadas que están previstas para un posible uso en futuras versiones.

En Java const y goto son palabras reservadas — no tienen significado en Java, pero tampoco pueden ser usadas como identificadores. Al reservar los términos pueden ser implementados en futuras versiones de Java, si se desea, sin que el código fuente más antiguo escrito en Java deje de funcionar. 3.4 INDENTIFICADORES Los identificadores (IDs) son símbolos léxicos que nombran entidades. El concepto es análogo al de "nombres de procesamiento de la información". Nombrar las entidades hace posible referirse a las mismas, lo cual es esencial para cualquier tipo de procesamiento simbólico. En los lenguajes informáticos, los identificadores son elementos textuales (también llamados símbolos) que nombran entidades del lenguaje. Algunas de las de entidades que un identificador puede denotar son las variables, las constantes, los tipos de dato, las etiquetas, las subrutinas (procedimientos y funciones) y los paquetes. En muchos lenguajes algunas secuencias tienen la forma léxica de un identificador pero son conocidos como palabras clave (o palabras reservadas). Lo habitual es que si un identificador se corresponde con una palabra clave o reservada, éste ya no pueda utilizarse para referirse a otro tipo de entidades como variables o constantes (en unos pocos lenguajes, como PL/1, esta distinción no está del todo clara). Los lenguajes informáticos normalmente ponen restricciones en qué caracteres pueden aparecer en un identificador. Por ejemplo, en las primeras versiones de C y C++, los identificadores están restringidos para que sean una secuencia de una o más letras ASCII, dígitos numéricos (que en ningún caso deben aparecer como primer carácter) y barras bajas. Las versiones posteriores de estos lenguajes, así como otros muchos más lenguajes modernos soportan casi todos los caracteres Unicode en un identificador. Una restricción común es que no está permitido el uso de espacios en blanco ni operadores del lenguaje. En lenguajes de programación compilados, los identificadores generalmente son entidades en tiempo de compilación, es decir, en tiempo de ejecución el programa compilado contiene referencias a direcciones de memoria y offsets más que

identificadores textuales (estas direcciones de memoria u offsets, han sido asignadas por el compilador a cada identificador). En lenguajes interpretados los identificadores están frecuentemente en tiempo de ejecución, a veces incluso como objetos de primera clase que pueden ser manipulados y evaluados libremente. En Lisp, éstos se llaman símbolos. Los compiladores e intérpretes normalmente no asignan ningún significado semántico a un identificador basado en la secuencia de caracteres actual. Sin embargo, hay excepciones. Por ejemplo:   

En Perl una variable se indica utilizando un prefijo llamado sigil, que especifica aspectos de cómo se interpreta la variable en las expresiones. En Ruby una variable se considera automáticamente como inmutable si su identificador empieza con una letra mayúscula. En Fortran, la primera letra de una variable indica si por defecto es creada como entero o como flotante. 3.5 ALMACENAMIENTO, DIRECCIONAMIENTO Y REPRESENTACION EN MEMORIA

Almacenamiento La computadora posee determinada cantidad de almacenamiento interno denominado memoria principal, memoria RAM o memoria volátil. Esta memoria se activa al encender la computadora y se desactiva al apagarla. Para que un programa se ejecute, debe cargarse en la memoria principal, así como los datos necesarios. Como es más costosa, es un recurso escaso donde sólo se almacenan los datos que se requieren de inmediato, y los demás se relegan a los dispositivos de almacenamiento externo, donde la capacidad de almacenamiento es mayor, pero también el tiempo de recuperación. Por otra parte, el costo del almacenamiento externo es más bajo.

Direccionamiento La memoria principal de la computadora se divide en pequeñas unidades de tamaño uniforme denominadas palabras, que tienen una dirección única. Cada una de éstas palabras es capaz de almacenar una unidad de información (como, por ejemplo, resultados numéricos), y determina el número más grande y el más pequeño que puede almacenar. El tamaño de la palabra depende de la computadora, pero siempre se especifica en múltiplos de 8 bits. Así, existen computadoras con tamaños de palabra de 8, 16, 32 y 64 bits. Cada palabra de la memoria principal tiene una dirección fija que va de cero hasta el

número total de palabras - 1. Las direcciones de memoria sirven para identificar cada palabra individualmente, de tal manera que pueda accederse al dato contenido en ella. A fin de simplificar su comprensión, las memorias se consideran como una hilera de palabras. Por ejemplo, suponiendo que la memoria principal de una computadora tiene un tamaño de palabra de 8 bits, la cinta de color amarillo que se muestra enseguida podría representar las tres primeras palabras: Dirección Palabra Valor en decimal 0000 0 1 0 0 1 0 1 1 75 0001 0 1 0 0 0 0 0 1 65 0002 0 0 1 1 0 0

1 0 50

Representación en memoria La representación en memoria de los caracteres no reviste mayor complicación, debido a que los códigos utilizados, como el ASCII (American Standard Code for Information Interchange), les asignan valores enteros positivos. En el caso de los datos numéricos hay que considerar la distinción entre números negativos y positivos, y la que hay entre números de punto flotante y enteros. Los signos se manejan normalmente mediante el bit más significativo de la palabra (el situado a la extrema izquierda), y se le denomina bit de signo. Cuando el bit de signo almacena un cero, el número se considera positivo; cuando almacena un uno el número es negativo. Es por esto que, si el tamaño de la palabra es de m bits, quedan m-1 bits para representar la magnitud del número almacenado. Los números de punto flotante se manejan en formato logarítmico, con un número fijo de bits para la base y otro para la mantisa. El estándar para los números de punto flotante lo fija el IEEE. Debido al formato logarítmico, los cálculos que se hacen con tipos de punto flotante no son tan precisos como los que se hacen con tipos enteros. 3.6 PROPOSICIÓN DE ASIGNACIÓN. Lo mismo que en otros lenguajes de programación, en C se tienen los operadores aritméticos más usuales (+ suma, - resta, * multiplicación, / división y % módulo). El operador de asignación es =, por ejemplo: i=4; ch='y'; Incremento ++ y decremento -- unario. Los cuales son más eficientes que las respectivas asignaciones. Por ejemplo: x++ es más rápido que x=x+1. Los operadores ++ y -- pueden ser prefijos o postfijos. Cuando son prefijos, el valor es calculado antes de que la expresión sea evaluada, y cuando es postfijo el valor es calculado después que la expresión es evaluada. En el siguiente ejemplo, ++z es prefijo y -- es postfijo: int x,y,z; main() {

x=( ( ++z ) - ( y-- ) ) % 100; }

Que es equivalente a: int x,y,z; main() { z++; x = ( z-y ) % 100; y--; } El operador % (módulo o residuo) solamente trabaja con enteros, aunque existe una función para flotantes (15.1 mod() ) de la biblioteca matemática. El operador división / es para división entera y flotantes. Por lo tanto hay que tener cuidado. El resultado de x = 3 / 2; es uno, aún si x es declarado como float. La regla es: si ambos argumentos en una división son enteros, entonces el resultado es entero. Si se desea obtener la división con la fracción, entonces escribirlo como: x = 3.0 / 2; o x = 3 / 2.0 y aún mejor x = 3.0 / 2.0. Por otra parte, existe una forma más corta para expresar cálculos en C. Por ejemplo, si se tienen expresiones como: i = i + 3; o x = x * (y + 2); Por lo que podemos reescribir las expresiones anteriores como: i += 3; y x *= y + 2; respectivamente. 3.7 OPERADORES, OPERANDOS Y EXPRESIONES.

Los operadores especifican el tipo de cálculo que se desea realizar con los elementos de una fórmula. Microsoft Excel incluye cuatro tipos diferentes de operadores de cálculo: aritmético, comparación y referencia. Operadores aritméticos Para ejecutar las operaciones matemáticas básicas como suma, resta o multiplicación, combinar números y generar resultados numéricos, utilice los siguientes operadores aritméticos.

Operadores de comparación Se pueden comparar dos valores con los siguientes operadores. Cuando se comparan dos valores utilizando estos operadores, el resultado es un valor lógico: VERDADERO o FALSO. Operadores de referencia Combinan rangos de celdas para los cálculos. OPERANDO: En matemáticas, un operando es una de las entradas (argumentos) de un operador. 3.8 PRIORIDAD DE OPERADORES, EVALUACIÓN DE EXPRESIONES Determina el orden en que habrán de realizarse las operaciones en una expresión determinada. Para obtener la prioridad se deben conocer las siguientes reglas: Las operaciones que están encerradas entre paréntesis se evalúan primero. Si existen diferentes paréntesis anidados (interiores unos a otros), las expresiones más internas se evalúan primero. En caso de coincidir varios operadores de igual prioridad en una expresión o subexpresión encerrada entre paréntesis, el orden de prioridad en este caso es de izquierda a derecha.