Capítulo 6. Informática Aplicada al Trabajo Social 2004/05 
Lenguajes de programación. This chapter in English click
Actualizado 2006/06/24
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Metodologías de programación
Tipos de lenguajes
6.1 Conceptos generales
Un ordenador consta de dos partes, una es la parte física, conocida como "Hardware" y otra, la parte lógica denominada "Software". Ambas son imprescindibles para tener un ordenador en funcionamiento. Respecto a la parte física ya se ha estudiado un esquema de sus componentes, ahora se verán los integrantes del "Software"
Así como la parte física es totalmente visible, la parte lógica es intangible, aunque imprescindible para que un ordenador sea operativo.
El software se divide en dos grandes grupos, uno es el conocido como sistema operativo o sistema de explotación y otra parte son los denominados lenguajes de programación. Aparte existen infinidad de aplicaciones de "Software" pero ya para casos concretos, como por ejemplo las aplicaciones contables, las aplicaciones ofimáticas o los programas científicos.
Lenguajes de programación hay en gran cantidad, algunos han evolucionado a lo largo del tiempo y son usados en el transcurso de muchos años, mientras que otros han sido operativos durante un período más o menos largo y actualmente no se usan. Dada esta gran variedad de lenguajes, aquí no se pretende dar una visión de todos, sino una clasificación en diversos tipos y concretar algunos de ellos. Respecto al más recomendado para el aprendizaje, el Pascal, se le dedica un apartado para quienes estén interesados en aprender a programar en un lenguaje asequible y de amplia difusión.
En general un lenguaje es un método conveniente y sencillo de describir las estructuras de información y las secuencias de acciones necesarias para ejecutar una tarea concreta.
Una clasificación muy importante de los lenguajes es la de hacer dos grupos en base a su funcionamiento, esto es considerarlos como intérpretes y compiladores, según se describe seguidamente.
- Un lenguaje se dice que es un intérprete, por ejemplo los BASIC, cuando para ejecutar un programa el lenguaje ha de leer y traducir al lenguaje de la máquina las instrucciones una por una. Como es lógico el proceso se enlentece, por ejemplo si una operación está dentro de la estructura conocida como ciclo y este se repite 100 veces, el lenguaje tiene que traducirlo 100 veces al código de la máquina. No todo son desventajas, pues la parte buena de este tipo de lenguajes es que los errores se pueden corregir al momento y seguir facilmente la ejecución del programa, por lo cual son idóneos para aprender a programar, proceso en el que da lo mismo la lentitud.
- Por contra un lenguaje se dice que es compilado, cuando el programa entero se traduce mediante el compilador de dicho lenguaje al lenguaje máquina correspondiente y el resultado se almacena de manera permanente en un archivo. De esta forma el programa se ejecutará de forma mucho más rápida que con un intérprete, sobre todo si hay estructuras que se repiten, caso de los ciclos. La principal desventaja es cuando se produce un error, que muchas veces se detecta en el momento de la ejecución , y la corrección no se puede hacer de inmediato, sino que hay que realizar todo el proceso de compilado desde el principio. Un ejemplo típico de lenguaje de este tipo el C ++, ampliamente usado en el desarrollo de programas.
Enlace de ampliación (en catalán)
Compiladores
Hay un lenguaje difundido en el ámbito de la enseñanza, es el TurboPascal, cuya ventaja es que aunque se trata de un compilador tiene un entorno de trabajo como si fuera un intérprete y cualquier error se puede corregir al momento, reanudándose la ejecución del programa de inmediato.
Un ejemplo en la vida real que visualiza la diferencia
entre un intérprete y un compilador es el siguiente, supongamos
que tenemos un libro escrito en una lengua distinta al castellano, hay
dos procesos de acceder a su contenido cuando se necesite su uso, una es
traducir en el momento de su empleo la parte del libro que se necesite,
pero sin transcribirla a papel, sino simplemente mediante lectura traduciendo,
esto sería el proceso de interpretado, mientras que la otra opción
sería traducir el libro entero al castellano y dejar dicha versión
escrita sobre papel, esto sería equivalente al compilado.
El proceso de compilado no es tan inmediato como parece, se describe seguidamente de forma muy esquematizada:
1. Se escribe el programa (conocido como programa fuente) mediante un editor de textos y se almacena en un fichero.
2. Este programa fuente es invocado por la primera etapa del compilador, que efectúa un análisis léxico, se puede considerar como una interpretación del programa fuente preparándolo para un tratamiento posterior con detalle. En esta etapa se ejecutan los tres procesos indicados seguidamente:
2. Este programa fuente es invocado por la primera etapa del compilador, que efectúa un análisis léxico, se puede considerar como una interpretación del programa fuente preparándolo para un tratamiento posterior con detalle. En esta etapa se ejecutan los tres procesos indicados seguidamente:
- Adaptar el código fuente a un formato independiente de la forma en que se haya introducido en el sistema
- Eliminación de información redundante como espacios y comentarios
- Tratar las palabras clave y los símbolos para su paso a símbolos clave, conocido como "tokens"
Por ejemplo, considerando un fragmento de código en BASIC (también existe compilador de BASIC), se tendría,
200 FOR I=1 TO N STEP
1
210 LET A(I)=0: REM Inicializa la matríz
220 NEXT I
lo pasaría a:
[L45] [T16] I=1 [T17]
N [T18] 1 \
[L46] [T09] X(I)=0 \
[L47] [T19] I \
3. Análisis sintáctico es
el paso siguiente, el compilador determina la estructura, y de alguna forma
el significado del programa fuente. El conjunto del programa se analiza
en bloques, que se descomponen en instrucciones y se procede a identificar
los elementos individuales. Como la sintaxis está expresada mediante
un conjunto de reglas, cada una indica como se construye una estructura
del programa a partir de otras estructuras de menor entidad. El proceso
mediante el cual el compilador aplica estas reglas es conocido como "parsing".
Seguidamente se cita un ejemplo:
En notación BNF una regla sintáctica se puede escribir como,
<Línea programa::=<Número
de línea <Palabra clave <Resto de la sentencia
y aplicándola a la línea 100 del ejemplo BASIC anterior, se tendría,
<Número de línea 100
<Palabra clave LET
<Resto de sentencia X=0
y por tanto:
<Línea de programa 100 LET X=0
Durante la compilación se genera gran cantidad de información,
que se almacena en una estructura de datos conocida como diccionario o
tabla de símbolos, en algún momento del proceso se necesitará
la información guardada previamente. La mayor parte es información
sobre variables, por ejemplo para X en el programa anterior, se tendría en el diccionario,
Nombre de la variable Tipo Dirección
X N 3A2F
4. El paso siguiente es la generación de código,
conocido como objeto Para ello se recorre
el código intermedio generado y se busca cada uno de los "tokens"
en el diccionario, lo que permite insertar las direcciones en el código
máquina que se está generando. En el ejemplo que se está estudiando se tendría:
Línea 200
LOA X N+1 Emplea el registro ínidice como contador
SIG CMP X N Compara con N
BGT FIN Al terminar vete a FIN
Línea 205
CLR A Pone a cero el acumulador
STD A D Y Copia el contenido del acumulador
en Y+índice
Línea 210
INC X Incrementa el índice
BRN SIG Continúa el bucle
FIN
5. El proceso siguiente es la optimización de código objeto generado, con lo que se consigue un programa más eficiente. Generalmente donde se consiguen los mejores resultados es en los bucles, cuyo objetivo es reducir al máximo el número de operaciones que se ejecutan en él.
6. Normalmente hay una etapa posterior conocida como "linkado " en la que el o los módulos objetos generados previamente se unen entre sí y/o con otros módulos disponibles en librerías, para formar un fichero que contiene un programa ejecutable directamente desde el sistema operativo, sin necesidad de disponer del compilador correspondiente. Incluso se pueden unir programas escritos en lenguajes distintos si los módulos objeto creado se han estructurado de forma adecuada.
En cualquier fase del proceso pueden detectarse errores que se podrán de manifiesto, implicando el volver hasta el programa fuente, efectuar las correcciones pertinentes y repetir todo el proceso, lo cual suele ser algo laborioso.
6.2 Metodologías de programación
Actualmente se están produciendo cambios de gran alcance en la forma en que se desarrolla el "software" para los equipos informáticos. Entre las causas de estos cambios se incluyen las siguientes:
- El coste creciente de los desarrollos
- La insatisfacción de los usuarios con la adecuación y calidad
- La complejidad y tamaño creciente de los programas
- La creciente dependencia de muchas organizaciones de sus sistemas informáticos, sin posibilidad de abandonarlos
- El avance hacia los ordenadores de quinta generación con características "software" muy diferentes de los actuales.
Estas y otras presiones están provocando una reorganización
de los métodos empleados en el desarrollo de los programas para
los ordenadores. Lo que se necesita son técnicas para la elaboración
de productos software muy largos y complejos, que satisfagan estándares
muy estrictos de calidad y prestaciones, de acuerdo con una planificación,
control y presupuestos adecuados.
Los métodos de trabajo que se han desarrollado para responder
a estas necesidades constituyen lo que se ha dado en llamar "Ingeniería
del Software". La Ingeniería del Software es una tarea de
equipo, al comenzar un proyecto de desarrollo, se constituyen una serie
de equipos con una estructura paralela a la del programa en sí.
Se establece un calendario para el proyecto y se asignan costes a cada
una de las partes y etapas del proyecto. Cada equipo tiene un responsable,
cuya tarea es la de comprobar que la programación desarrollada por
el equipo sea correcta, está estructurado con propiedad, dispone
de las interfaces para conectar con los programas desarrolladas por otros
equipos y se desarrolla de acuerdo a las previsiones de tiempo y coste.
La Ingeniería del Software se ocupa del ciclo de vida completo
de un producto software, diseño, desarrollo, uso y mantenimiento.
El trabajo se hace buscando el mayor grado posible de estandarización
y los menores costes durante la totalidad del ciclo de vida de los programas.
La Ingeniería del Software implica que un programa bien estructurado
satisfaga las siguientes condiciones:
- El programa ha de tener una estructura general en forma de módulos, que a su vez estarán formados por procedimientos o segmentos.
- Debe existir un interfaz claramente definido entre los diversos módulos
- Cada módulo debe de ser una combinación sencilla de construcciones elementales de un lenguaje de programación
- Debe existir una fuerte correspondencia entre la estructura de los módulos y la de los datos sobre los que operan
- Cada módulo debe dejar las estructuras de datos sobre las que opera en un estado consistente con su definición
- Un módulo no debe tener efectos secundarios
Por lo que respecta a las técnicas de diseño de programas,
el método más simple y uno de los más populares es
el conocido como de "Refinamiento Progresivo".
Se fundamenta en el uso de algoritmos que se escriben en un lenguaje intermedio
entre el castellano y un lenguaje de programación como el Pascal,
este lenguaje se denomina seudocódigo. El proceso se puede describir
en términos de un lenguaje de esta naturaleza:
- Establecer todos los pasos del programa en un algoritmo breve de alto nivel
- Repetir:
- Expandir cada sentencia del algoritmo en detalle, especificando los pasos necesarios
- Hasta que las tareas hayan sido especificadas con el detalle suficiente como para que pueda generarse el código del programa.
Existen otras metodologías más depuradas como por ejemplo
la conocida como "Descomposición
Funcional". A diferencia de la anterior en cada etapa se
especifican las propiedades esenciales de las estructuras de datos, y cada
algoritmo se expresa como una función matemática que transforma
esta estructura de datos.
Una vez desarrollado un programa como es lógico se ha de comprobar
su buen funcionamiento. Actualmente en la mayoría de los casos se
prueban con cualquier tipo de datos que pueden presentarse en la realidad.
Sin embargo este proceso nunca puede establecer si un programa es o no
correcto, sin importar cuantos conjuntos de datos de usen. Si un programa
es de importancia crítica, como ocurre en el presente con muchas
aplicaciones comerciales, industriales o militares, es necesario tomar
todas las precauciones posibles para asegurar que están libres de errores.
Se están empezando a utilizar técnicas para asegurar
que los módulos (y los algoritmos) son correctos, que los consideran
como teoremas matemáticos y entonces se emplean los mismos métodos
que se utilizan para demostrar los teoremas. Esta tarea es muy compleja
y no siempre aplicable.
6.3 Tipos de lenguajes
Los lenguajes de programación se clasifican de manera general
en dos grandes grupos, Lenguajes de Alto
Nivel y Lenguajes de Bajo Nivel.
El grupo de los de Bajo Nivel, como su nombre indica incluye los
relacionados íntimamente con la arquitectura de la máquina,
por lo que generalmente son específicos de una unidad central de
procesamiento (CPU) y no son válidos para otra diferente.
Dentro de los de estos grupos está el lenguaje
máquina, que es programar en el ámbito de la CPU,
por lo tanto usando ceros y unos solamente, lenguaje muy dificil y propenso
a errores. El otro más conocido dentro de esta categoría
es el Ensamblador, que utiliza mnemónicos
a escala sencilla, y por lo tanto evita las secuencias de ceros y unos.
Aún así es bastante complicado y no es recomendable para
usuarios sin amplios conocimientos.
En conclusión, un lenguaje de bajo nivel está orientado hacia la resolución de una determinada máquina o clases de máquinas.
A diferencia de los del grupo anterior, un lenguaje de alto nivel
es independiente del microprocesador del ordenador que lo soporta, así
por ejemplo un programa escrito en lenguaje C, se puede compilar sin modificar
para cualquier máquina, y en principio funcionará sin ningún problema.
Esto implica dos ventajas principales, una es que la persona que
desarrolla los programas no ha de saber nada acerca del ordenador en que
se ejecutará el programa, la otra es que los programas son portables,
es decir el mismo programa (en teoría) ha de funcionar sobre distintos
tipos de ordenadores.
El desarrollo de los lenguajes de alto nivel comenzó a mediados
de los años cincuenta del siglo pasado, en esta época se crearon los lenguajes
COBOL, FORTRAN Y ALGOL60. Posteriormente se
han ido originándose otros muchos, de hecho varios miles, aunque sobreviven muy pocos.
Entre los lenguajes de alto nivel cabe destacar los siguientes:
JAVA
BASIC
FORTRAN
MODULA 2
Pascal
ADA
C
C ++
LOGO
LISP
PROLOG
En conclusión un lenguaje de alto nivel está orientado
hacia la resolución de una determinada clase de problemas.
Otra forma de clasificar los lenguajes es en dos grandes grupos,
declarativos e imperativos.
Los imperativos establecen cómo debe ejecutarse una tarea partiéndola
en procedimientos que especifican cada una de las tareas. Por el contrario
los declarativos establecen estructuras de datos y las relaciones entre
ellos que son significativas para ejecutar una tarea determinada, al tiempo
que indican cual es el objetivo de dicha tarea. Un lenguaje típico
de este grupo es el Prolog.
Anexo - Ejemplo de un lenguaje:
Pascal
El Pascal recibe su nombre en honor
del matemático y filósofo francés Blas Pascal (1623-1662). Se desarrolló entre los años 1968 y 1971.
En contraste con FORTRAN, COBOL O ALGOL 60, el Pascal es resultado
del trabajo de una sola persona, Niklaus Wirth (1934-),
profesor universitario (actualmente jubilado) de Zurich (Suiza). A partir del Algol60 diseñó
un lenguaje adecuado para enseñar computación a los estudiantes
universitarios. Según su creador su desarrollo se debe a dos motivos
principales. El primero es el de proporcionar un lenguaje adecuado para
enseñar a programar de forma sistemática, a partir de unos
cuantos conceptos fundamentales que se reflejen de forma clara y natural
en el lenguaje. El segundo es desarrollar implementaciones de este lenguaje
que funcionen de forma fiable y eficiente sobre los ordenadores disponibles
actualmente.
Enlace recomendado:
Curso de Pascal. Centro de Cálculo, Universidad de Zaragoza
Partes de un programa en Pascal
Un programa se subdivide en varias partes:
- La cabecera, suele ser opcional, en ella se indica el nombre del programa
- Definiciones y declaraciones, son opcionales y pueden categorizarse como:
- Definiciones de tipos
- Definiciones de constantes
- Declaraciones de variables
- Declaraciones de etiquetas
- Definiciones de subprogramas
La cabecera
Independientemente de lo largo o pequeño que sea, todo programa
debe comenzar con una cabecera de programa. Esta cabecera es la primera
línea, comienza con la palabra clave Program seguida del nombre
y terminada por ;.
Definiciones y declaraciones
Lo normal es que un programa necesite datos. Un dato es cualquier
información que sea manipulada por un programa y necesite un espacio
de almacenamiento en el ordenador al ejecutarse el programa. Los datos
que no cambian nunca se denominan constantes, mientras que los que cambian
se conocen como variables. Para reservar espacio en la memoria se han de
declarar mediante una declaración de variables. Los identificadores deben comenzar con un carácter alfabético
o el símbolo de subrayado. El primer carácter puede estar
seguido de hasta 126 adicionales, alfabéticos, numéricos o de subrayado.
Tipos
En Pascal además de dar identificadores para las variables
se debe de indicar el tipo de los datos que se usará para esa variable.
El tipo de un dato tiene dos propósitos, una asignar cuánta
memoria se va a asignar a un dato de tipo particular. El otro es prevenir
un mal emparejamiento de tipos.
En Pascal, los tipos pueden categorizarse en predefinidos y definidos
por el usuario.
Los tipos predefinidos son:
- Boolean, admite los valores FALSE y TRUE
- Char, son caracteres del conjunto de códigos ASCII
- Integer, son números en el rango -32768 a 32767
- Byte, es un subrango del tipo Integer, de 0 a 255
- Real, son números reales en el rango 1E-38 a 1E+38
Constantes
Se usan para asociar un valor fijo a un identificador. Este puede
estar definido por el usuario o puede ser literal que describe un valor.
Por otra parte las constantes definidas por el usuario, llamadas constantes
con nombre deben definirse en la parte de definición de constante,
como por ejemplo, const PUERTO = 98. Cons es la palabra reservada correspondiente.
A su vez la constante se puede definir con tipo, como por ejemplo, Const
PUERTO: Integer 98;
Variables
Cuando se declara una variable, se le asigna memoria, suministrándole
un lugar para poner un tipo de dato. Una declaración también
suministra un nombre para ese lugar. La palabra clave es Var,
pudiendo aparecer a continuación uno o más identificadores
de variables, separados por comas y los tipos se separan con dos puntos
(:), a continuación se muestran ejemplos,
Var tipo_interes
cant_nominal
principal : Real;
año : Integer;
mes : Byte;
inchr : Char;
salida : Boolean;
Var tipo_interes, cant_nomina, principal: Real;
Constantes con tipo
Pueden usarse para ahorrar memoria y como variables inicializadas.
A continuación se da un ejemplo:
Const TEXTO="T";
MAYUSCULA="U";
peso : Byte = 80;
tipo_entrada : Char = MAYUSCULA;
Operadores
Gran parte de la manipulación de datos en un programa se
ejecuta mediante operadores. Los operadores se clasifican en tres categorías,
aritméticos, lógicos y relacionales.
El término expresión se refiere a una combinación
de una o más constantes literales o con nombre o identificadores
de variables, con uno o más operadores.
Cuando aparece más de un operador hay un orden de precedencia,
y si es al mismo nivel la evaluación se efectúa de izquierda
a derecha. Las precedencias son:
1 - (menos unario)
2 not
3 *, /,div,mod,and,shl,shr
4 *,-,or,xor
5 =,<,<,,<=,=,in
Sentencias
La parte de sentencias es en donde se define la lógica de
un programa, es donde se manipulan los datos para obtener el resultado
deseado por el usuario del programa. Las sentencias se pueden clasificar en los tipos:
- Sentencias de asignación
- Sentencias compuestas
- Sentencias de control de la lógica
Una sentencia de asignación consta de un identificador de variable
(o función) seguido del operador de la asignación (:=) seguido
de una expresión. A continuación se indican ejemplos,
salida:=FALSE
interes:=10
pago:=principal/periodo
Una sentencia compuesta se ha de identificar en el principio con Begin
y al final con end;. Una sentencia de este tipo puede estar formada por
todos los tipos de sentencias incluyendo otras sentencias compuestas.
Sentencias de control de lógica
- Bucle while.
Ejecuta una sentencia repetidamente hasta que la condición del bucle
da FALSE. La forma es,
While condicion Do sentencia
While condicion Do
Begin
sentencia 1
sentencia 2
......
End;
- Bucle Repeat-Until.
Se usa cuando es necesario que el bucle se ejecute al menos una vez. En este
caso la verificaciónde la condición ofrece esa posibilidad.
La forma del bucle es,
Repeat
sentencia 1
sentencia 2
......
Until condicion
- Bucle For-Do. Es ideal para los
casos en que está predeterminado el número de veces que se ejecutará una sentencia. La forma es,
For contador:= exp1 To exp2 Do sentencia
For contador:=exp1 To exp2 do
Begin
sentencia1
sentencia2
.......
End;
- If-Then-Else.
Esta sentencia ejecuta una, muchas o ninguna sentencia dependiendo
de la evaluación de la condición establecida. La forma general
es,
If condicion Then sentencia1 [Else sentencia2]
- Sentencia Case. La forma de esta sentencia es,
Case selector Of
Constante1 : sentencia1;
Constante2 : sentencia2;
Constanten : sentencian;
Else
sentencia;
Cuando se ejecuta una sentencia Case, el valor del selector, que es
una variable y puede ser cualquier tipo escalar excepto Real, se usa para
determinar cuál, si la hubiera de las, sentencias del Case se ejcuta.
Las constantes asociadas con la sentencia deben de ser del mismo tipo que
la variable selector
Subprogramas en Pascal
Los subprogramas son como pequeños programas dentro de un
programa, incluso se parecen a los programas por comenzar con una cabecera,
ir seguida de las declaraciones y una parte de sentencias. Los subprogramas
se encuentran en la parte de declaración del programa, sin embargo
operan en su propio entorno, separados pero no siempre aislados del
programa principal. Un subprograma puede declarar variables que son sólo
accesibles desde el subprograma, puede usar variables del programa principal
y puede usar una mezcla de los dos.
Los subprogramas son de dos tipos: procedimientos y funciones.
Procedimientos
Los procedimientos comienzan por la palabra reservada Procedure
seguida de un identificador y un punto y coma. Después de la cabecera
viene la parte de declaración. Al ejecutar un procedimiento se crean
en memoria las constantes y variables de la parte de declaración,
pero después de que se haya terminado el procedimiento desaparecen,
lo cual supone un ahorro de memoria.
A continuación de la declaración están las sentencias,
entre las palabras clave Begin y
End y un punto y coma. Los procedimientos
se activan en el programa principal dando su nombre como una sentencia simple.
Con frecuencia los procedimientos necesitan que se les dé
uno o más valores, que se conocen como parámetros. Estos
se incluyen en la cabecera, dentro de los paréntesis que siguen
al identificador. Las declaraciones de parámetros son como las declaraciones
de variables en la forma y propósito. Cada identificador se separa
por punto y coma, cada uno se ha de definir como un tipo con nombre. A
continuación se muestra un procedimiento que repite un carácter
en pantalla, el número de veces que se quiera,
Procedure Repite(caracter; Car, conta: Integer);
Var i:Integer;
Begin
For i:=1 to conta Do
Write(caracter);
End;
y así para invocar que aparezca la letra A 80 veces seguida en pantalla,
Repite ("A",80)
donde se han pasado dos parámetros. Estos parámetros pueden
ser de otro tipo, como variables, expresiones, como por ejemplo,
caracter:="A"; conta:=80;
Repite(LowerCase(caracter),conta);
donde LowerCase es
una función que saca la letra minúscula de la indicada.
A su vez los parámetros se pueden pasar por valor o referencia.
Si se pasa por valor, se transfiere una copia del valor del parámetro
actual al procedimiento, el procedimiento no accede a la variable real
y por lo tanto no puede modificarla. Un procedimiento puede cambiar el
valor de un parámetro por valor, pero a la vuelta al programa
queda sin modificar el valor actual del parámetro original
Si se desea pasar un parámetro por referencia, el parámetro
actual debe ser una variable o una constante con tipo. Delante de la declaración
del parámetro formal hay que poner la palabra clave Var.
Seguidamente se da un ejemplo para cada una de las dos formas de
paso de parámetros,
a) Por valor
Procedure incrementa(mas_uno:Integer)
Begin
mas_uno:=mas_uno+1;
WriteLn(mas_uno);
End;
y al ejecutar las instrucciones siguientes,
avance:=1;
incrementa(avance);
WriteLn(avance)
la salida sería de 2 y 1.
b) Por referencia
Procedure incrementa(Var mas_uno:Integer)
Begin
mas_uno:=mas_uno+1;
WriteLn(mas_uno);
End;
y al ejecutar las instrucciones siguientes,
avance:=1;
incrementa(avance);
WriteLn(avance)
la salida sería de 2 y 2.
Funciones
La diferencia entre un procedimiento y una función es que
el identificador de una función asume un valor cuando la función
ha terminado y devuelve este valor a la rutina que la llamó en sustitución
del nombre de la función. En un sentido amplio el nombre de la función
es también una variable. Todo lo indicado previamente respecto a
la definición de los procedimientos se aplica a las funciones. La
palabra clave es Function.
A continuación se indica un ejemplo de función que convierte
un parámetro de tipo Char a letra minúscula, si dicho parámetro
está en el rango de la A a la Z.,
Function miniscula(caracter:Char);Char
Begin
If caracter in "A".."Z" Then
minuscula:=Char(Ord(caracter)+32)
Else
minuscula:=caracter;
End;
Otras posibilidades
El Pascal ofrece muchas más posibilidades, como por ejemplo
la definición de tipos por el usuario, o el tipo Set
(conjunto), de gran interés dado que no aparecen en la mayoría
de los lenguajes. Otro tipo a destacar es el denominado puntero. La recursividad
es una característica de mucha utilidad, es decir que cierta instrucción
se puede llamar a si misma. Aquí no se tratan estas posibilidades
aunque se usan ampliamente en la programación a escala avanzada
en Pascal.
210 LET A(I)=0: REM Inicializa la matríz
220 NEXT I
[L46] [T09] X(I)=0 \
[L47] [T19] I \
<Palabra clave LET
<Resto de sentencia X=0
X N 3A2F
LOA X N+1 Emplea el registro ínidice como contador
SIG CMP X N Compara con N
BGT FIN Al terminar vete a FIN
Línea 205
CLR A Pone a cero el acumulador
STD A D Y Copia el contenido del acumulador en Y+índice
Línea 210
INC X Incrementa el índice
BRN SIG Continúa el bucle
FIN
6. Normalmente hay una etapa posterior conocida como "linkado " en la que el o los módulos objetos generados previamente se unen entre sí y/o con otros módulos disponibles en librerías, para formar un fichero que contiene un programa ejecutable directamente desde el sistema operativo, sin necesidad de disponer del compilador correspondiente. Incluso se pueden unir programas escritos en lenguajes distintos si los módulos objeto creado se han estructurado de forma adecuada. En cualquier fase del proceso pueden detectarse errores que se podrán de manifiesto, implicando el volver hasta el programa fuente, efectuar las correcciones pertinentes y repetir todo el proceso, lo cual suele ser algo laborioso.
Los métodos de trabajo que se han desarrollado para responder a estas necesidades constituyen lo que se ha dado en llamar "Ingeniería del Software". La Ingeniería del Software es una tarea de equipo, al comenzar un proyecto de desarrollo, se constituyen una serie de equipos con una estructura paralela a la del programa en sí. Se establece un calendario para el proyecto y se asignan costes a cada una de las partes y etapas del proyecto. Cada equipo tiene un responsable, cuya tarea es la de comprobar que la programación desarrollada por el equipo sea correcta, está estructurado con propiedad, dispone de las interfaces para conectar con los programas desarrolladas por otros equipos y se desarrolla de acuerdo a las previsiones de tiempo y coste.
La Ingeniería del Software se ocupa del ciclo de vida completo de un producto software, diseño, desarrollo, uso y mantenimiento. El trabajo se hace buscando el mayor grado posible de estandarización y los menores costes durante la totalidad del ciclo de vida de los programas.
La Ingeniería del Software implica que un programa bien estructurado satisfaga las siguientes condiciones:
Una vez desarrollado un programa como es lógico se ha de comprobar su buen funcionamiento. Actualmente en la mayoría de los casos se prueban con cualquier tipo de datos que pueden presentarse en la realidad. Sin embargo este proceso nunca puede establecer si un programa es o no correcto, sin importar cuantos conjuntos de datos de usen. Si un programa es de importancia crítica, como ocurre en el presente con muchas aplicaciones comerciales, industriales o militares, es necesario tomar todas las precauciones posibles para asegurar que están libres de errores.
Se están empezando a utilizar técnicas para asegurar que los módulos (y los algoritmos) son correctos, que los consideran como teoremas matemáticos y entonces se emplean los mismos métodos que se utilizan para demostrar los teoremas. Esta tarea es muy compleja y no siempre aplicable.
Dentro de los de estos grupos está el lenguaje máquina, que es programar en el ámbito de la CPU, por lo tanto usando ceros y unos solamente, lenguaje muy dificil y propenso a errores. El otro más conocido dentro de esta categoría es el Ensamblador, que utiliza mnemónicos a escala sencilla, y por lo tanto evita las secuencias de ceros y unos. Aún así es bastante complicado y no es recomendable para usuarios sin amplios conocimientos.
En conclusión, un lenguaje de bajo nivel está orientado hacia la resolución de una determinada máquina o clases de máquinas.
A diferencia de los del grupo anterior, un lenguaje de alto nivel es independiente del microprocesador del ordenador que lo soporta, así por ejemplo un programa escrito en lenguaje C, se puede compilar sin modificar para cualquier máquina, y en principio funcionará sin ningún problema.
Esto implica dos ventajas principales, una es que la persona que desarrolla los programas no ha de saber nada acerca del ordenador en que se ejecutará el programa, la otra es que los programas son portables, es decir el mismo programa (en teoría) ha de funcionar sobre distintos tipos de ordenadores.
El desarrollo de los lenguajes de alto nivel comenzó a mediados de los años cincuenta del siglo pasado, en esta época se crearon los lenguajes COBOL, FORTRAN Y ALGOL60. Posteriormente se han ido originándose otros muchos, de hecho varios miles, aunque sobreviven muy pocos.
Entre los lenguajes de alto nivel cabe destacar los siguientes:
JAVA
BASIC
FORTRAN
MODULA 2
Pascal
ADA
C
C ++
LOGO
LISP
PROLOG
En conclusión un lenguaje de alto nivel está orientado hacia la resolución de una determinada clase de problemas.
Otra forma de clasificar los lenguajes es en dos grandes grupos, declarativos e imperativos. Los imperativos establecen cómo debe ejecutarse una tarea partiéndola en procedimientos que especifican cada una de las tareas. Por el contrario los declarativos establecen estructuras de datos y las relaciones entre ellos que son significativas para ejecutar una tarea determinada, al tiempo que indican cual es el objetivo de dicha tarea. Un lenguaje típico de este grupo es el Prolog.
El Pascal recibe su nombre en honor del matemático y filósofo francés Blas Pascal (1623-1662). Se desarrolló entre los años 1968 y 1971.
En contraste con FORTRAN, COBOL O ALGOL 60, el Pascal es resultado del trabajo de una sola persona, Niklaus Wirth (1934-), profesor universitario (actualmente jubilado) de Zurich (Suiza). A partir del Algol60 diseñó un lenguaje adecuado para enseñar computación a los estudiantes universitarios. Según su creador su desarrollo se debe a dos motivos principales. El primero es el de proporcionar un lenguaje adecuado para enseñar a programar de forma sistemática, a partir de unos cuantos conceptos fundamentales que se reflejen de forma clara y natural en el lenguaje. El segundo es desarrollar implementaciones de este lenguaje que funcionen de forma fiable y eficiente sobre los ordenadores disponibles actualmente.
Enlace recomendado:
Curso de Pascal. Centro de Cálculo, Universidad de Zaragoza
Partes de un programa en Pascal
Un programa se subdivide en varias partes: - La cabecera, suele ser opcional, en ella se indica el nombre del programa
- Definiciones y declaraciones, son opcionales y pueden categorizarse como:
- Definiciones de tipos
- Definiciones de constantes
- Declaraciones de variables
- Declaraciones de etiquetas
- Definiciones de subprogramas
La cabecera
Independientemente de lo largo o pequeño que sea, todo programa debe comenzar con una cabecera de programa. Esta cabecera es la primera línea, comienza con la palabra clave Program seguida del nombre y terminada por ;.
Definiciones y declaraciones
Lo normal es que un programa necesite datos. Un dato es cualquier información que sea manipulada por un programa y necesite un espacio de almacenamiento en el ordenador al ejecutarse el programa. Los datos que no cambian nunca se denominan constantes, mientras que los que cambian se conocen como variables. Para reservar espacio en la memoria se han de declarar mediante una declaración de variables. Los identificadores deben comenzar con un carácter alfabético o el símbolo de subrayado. El primer carácter puede estar seguido de hasta 126 adicionales, alfabéticos, numéricos o de subrayado.
Tipos
En Pascal además de dar identificadores para las variables se debe de indicar el tipo de los datos que se usará para esa variable. El tipo de un dato tiene dos propósitos, una asignar cuánta memoria se va a asignar a un dato de tipo particular. El otro es prevenir un mal emparejamiento de tipos.
En Pascal, los tipos pueden categorizarse en predefinidos y definidos por el usuario.
Los tipos predefinidos son:
- Boolean, admite los valores FALSE y TRUE
- Char, son caracteres del conjunto de códigos ASCII
- Integer, son números en el rango -32768 a 32767
- Byte, es un subrango del tipo Integer, de 0 a 255
- Real, son números reales en el rango 1E-38 a 1E+38
Constantes
Se usan para asociar un valor fijo a un identificador. Este puede estar definido por el usuario o puede ser literal que describe un valor. Por otra parte las constantes definidas por el usuario, llamadas constantes con nombre deben definirse en la parte de definición de constante, como por ejemplo, const PUERTO = 98. Cons es la palabra reservada correspondiente. A su vez la constante se puede definir con tipo, como por ejemplo, Const PUERTO: Integer 98;
Variables
Cuando se declara una variable, se le asigna memoria, suministrándole un lugar para poner un tipo de dato. Una declaración también suministra un nombre para ese lugar. La palabra clave es Var, pudiendo aparecer a continuación uno o más identificadores de variables, separados por comas y los tipos se separan con dos puntos (:), a continuación se muestran ejemplos,
Var tipo_interes
cant_nominal
principal : Real;
año : Integer;
mes : Byte;
inchr : Char;
salida : Boolean;
Var tipo_interes, cant_nomina, principal: Real;
Constantes con tipo
Pueden usarse para ahorrar memoria y como variables inicializadas. A continuación se da un ejemplo:
Const TEXTO="T";
MAYUSCULA="U";
peso : Byte = 80;
tipo_entrada : Char = MAYUSCULA;
Operadores
Gran parte de la manipulación de datos en un programa se ejecuta mediante operadores. Los operadores se clasifican en tres categorías, aritméticos, lógicos y relacionales.
El término expresión se refiere a una combinación de una o más constantes literales o con nombre o identificadores de variables, con uno o más operadores.
Cuando aparece más de un operador hay un orden de precedencia, y si es al mismo nivel la evaluación se efectúa de izquierda a derecha. Las precedencias son:
1 - (menos unario)
2 not
3 *, /,div,mod,and,shl,shr
4 *,-,or,xor
5 =,<,<,,<=,=,in
Sentencias
La parte de sentencias es en donde se define la lógica de un programa, es donde se manipulan los datos para obtener el resultado deseado por el usuario del programa. Las sentencias se pueden clasificar en los tipos:
- Sentencias de asignación
- Sentencias compuestas
- Sentencias de control de la lógica
Una sentencia de asignación consta de un identificador de variable (o función) seguido del operador de la asignación (:=) seguido de una expresión. A continuación se indican ejemplos,
salida:=FALSE
interes:=10
pago:=principal/periodo
Una sentencia compuesta se ha de identificar en el principio con Begin y al final con end;. Una sentencia de este tipo puede estar formada por todos los tipos de sentencias incluyendo otras sentencias compuestas.
Sentencias de control de lógica
- Bucle while. Ejecuta una sentencia repetidamente hasta que la condición del bucle da FALSE. La forma es, While condicion Do sentencia
While condicion Do
Begin
sentencia 1
sentencia 2
......
End;
- Bucle Repeat-Until. Se usa cuando es necesario que el bucle se ejecute al menos una vez. En este caso la verificaciónde la condición ofrece esa posibilidad. La forma del bucle es,
Repeat
sentencia 1
sentencia 2
......
Until condicion
- Bucle For-Do. Es ideal para los casos en que está predeterminado el número de veces que se ejecutará una sentencia. La forma es, For contador:= exp1 To exp2 Do sentencia
For contador:=exp1 To exp2 do
Begin
sentencia1
sentencia2
.......
End;
- If-Then-Else. Esta sentencia ejecuta una, muchas o ninguna sentencia dependiendo de la evaluación de la condición establecida. La forma general es,
If condicion Then sentencia1 [Else sentencia2]
- Sentencia Case. La forma de esta sentencia es,
Case selector Of
Constante1 : sentencia1;
Constante2 : sentencia2;
Constanten : sentencian;
Else
sentencia;
Cuando se ejecuta una sentencia Case, el valor del selector, que es una variable y puede ser cualquier tipo escalar excepto Real, se usa para determinar cuál, si la hubiera de las, sentencias del Case se ejcuta. Las constantes asociadas con la sentencia deben de ser del mismo tipo que la variable selector
Subprogramas en Pascal
Los subprogramas son como pequeños programas dentro de un programa, incluso se parecen a los programas por comenzar con una cabecera, ir seguida de las declaraciones y una parte de sentencias. Los subprogramas se encuentran en la parte de declaración del programa, sin embargo operan en su propio entorno, separados pero no siempre aislados del programa principal. Un subprograma puede declarar variables que son sólo accesibles desde el subprograma, puede usar variables del programa principal y puede usar una mezcla de los dos.
Los subprogramas son de dos tipos: procedimientos y funciones.
Procedimientos
Los procedimientos comienzan por la palabra reservada Procedure seguida de un identificador y un punto y coma. Después de la cabecera viene la parte de declaración. Al ejecutar un procedimiento se crean en memoria las constantes y variables de la parte de declaración, pero después de que se haya terminado el procedimiento desaparecen, lo cual supone un ahorro de memoria.
A continuación de la declaración están las sentencias, entre las palabras clave Begin y End y un punto y coma. Los procedimientos se activan en el programa principal dando su nombre como una sentencia simple.
Con frecuencia los procedimientos necesitan que se les dé uno o más valores, que se conocen como parámetros. Estos se incluyen en la cabecera, dentro de los paréntesis que siguen al identificador. Las declaraciones de parámetros son como las declaraciones de variables en la forma y propósito. Cada identificador se separa por punto y coma, cada uno se ha de definir como un tipo con nombre. A continuación se muestra un procedimiento que repite un carácter en pantalla, el número de veces que se quiera,
Procedure Repite(caracter; Car, conta: Integer);
Var i:Integer;
Begin
For i:=1 to conta Do
Write(caracter);
End;
y así para invocar que aparezca la letra A 80 veces seguida en pantalla,
Repite ("A",80)
donde se han pasado dos parámetros. Estos parámetros pueden ser de otro tipo, como variables, expresiones, como por ejemplo,
caracter:="A"; conta:=80;
Repite(LowerCase(caracter),conta);
donde LowerCase es una función que saca la letra minúscula de la indicada.
A su vez los parámetros se pueden pasar por valor o referencia. Si se pasa por valor, se transfiere una copia del valor del parámetro actual al procedimiento, el procedimiento no accede a la variable real y por lo tanto no puede modificarla. Un procedimiento puede cambiar el valor de un parámetro por valor, pero a la vuelta al programa queda sin modificar el valor actual del parámetro original
Si se desea pasar un parámetro por referencia, el parámetro actual debe ser una variable o una constante con tipo. Delante de la declaración del parámetro formal hay que poner la palabra clave Var.
Seguidamente se da un ejemplo para cada una de las dos formas de paso de parámetros,
a) Por valor
Procedure incrementa(mas_uno:Integer)
Begin
mas_uno:=mas_uno+1;
WriteLn(mas_uno);
End;
y al ejecutar las instrucciones siguientes,
avance:=1;
incrementa(avance);
WriteLn(avance)
la salida sería de 2 y 1.
b) Por referencia
Procedure incrementa(Var mas_uno:Integer)
Begin
mas_uno:=mas_uno+1;
WriteLn(mas_uno);
End; y al ejecutar las instrucciones siguientes,
avance:=1;
incrementa(avance);
WriteLn(avance)
la salida sería de 2 y 2.
Funciones
La diferencia entre un procedimiento y una función es que el identificador de una función asume un valor cuando la función ha terminado y devuelve este valor a la rutina que la llamó en sustitución del nombre de la función. En un sentido amplio el nombre de la función es también una variable. Todo lo indicado previamente respecto a la definición de los procedimientos se aplica a las funciones. La palabra clave es Function. A continuación se indica un ejemplo de función que convierte un parámetro de tipo Char a letra minúscula, si dicho parámetro está en el rango de la A a la Z.,
Function miniscula(caracter:Char);Char
Begin
If caracter in "A".."Z" Then
minuscula:=Char(Ord(caracter)+32)
Else
minuscula:=caracter;
End;
Otras posibilidades
El Pascal ofrece muchas más posibilidades, como por ejemplo la definición de tipos por el usuario, o el tipo Set (conjunto), de gran interés dado que no aparecen en la mayoría de los lenguajes. Otro tipo a destacar es el denominado puntero. La recursividad es una característica de mucha utilidad, es decir que cierta instrucción se puede llamar a si misma. Aquí no se tratan estas posibilidades aunque se usan ampliamente en la programación a escala avanzada en Pascal.
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