Visão Geral... e conceitos básicos

Transcrição

1 Visão Geral.. e conceitos básicos 1

2 Curso de... Programação O que se estuda aqui? Algoritmos 2

3 E o que são algoritmos? Sequência finita e não ambígua de passos para a solução de um problema. Lembre- se que: Diferentes algoritmos podem levar a solução de um mesmo problema: 3

4 Como preparar um omelete? Se você souber fazer, provavelmente não nota mais os passos que realiza: 1. Pegar os ovos 2. Quebrar os ovos 3. Bater os ovos 4. Escolher o recheio 5. Cozinhar 6. ReRrar do fogo 7. Servir num prato 4

5 Qual o problema? Bom, então eu sei fazer algoritmos!!! Basta sequenciar tudo que vou fazer para achar uma solução Sim passa por ai! Inclua lógica para as tomadas de decisões Mas qual o problema então em se programar? A língua portuguesa (assim como qualquer outra) é extremamente extensa e pode ser ambigua. Imagine um computador para interpretar ela. Precisamos de outra forma de expressar algoritmos 5

6 Formas de representação Linguagem Natural: Os algoritmos são expressos diretamente em linguagem natural (o português, por exemplo). Fluxograma Pseudocódigo ü Linguagem de Programação: Método padronizado para expressar instruções para um computador. É um conjunto de regras sintárcas e semânrcas usadas para definir um programa de computador. 6

7 Linguagem de Programação Gramática e significado bem definidos Implementável (executável) com eficiência aceitável Universal: deve ser possível expressar todo problema computável Natural para expressar problemas (em um certo domínio de aplicação) Mas para isso,... 7

8 Um pouco sobre o computador digital onde estão os dados onde o programa é carregado Lembra que existem os computadores analógicos Primeira LP, ADA foi criada por Babbage para um computador analógico 8

9 A arquitetura anterior Chamada de Von Neumann Construída por Computador com programa armazenado MatemaRcamente idealizada por Turing em sua: máquina de Turing Ou como é conhecida Máquina Universal de Turing 9

10 Programa Armazenado (Stored Procedure) 10

11 Formalismo O algoritmo que é: Um sequência finita de passos (ou operações) Pode ser simulado (ou implementado) numa máquina de Turing. Como então mandar um programa para essa máquina? Que LINGUAGEM ela fala? Linguagem de Máquina (bem cruel) É necessário uma linguagem sucinta, clara, precisa... Entra as linguagens de programação 11

12 Linguagem de Máquina A máquina fala linguagem de máquina As linguagens de programação representam abstrações que são converrdas para linguagem de máquina Por um compilador Ou por um interpretador 12

13 Compiladores Programa A partir de um código-fonte escrito em uma linguagem, cria uma programa equivalente, mas escrito na linguagem objeto (máquina) Composto por: Analisador Léxico Verifica a compatibilidade com determinado alfabeto Analisador Sintático Determinação da estrutura gramatical de uma sentença Gerador de Código Otimizador 13

14 Compilador 14

15 Interpretador 15

16 E quais linguagens existem Fortran C C++ C# Java Python Pascal Object Pascal LUA Visual Basic... e por ai vai 16

17 17

18 Por que tantas linguagens? Propósitos diferentes Avanços tecnológicos Interesses comercias Cultura e background científico 18

19 Como se pensar uma solução? Como programar? Baseado em que? PARADIGMAS DE PROGRAMAÇÃO 19

20 O que é um paradigma de programação? Modelo, padrão ou estilo de programação suportado por linguagens que agrupam certas características comuns A classificação de linguagens em paradigmas é uma consequência de decisões de projeto que impactam radicalmente a forma na qual uma aplicação real é modelada do ponto de vista computacional 20

21 O Paradigma Imperativo Programas centrados no conceito de um estado (modelado por variáveis) e ações (comandos) que manipulam o estado Paradigma também denominado de procedural, por incluir subrotinas ou procedimentos como mecanismo de estruturação Primeiro paradigma a surgir e ainda é o dominante 21

22 Modelo Computacional do Paradigma Imperativo Entrada Programa Saída Estado 22

23 Vantagens do modelo imperativo ü Eficiência (embute modelo de Von Neumann) ü Modelagem natural de aplicações do mundo real ü Paradigma dominante e bem estabelecido 23

24 Desvantagens do paradigma imperativo Relacionamento indireto entre E/S resulta em: difícil legibilidade erros introduzidos durante manutenção descrições demasiadamente operacionais focalizam o como e não o que 24

25 O Paradigma Orientado a Objetos Não é um paradigma no sentido estrito: é uma subclassificacão do imperativo A diferença é mais de metodologia quanto à concepção e modelagem do sistema A grosso modo, uma aplicação é estruturada em módulos (classes) que agrupam um estado (atributos) e operações (métodos) sobre este Classes podem ser estendidas e/ou usadas como tipos (cujos elementos são objetos) 25

26 Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Objetos Entrada Programa Saída Entrada Programa Saída Estado Estado Entrada Programa Saída Entrada Programa Saída... Entrada Programa Saída Estado Estado Estado... 26

27 Vantagens do Paradigma Orientado a objetos Além de todas as do estilo imperativo Classes estimulam projeto centrado em dados: Modularidade Reusabilidade Extensibilidade Aceitação comercial crescente - Java 27

28 Problemas do Paradigma OO Semelhantes aos do paradigma imperativo, mas amenizadas pelas facilidades de estruturação 28

29 Tendência: integração de paradigmas A principal vantagem é combinar facilidades de mais de um paradigma, aumentando o domínio de aplicação da linguagem Exemplos: linguagens lógicas ou funcionais com o conceito de estado e comandos A integração deve ser conduzida com muita cautela, para que não se viole os princípios básicos de cada paradigma. 29

30 OUTRAS CLASSIFICAÇÕES 30

31 Quais são os comuns IteraFvo Sequência linear de passos Recursivo Autodefinição e urlização Lógico Dedução lógica (Inteligência ArRficial) Serial e Paralelo 31

32 Alguns outros Tipos de resolver problemas Divisão e Conquista: Divida e resolva problemas menores Programação Dinâmica Guarde soluções intermediárias. Seja rápido Algoritmos Ganancioso Escolha apenas os melhores, e guarde- os Busca e Enumeração busque num grafo a solução com backtracking Paradigma HeurísFco e ProbabilísFco escolha aleatoriamente uma solução, e verifique se é boa. Algoritmos genércos 32

33 Outras Classificações Programação sequencial versus concorrente versus paralela Sequencial: programação baseada na execução sequencial de comandos Concorrente: programação baseada na execução não sequencial e cooperativa de comandos Paralela: programação baseada na divisão de tarefas independentes 33

34 Outras Classificações Programação linear versus programação visual (visual programming) Ambientes visuais de desenvolvimento avançado de aplicações Baseado na filosofia de reuso de Componentes ou Paradigma Orientado a Componentes 34

35 Outras Classificações Linguagens de máquina Endereços físicos e operation code Linguagens Assembly Mnemônicos e labels simbólicos Linguagens de alto nível Variáveis e atribuição (versus acesso direto à memória) Estruturas de dados (versus estruturas de armazenamento) 35

36 Curiosidade Procure na internet por (e leia mais a respeito): Máquina de turing (Turing) Problema da parada Cálculo Lambda (Church) Busca em Grafos Primeiro computadores digitais (Neumann) Primeira linguagem de programação (Ada Lovelave e Charles Babbage) Primeira linguagem de alto nível amplamente usada FORTRAN 36