Nesta aula... Analisamos na ultima aula a evolução e caraterísticas de computadores e linguagens de programação. Nesta aula iremos ver:

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1 Nesta aula... Programação de Computadores Analisamos na ultima aula a evolução e caraterísticas de computadores e linguagens de programação. Nesta aula iremos ver: 1 Programação de Computadores O que é? Porquê aprender? 2 3 Programação estruturada 4

2 O que é? Porquê aprender? O que é a programação de computadores? Concepção de métodos para resolver problemas usando computadores Análise e comparação de métodos diferentes Conjunção de várias competências: matemática linguagens formais para especificar ideias engenharia projectar, juntar componentes para formar um sistema, avaliar prós/contras de alternativas ciências naturais observar comportamento de sistemas complexos, tecer hipóteses, testar previsões

3 O que é? Porquê aprender? O que é a programação de computadores? (cont.) A principal competência de um bom programador é a resolução de problemas. Capacidade para formular problemas Pensar de forma criativa em possíveis soluções Expressar as soluções de forma clara e precisa.

4 Porquê aprender a programar se não vai ser programador profissional? O que é? Porquê aprender? trabalhos científicos necessitam de processamento de dados complexo necessidade de automatizar tarefas repetitivas aplicações programáveis (e.g. Excel, GNUplot, Matlab, Maple, Mathematica... ) estrutura o pensamento para resolver problemas é um desafio intelectual é uma competência transponível para outras áreas é divertido!

5 notações formais para exprimir computação sintaxe: regras de formação (gramática) semântica: significado ou acção associados analogias: expressões aritméticas, símbolos químicos sintaxe semântica = 3 ok verdade = 4 ok falsidade + = 3, 2 erro H 2 O ok água 2zZ erro

6 Linguagens de baixo nível: linguagem máquina e5 83 ec d 0c f... linguagem nativa de um computador códigos numéricos associados a operações elementares incompreensível para humanos única linguagem directamente executável pelo computador

7 Linguagens de baixo nível: assembly 55 push %ebp 89 e5 mov %esp,%ebp 83 ec 20 sub $0x20,%esp 83 7d 0c 00 cmpl $0x0,0xc(%ebp) 75 0f jne 1b representação do código máquina em mnemónicas (texto) mais clara, para humanos, do que a linguagem máquina traduzida para código máquina por um programa assemblador continua a ser específica para cada computador/processador muito próxima da máquina: desenvolvimento lento, fastidioso, susceptível de erros usada apenas em aplicações muito específicas

8 Linguagens de alto nível Exemplo: linguagem C Programação de Computadores p = 1; for(i=2; i<=n; i++) p = p*i; printf("factorial %d = %d\n", n, p); mais naturais e mais compreensíveis (para humanos) mais próximas da formulação matemática dos problemas facilitam o desenvolvimento de programas independentes das características do hardware traduzidas para código máquina por programas especiais interpretadores: tradução é efectuada passo-a-passo compiladores: tradução é efectuada uma só vez; produz um executável em código-máquina

9 Cronologia das linguagens mais importantes 1956 Fortran I 1958 Lisp 1960 Cobol, Algol PL/I 1968 Smalltalk 1970 Pascal, Prolog 1974 Scheme 1976 Fortran 77, ML 1978 C (K&R) 1980 Smalltalk Ada Common Lisp, C++, SML 1986 Eiffel, Perl, Caml 1988 Tcl 1990 Fortran 90, Python, Java 1994 Ruby, Perl OCaml 1998 Scheme R5RS, C++(ISO), Haskell Python 2.0, C# 2004 C# 2.0(beta), Java 2 (beta) 2008 Python CoffeeScript

10 Porquê tantas linguagens? diferentes níveis de abstração: nível mais alto: mais próximo da formulação dos problemas; facilita a programação, detecção e correcção de erros nível mais baixo: mais próximo da máquina; potencialmente mais eficiente diferentes tipos de problemas: cálculo numérico: Fortran, C sistemas operativos: C/C++ sistemas críticos: Ada scripting: Perl, Tcl, Python

11 Porquê tantas linguagens? (2) diferentes paradigmas: imperativo: Algol, Pascal, C funcional: Lisp, Scheme, ML, Caml, Haskell lógico: Prolog orientado a objectos: Smalltalk, C++, Java, C# subjectividade: estilo, elegância, legibilidade

12 Programação estruturada Antes de surgir custos excediam sistematicamente orçamentos desenvolvimento tinha tipicamente atrasos substanciais produtos finais pouco fiáveis Forma de programar é disciplinada programas claros pode-se provar que/se são correctos fáceis de modificar Exemplos: Pascal (sobretudo no meio académico) C (sem as limitações do Pascal, muito usada na prática)

13 Programação declarativa Programação de Computadores ênfase é posta na apresentação do problema, não na forma de o resolver nem todos os problema são facilmente especificáveis pouco apropriada para implementação de algoritmos

14 Programação orientada por objectos Antes: foco era posto nas acções Objectos: facilitam criação de unidades de software com sentido essas unidades podem ser grandes há uma ligação entre objectos e a realidade objectos : têm propriedades desempenham acções Classes: representam grupos de objectos relacionados Com OO: foco era posto em coisas (objectos) melhor organização código mais compreensível mais reutilizável menos problemas de manutenção

15 O que é um programa? Programação de Computadores Programação estruturada Um programa é uma sequência de instruções que indicam como levar a cabo uma certa operação. A operação pode ser, por exemplo: a resolução de uma equação encontrar as raízes de um polinómio encontrar texto num documento procurar algo na Web etc.

16 O que é um programa? (2) Programação estruturada Independentemente da linguagem de programação, existem uma série de classes de instruções que aparecem em todas elas: input: obter dados do teclado ou de outro dispositivo output: mostrar dados no écran ou noutro dispositivo matemática: levar a cabo operações matemáticas execução condicional: verificar certas condições e executar uma sequência de instruções de acordo com o resultado dessa verificação repetição: executar um conjunto de instruções repetidamente, normalmente com alguma pequena variante

17 Programação estruturada Programação estruturada decompor um programa grande em pequenos módulos (analogia: blocos Lego) podem ser re-utilizados mais fáceis de modificar possibilita testar e/ou provar a correção programas devem ser escritos para serem lidos por outros programadores simples e correcto primeiro, eficiente depois

18 A linguagem Python Interpretada de forma híbrida : compilador traduz Python para um código intermédio byte-code execução é feita por um interpretador de byte-code Vantagens: Desvantagem: desenvolvimento rápido fácil testar módulos mais eficiente do que um interpretador clássico não é tão eficiente como e.g. C/C++ ou Fortran compilado

19 Simples: pode-se lerum programa quase como se lê um texto em inglês Fácil de aprender; sintaxe é muito simples Desenvolvida em código livre: pode-se copiar, distribuir, ler e modificar o código fonte, e usá-lo em novos programas livres Linguagem de alto nível Portátil (pode ser usada em Linux, Windows, FreeBSD, Mac OS, Solaris, OS/2, Amiga, AROS, AS/400, BeOS, OS/390, z/os, Palm OS, QNX, VMS, Psion, Acorn RISC OS, VxWorks, PlayStation, Sharp Zaurus, Windows CE, Pocket PC, Nokia Series 60 mobile phones) Interpretada Orientada a objectos Extensível: se se necessitar de algoritmos críticos, pode-se programa-los em C ou C++ e utilizá-los em Python Embebível: pode-se utilizar Python em programas escritos em C ou C++, para dar a estas linguagens possibilidade de scripting Muito boa biblioteca (batteries included). Usada no mundo real : Google, Microsoft, Yahoo!, NASA, Lawrence Livermore Labs, Industrial Light & Magic... Sítio oficial:

20 Nesta aula... Programação de Computadores : classificação Programa: definição Algumas características da linguagem Python

21 Próxima aula Programação de Computadores Introdução ao Python