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Introdução a Informática

Introdução a Informática. Linguagens de Programação Prof : Diego Brandão. Objetivo. Apresentar diferentes linguagens de programação que poderão ser utilizadas no desenvolvimento de diversas aplicações.

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Presentation Transcript

  1. Introdução a Informática Linguagens de Programação Prof: Diego Brandão

  2. Objetivo • Apresentar diferentes linguagens de programação que poderão ser utilizadas no desenvolvimento de diversas aplicações. • Apresentar as estruturas de algumas linguagens e suas características, pois cada linguagem foi criada com o objetivo de facilitar o desenvolvimento de diversos tipos de aplicações

  3. Definição • Conjunto de símbolos, palavras e regras usados na construção de sentenças que expressam e processam instruções para computadores(Houaiss). •  No início os desenvolvedores criavam sistemas utilizando diretamente as instruções do processador, cada seqüência de zeros e uns representava uma única instrução. Conhecida como linguagem de máquina sua utilização é muito complexa. • Cada programa escrito em linguagem de máquina é específico para um determinado equipamento, pois, numa outra máquina, a mesma seqüência de “0” e “1” podia significar uma operação completamente diferente.

  4. Definição • Ao passar dos anos, diversas linguagens de programação surgiram para facilitar: • o desenvolvimento dos algoritmos desejados, • a interface entre o homem e a máquina, e, tornar os programas menos suscetíveis a erros

  5. Histórico • A primeira tentativa de se criar uma linguagem mais próxima do ser humano foi através da linguagem Assembly – linguagem de montagem. Nesta linguagem cada, instrução é dada por um pequeno conjunto de letras, chamado mnemônico. Estas letras devem sugerir de forma simples qual a operação que deve ser executada.

  6. Histórico • Exemplo: Soma de dois números Queremos efetuar a soma 10+20 e representar a soma usando 32 bits. Uma das possibilidades seria colocar o número 10 no registrador eax. Depois somamos ao registrador eax o número 20. O resultado estará no registrador eax. moveax,10 addeax,20

  7. Conjuntos de Linguagens • Linguagens de baixo nível • Linguagens não estruturadas • Linguagens procedurais • Linguagens funcionais • Linguagens orientadas a objetos • Linguagens específicas • Linguagens de quarta geração ou visuais

  8. Linguagens de baixo nível • Cada processador possui um conjunto diferente de instruções. Por isso, uma linguagem Assemblerpara cada tipo de processador • A mesma aplicação necessita de um código para cada tipo de processador

  9. Linguagens Não-Estruturadas • Não estão vinculadas aos processadores • Considerável avanço para o desenvolvimento de sistemas em termos qualitativos, quando comparadas às linguagens de baixo nível. • COBOL (Common Business Oriented Language), ou seja, linguagem comum orientada a negócios. • BASIC (BeginnersAll-purposeSymbolicInstructionCode)

  10. Linguagens procedurais • São consideradas subtipos das linguagens estruturadas • Possui uma estrutura de controle, organizando de forma mais eficiente e clara a sintaxe do programa • Estrutura de Teste, repetição, WHILE, CASE e SWITCH, são algumas estruturas utilizadas por esse tipo de linguagem

  11. Linguagens procedurais • A principal característica é a existência de algoritmos que determinam uma seqüência de chamadas de procedimentos, constituindo um programa • As mais comuns são C, Pascal e Fortran; outras mais sofisticadas são Ada, Modula-2 e Modula-3

  12. Linguagens procedurais • A linguagem C: • Está diretamente ligada ao desenvolvimento do Sistema Operacional Unix • Implementada por Dennis Ritchie em 1970 • Derivada da linguagem B, idealizada por Ken Thompson, e esta é derivada da linguagem BCPL criada por Martin Richards • Utilizada para criação de processadores de texto, planilhas eletrônicas, sistemas operacionais, gerenciadores de banco de dados entre outros

  13. Linguagens procedurais • A linguagem Pascal: • Desenvolvida por NicklausWirth em 1968 na Suíça • Destina-se principalmente à programação científica • Idealizada por meio do ALGOL e com fins educacionais, inspirou as linguagens Modula-2 e Ada

  14. Linguagens procedurais • A linguagem Fortran • Desenvolvida por Backus, em 1958 para cálculos matemáticos • O FORTRAN ou Formula Translationmanipulava inicialmente matrizes • Fortran66 • Orientada a objeto nos dias atuais

  15. A linguagem Ada: • Desenvolvida em 1978 para o Departamento de Defesa dos Estados Unidos • Possui conceitos de reusabilidade, portabilidade, modulariedadee confiabilidade. Suporte a programação em tempo real. • A linguagem Modula-2 • Desenvolvida por NiklausWirt no final de 1970 • A linguagem Modula-3 • Desenvolvida pela Olivetti/Digital

  16. Algoritmos • Representação de Algoritmos: Pseudo-Linguagem • Algoritmos podem ser representados de duas maneiras: a) uma mais próxima (entendida) pelas pessoas b) uma entendida pelo computador • Uma pseudo-linguagem possui as seguintes caracteristicas: • utilização de certas palavras-chave, que indicam a natureza da operação a ser efetuada em certos passos do algoritmo • utilização de espaços no começo das linhas do algoritmo para ressaltar a estrutura do algoritmo • numeração dos passos do algoritmo • utilização ponto-e-vírgula (;) para separar os passos consecutivos do algoritmo

  17. Algoritmo • Exemplo: algoritmo para somar dois números. • Algoritmo • 1 - pegar o primeiro número; • 2 - pegar o segundo número; • 3 - somar o primeiro número com o segundo; • 4 - mostrar o resultado da soma; • Fim-algoritmo.

  18. Pascal – Estrutura Principal • Estrutura principal • A estrutura principal de um programa em pascal se apresenta da seguinte forma: program cabeçalho; declarações begin Comandos end.

  19. Exemplo • program exe1; • var • a, b : real; • k : char; • begin • a := 3.2; • b := 5.81; • k := ´*´; • writeln('resultado: ', a:5, ' + ', b:5, ' = ', a+b:5, k); • writeln('resultado: ',a:5:1, ' + ', b:5:1, ' = ', a+b:5:1, k:1); • end. • Resultados: • resultado: 3.2e+00 + 5.8e+00 = 9.0e+00 • resultado: 3.2 + 5.8 = 9.0

  20. Procedimentos e Funções • procedure nome; • declaração dos objetos locais à procedure • BEGIN • comandos da procedure • END; • function nome: t • declararação dos objetos locais à function • BEGIN • comandos da function • . • . • . • nome := X; • END;

  21. Procedimentos • program procedimentos; • var • { declaração das variáveis do programa principal } •  procedureentrada_de_dados; • var • { declaração das variáveis do procedimento entrad_de_dados } • begin • { comandos do procedimento entrada_de_dados } • end; •  procedureprocessa_dados; • var • { declaração das variáveis do procedimento processa_dados } • begin • { comandos do procedimento processa_dados } • end; •  procedureimprime_resultados; • var • { declaração das variáveis do procedimento imprime_resultados } • begin • { comandos do procedimento imprime_resultados } • end; •  begin • { corpo programa principal } • entrada_de_dados; • processa_dados; • imprime_resultados; • end.

  22. Função • programexemplo_function; • { program que calcula o fatorial de N com a utilização de uma função } • var N : integer; • function fatorial : integer; • var i, acumul : integer; • begin • acumul := 1; • i := 1; • while (i <= N) do • begin • acumul := acumul * i; • i := i + 1; • end; • fatorial := acumul; • end; • begin • write('Digite o valor de N: '); • readln(N); • writeln('O valor do Fatorial de ',N , ' é = ', fatorial); • end.

  23. Exemplo em Pascal • programsomadoisnum; • { esse programa soma dois números e exibe o • resultado na tela } • var • n1, n2, result : integer; • begin • readln(n1); • readln(n2); • result := n1 + n2; • writeln(result); • end.

  24. Exemplo em C • #include <stdio.h> • intmain () • { • int x; • int y; • int t; • x=5; • y=4; • t=x+y; • printf("Soma=%d\n“, t); • exit(0); • }

  25. Fatorial com C • #include <stdio.h> • intfat(int n) { //inicio da funcao fatorial • int n, i, fatorial; • i = 1; • fatorial = 1; • while (i <= n) { • fatorial = fatorial * i; • i++; /* equivalente a: i = i + 1 */ • } • return fatorial; • } //fim da funcao fatorial • intmain() { //programa principal • int n, i, fatorial; • printf("Entre o valor de n (0 <= n < 13): "); scanf("%d", &n); • fatorial = fat(n); // chama função fatorial • printf("%d! = %d\n", n, fatorial); • return 0; • }

  26. Linguagens funcionais • Um estilo diferente de programar • Avaliação de expressões que procuram combinar valores básicos e não simplesmente executar comandos básicos como as linguagens estruturadas • As mais conhecidas são: • Prolog • Lisp • Scheme • NESL, • Erlang

  27. Linguagens funcionais • Linguagem Prolog • criada em 1973 • na Universidade Marseille • por Alan Colmerauer • devido a necessidade de traduzir as linguagens naturais • Ligada à lógica matemática • Existem várias versões do Prolog para utilização com compiladores e interpretadores nas mais diversas plataformas

  28. Exemplo de programa Prolog • irmão(X,Y) :- mae(Z,X), mae(Z,Y). • irmão(X,Y) :- pai(Z,X), pai(Z,Y). • mãe(maria, felipe). • pai(joão, antonio). • pai(joão, guilherme). • pai(miguel, joão). • • ? irmão(antonio,guilherme) • • ? irmão(joão,guilherme)

  29. Exemplo: Números de Fibonacci • Os números de Fibonacci são uma sequência • definida recursivamente por: • • 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, • 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, • 6765, 10946, …

  30. Números de Fibonacciem Prolog • Fib(0,0). • • Fib(0,1). • • Fib(n,F1+F2):-Fib(n-1,F1), Fib(n-2,F2). • • ? Fib(10, F). • F = 55.

  31. Linguagens funcionais(3) • Linguagem LISP (LIStProcessor) • baseia-se em estudos de Inteligência Artificial • na década de 80, o LISP começou a ser utilizado em diversos dialetos, surgindo então o CommonLisp que integrou todas as características positivas • Com o tempo foram adicionadas mais funções ao CommonLisp, dando origem ao CLOS(CommonLispObject System), orientado a objetos

  32. Linguagens Procedurais vs.Linguagens Funcionais • Nas linguagens procedurais, a programação é baseada na execução sequencial de comandos. • Variáveis são definidas. • Comandos alteram o valor das variáveis. • Repetição é realizada através de comandos explícitos (for, while). • Nas linguagens funcionais, a programação é feita somente através da definição de funções. • Funções podem receber outras funções como parâmetro. • A repetição é feita através da recursão: uma função chama a si mesma.

  33. Linguagens Orientadas aObjetos • Surgiram devido as novas técnicas da Engenharia de Software • A visão de programação estruturada ou Top- Down (de cima para baixo), passou a ser Bottom-Up (de baixo para cima) • As primeiras linguagens orientadas a objetos surgiram no fim da década de 1960, o Simula e o Smaltalk

  34. Linguagens Orientadas aObjetos Linguagem Simula • inspirada no ALGOL (ALGOritmicLanguage), • usada na década de 1960 nas universidades • desenvolvido no Centro Norueguês de computação de Oslo • inserido conceitos de classe, co-rotina, variável de referência • programações de simulações • tipos abstratos de dados

  35. Linguagens Orientadas aObjetos • Linguagem C++ • Uma extensão da linguagem C • Idealizada por Stroustrup em, 1986 nos laboratórios da AT&T • Suporte para a criação e uso de: • Tipos abstratos de dados, • Classes Virtuais, • Facilidade para a programação de baixo nível

  36. Linguagem Java • Implementada pela Sun Microsystems, em 1990 • Princípio fundamental, a portabilidade • Geração de código intermediários, os byte-codes • Uma variante da linguagem é o Java Script, programas incluídos nos textos das páginas HTML que não são compilados, são apenas interpretados pelos browsers

  37. Linguagens Orientadas aObjetos

  38. Linguagens Orientadas aObjetos

  39. Processo de Execução de um Programa Open file_entrada Read A,B,C Whilenoteof(file_entrada) do K=A+B-C point A,B,C,X read A,B,C Endwhile Close file_entrada Programa inicial (alto nível) Programa Compilador Código Objeto (Linguagem de máquina) Compilação 1011 0011 0000 0011 1010 0000 0000 0100 1110 0000 0000 1000 ..................................... ..................................... ..................................... 1111 0000 0000 0000

  40. Fluxograma do processo de execução de um programa Programa fonte Compilação Compilador Código Objeto Ligação Ligador Código Executável Execução Carregador

  41. Compilação X Interpretação • Compilação • Conversão de um programa escrito em linguagem de alto nível para linguagem de máquina • Processo de análise de um programa e sua conversão em linguagem binária (código objeto). • Analise comando por comando do código fonte e não ocorrendo erros geração do código objeto.

  42. Compilação X Interpretação • Interpretação • Realização das trÊs fases(compilação, ligação e execução), comando a comando, do programa fonte. • Cada comando é lido, convertido em código executável e imediatamente executado, antes que o comando seguinte seja lido.

  43. Compilação X Interpretação • Vantagens: • Interpretação-> identificar e indicar um erro no programa em qualquer etapa. • Compilação -> baixo consumo de memória • Desvantagens: • Interpretação-> consumo de memória, execução de loops • Compilação -> dificil detecção de erros.

  44. Linguagens Específicas • Linguagens para Banco de Dados • Linguagem Clipper – 1980 e 1990 • SQL (StructuredQueryLanguage) • Linguagens de Simulação • MATLAB – destinada a cursos de teoria matricial, álgebra linear e análise numérica surgiu nas universidades de Stanford e Novo México no final da década de 1970

  45. Linguagens Específicas • Linguagens de Script • Perl – otimizada para a leitura de arquivos textos • TCL/TK (Tool Command Language/Tool Kit) – 1990 na Universidade da Califórnia, por John Ousterhout • Usada para desenvolver interfaces gráficas nas aplicações • Pode ser utilizada com outras linguagens como C e possui características das linguagens procedurais clássicas (variáveis, chamadas de procedimentos e estruturas de controle)

  46. Linguagens Específicas • Linguagens de Formatação de Texto • HTML • PostScript – a Adobe, em 1985, para a otimização de impressão de gráficos e textos • PDF (Portable Data Format) – com a evolução do PostScript

  47. Linguagens de quarta geração ouvisuais • Com a chegada do sistema operacional Windows a utilização do computador atingiu um número maior de pessoas • Os sistemas passaram a ter ferramentas de suporte mais simples, a qualidade teve um salto considerável

  48. Linguagens de quarta geração ouvisuais • Linguagens como: • Visual Basic – desenvolvido pela Microsoft • Simulink – utilizado na simulação de sistemas dinâmicos • Delphi – criada pela Borland, que desenvolveu o C++ Builder. Utiliza a linguagem Object Pascal da Borland, originada do Turbo Pascal.

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