PDF de programación - 1. Computadores y programación - Fundamentos de la Programación - Grado en Desarrollo de videojuegos

1. Computadores y programación

Informática y computadora (RAE)

Informática (Ciencia de la computación)

Conjunto de conocimientos científicos y técnicos que
hacen posible el tratamiento automático de la
información por medio de ordenadores.

Computadora

Máquina electrónica, analógica o digital, dotada de
una memoria de gran capacidad y de métodos de
tratamiento de la información, capaz de resolver
problemas matemáticos y lógicos mediante la ejecución
de programas informáticos.

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Hardware y Software (RAE)

Hardware

Componentes que integran la parte física de una
computadora.

Software

Conjunto de programas, instrucciones y reglas
informáticas para ejecutar ciertas tareas en una
computadora.

El Sistema Operativo

• Es el software básico para manejar el hardware y proporcionar
un conjunto de servicios genérico al resto de programas, las
aplicaciones.
• Es la primera capa de software que tiene un computadora,
que establece un puente entre el hardware y el resto del
software (aplicaciones)... pero en definitiva es un programa
• Sistemas operativos más usuales: Linux, Windows (en sus
distintas versiones), Mac OS, Solaris, Unix, Android...
• En FP nos interesa aprender a diseñar aplicaciones. No vemos
los sistemas operativos a fondo.

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Programas, algoritmo, cómputo

Algoritmo

Descripción precisa y ordenada de una secuencia (finita) de
operaciones que permite hallar la solución de un problema.

Conocemos algún algoritmo?
Al ser una secuencia finita de instrucciones, siempre terminará... es
cierto? NO

Programa

Codificación de un algoritmo en un lenguaje de
programación concreto (C#, C++, Java, ...), mediante una
secuencia de instrucciones que entiende la computadora.

Son distintos programa y algoritmo? Conocemos algún programa?

Cómputo

Ejecución de un programa en un ordenador.

Cuantos cómputos puede hacer un programa?

Arquitectura de una computadora

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Arquitectura elemental

Memoria Principal

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Unidad Central de Proceso (CPU)

Programas a bajo nivel: el lenguaje máquina

• La CPU trabaja en sistema binario, con ceros y unos (bits,
unidad mínima de información/dato)
Byte: grupo de 8 bits (unidad básica de acceso a memoria)

En el lenguaje máquina TODO se representa en binario:
instrucciones del programa, datos, direcciones de memoria, etc.
Es habitual utilizar representación en sistema hexadecimal

Así, el byte 01011011 se representa como:

01011011 binario ≡ 5B hexadecimal



0101

5



1011

B

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Lenguaje máquina

Un ejemplo de programa en lenguaje máquina para sumar dos
números

Instrucción Significado
A0 2F
3E 01
A0 30
3E 02
1D
B3 31

Acceder a la posición de memoria 2F
Copiar el dato en el registro 1 de la ALU
Acceder a la posición de memoria 30
Copiar el dato en el registro 2 de la ALU
Sumar (registros 1 y 2)
Guardar el resultado en la posición de memoria 31

Este lenguaje es dependiente de la computadora concreta (de la
CPU de la misma). Es distinto para un PC o un MAC... incluso
es (ligeramente) distinto para cada CPU de esas arquitecturas.

Muy difícil programar directamente en lenguaje máquina.

Lenguaje máquina (II)

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Lenguaje ensamblador. Un poco más fácil

Pero sigue siendo un lenguaje de bajo nivel, difícil de utilizar.

El siguiente paso: los lenguajes de alto nivel

Más próximos al lenguaje natural y matemático

resultado = dato1 + dato2;

Programas mucho más fáciles de escribir (y de leer)

Después vino la programación estructurada, la abstracción
procedimental, la estructuración de datos, la programación
orientada a objetos...
capas de abstracción para acercar el lenguaje a la
persona y facilitar el diseño de programas.

Infinidad de lenguajes: C++, Java, Python, Fortran,
Prolog, Haskell, Pascal, Cobol, Lisp, Smalltalk, C#,...

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Muchos lenguajes de programación

En https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:
Lenguajes_de_programacion hay una lista muy incompleta
con más de 600 lenguajes de programación.

¿Por qué C#?

Lenguaje moderno (2000)
Influido por lenguajes consolidados Java, C++, Eiffel,

Modula-3, Pascal... incorporando lo mejor de ellos.
Elecciones de diseño muy acertadas, diseñado por

programadores experimentados como Anders Hejlsberg

es elegante, simple, con tipos seguros...

Completamente integrado en la plataforma .NET de MS

Windows, pero multiplataforma

Descriptores (Wikipedia) Multiparadigma: estructurado,

imperativo, orientado a objetos, dirigido por eventos,
funcional, genérico, reflexivo

Por qué se llama C#? # (sostenido musical, un semitono por
arriba: superior a C). Es otra evolución de C.

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM ¿Por qué C# en el grado de videojuegos?

Porque se integra perfectamente con el motor Unity
Es un lenguaje de propósito general... no sirve solo para

videojuegos, sino para cualquier tipo de aplicación.

Es un lenguaje con futuro y es perfecto para el currículum

de un alumno de este grado.

Es un buen lenguaje de iniciación a la programación... pero

además es un lenguaje profesional!

Por otro lado:

El objetivo prioritario del curso NO es aprender C#... es

aprender programación estructurada: C# es muy razonable.

Un programador debe conocer distintos (y variados) lenguajes de

programación y aprender constantemente otros nuevos.

¿Cuál es el mejor lenguaje de programación?

Cada programador tiene su(s) favorito(s). Lo ideal es dominar
muchos y utilizar uno u otro dependiendo de la aplicación.

Sintaxis y semántica de los lenguajes

Un lenguaje (formal) queda definido (formalmente) por dos
aspectos esenciales:

Sintaxis: reglas que determinan las construcciones válidas

del lenguaje. ¿Está bien escrito?

Semántica: significado que se atribuye a las construcciones

válidas del lenguaje. ¿Qué hace?

Un lenguaje de programación es un lenguaje formal.

La sintaxis determina lo que es un programa válido.
La semántica determina lo que hace un programa válido (el

resultado que produce su ejecución).

En los sucesivo nos centramos en lenguajes de programación.

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Sintaxis de los lenguajes de programación

Se define mediante Diagramas de flujo o Gramáticas
• Diagramas de flujo: representación gráfica de la forma de
construcción de elementos del lenguaje. Por ejemplo, para los
números enteros:

De acuerdo con esto, ¿están bien formados los siguientes
números?

23,−159, +5, 1 − 34, 3.14, 002

Sintaxis de los lenguajes de programación. Gramáticas

La forma más habitual de definir la sintaxis es con
• Gramáticas BNF (Bakus-Naur Form) o EBNF (Extended
Bakus-Naur Form): más formal, más potente, más precisa.
Por ejemplo, para los enteros:

entero
signo
secDigitos → digito | digito secDigitos
digito

→ signoOp secDigitos
→ + | - |

→ 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Cada línea es una producción gramatical
Los símbolos no terminales son los que tienen una

producción asociada o más (los que aparecen a la izquierda
de →)

Los símbolos terminales son el resto.
| significa alternativa (ó)

significa secuencia vacía

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCMJaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM Gramáticas. Reconocimiento, generación.

entero
signoOp
secDigitos → digito | digito secDigitos
digito

→ signoOp secDigitos
→ + | - |

→ 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

De acuerdo con esto, ¿están bien formados los números 23, -159, +5,
1-34, 3.14, 002?

Por ejemplo, para el 23:

entero → signoOp secDigitos

→
secDigitos ≡ secDigitos
→ digito secDigitos
→ 2 secDigitos
→ 2 digito
→ 2 3

Jaime Sánchez. Sistemas Informáticos y Computación, UCM