Laboratorio De Lenguajes De Programación: Lenguajes Imperativos

La programación imperativa es un paradigma de programación que describe la programación en términos del estado del programa y sentencias que cambian dicho estado. Los programas imperativos son un conjunto de instrucciones que le indican al computador cómo realizar una tarea.

La implementación de hardware de la mayoría de computadores es imperativa; prácticamente todo el hardware de los computadores está diseñado para ejecutar código de máquina, que es nativo al computador, escrito en una forma imperativa. Esto se debe a que el hardware de los computadores implementa el paradigma de las Máquinas de Turing. Desde esta perspectiva de bajo nivel, el estilo del programa está definido por los contenidos de la memoria, y las sentencias son instrucciones en el lenguaje de máquina nativo del computador (por ejemplo el lenguaje ensamblador).

Los lenguajes imperativos de alto nivel usan variables y sentencias más complejas, pero aún siguen el mismo paradigma. Las recetas y las listas de revisión de procesos, a pesar de no ser programas de computadora, son también conceptos familiares similares en estilo a la programación imperativa; cada paso es una instrucción, y el mundo físico guarda el estado (Zoom).

Los primeros lenguajes imperativos fueron los lenguajes de máquina de los computadores originales. En estos lenguajes, las instrucciones fueron muy simples, lo cual hizo la implementación de hardware fácil, pero obstruyendo la creación de programas complejos. Fortran, cuyo desarrollo fue iniciado en 1954 por John Backus en IBM, fue el primer gran lenguaje de programación en superar los obstáculos presentados por el código de máquina en la creación de programas complejos.

Propiedades

Un núcleo del lenguaje simple, con funcionalidades añadidas importantes, como funciones matemáticas y de manejo de archivos, proporcionadas por bibliotecas.
Es un lenguaje muy flexible que permite programar con múltiples estilos. Uno de los más empleados es el estructurado "no llevado al extremo" (permitiendo ciertas licencias de ruptura).
Un sistema de tipos que impide operaciones sin sentido.
Usa un lenguaje de preprocesado, el preprocesador de C, para tareas como definir macros e incluir múltiples archivos de código fuente.
Acceso a memoria de bajo nivel mediante el uso de punteros.
Interrupciones al procesador con uniones.
Un conjunto reducido de palabras clave.
Por defecto, el paso de parámetros a una función se realiza por valor. El paso por referencia se consigue pasando explícitamente a las funciones las direcciones de memoria de dichos parámetros.
Punteros a funciones y variables estáticas, que permiten una forma rudimentaria de encapsulado y polimorfismo.
Tipos de datos agregados (struct) que permiten que datos relacionados (como un empleado, que tiene un id, un nombre y un salario) se combinen y se manipulen como un todo (en una única variable "empleado").

Carencias

Recolección de basura nativa, sin embargo se encuentran a tal efecto bibliotecas como la "libgc" desarrollada por Sun Microsystems, o el Recolector de basura de Boehm.

Soporte para programación orientada a objetos, aunque la implementación original de C++ fue un preprocesador que traducía código fuente de C++ a C.
Encapsulación.
Funciones anidadas, aunque GCC tiene esta característica como extensión.
Polimorfismo en tiempo de código en forma de sobrecarga, sobrecarga de operadores y sólo dispone de un soporte rudimentario para la programación genérica.
Soporte nativo para programación multihilo y redes de computadores.

Ejemplo:

Este es un programa que busca en una matriz el numero de veces que se repite determinado numero.

Compilamos...

Primero nos pide el numero de filas y columnas, en este caso, hice una matriz de 3x3

Luego nos pide cada elemento de la matriz;

Después nos pide el numero que va a buscar : yo elegi el 2

y al final "imprime" la matriz y el numero de veces que se repite el numero buscado:

Fortran

es un lenguaje de programación alto nivel de propósito general, procedimental e imperativo, que está especialmente adaptado al cálculo numérico y a la computación científica.

El lenguaje fue diseñado teniendo en cuenta que los programas serían escritos en tarjetas perforadas de 80 columnas. Así por ejemplo, las líneas debían ser numeradas y la única alteración posible en el orden de ejecución era producida con la instrucción goto. Estas características han evolucionado de versión en versión. Las actuales contienen subprogramas, recursión y una variada gama de estructuras de control.

Ventajas

Lo que fue la primera tentativa de proyección de un lenguaje de programación de alto nivel, tiene una sintaxis considerada arcaica por muchos programadores que aprenden lenguajes más modernos. Es difícil escribir un bucle "for", y errores en la escritura de sólo un carácter pueden llevar a errores durante el tiempo de ejecución en vez de errores de compilación, en el caso de que no se usen las construcciones más frecuentes. Algunas de las versiones anteriores no poseían facilidades que son consideradas como útiles en las máquinas modernas, como la asignación dinámica de memoria.

Se debe tener en cuenta que la sintaxis de Fortran fue afinada para el uso en trabajos numéricos y científicos. Muchas de sus deficiencias han sido abordadas en revisiones recientes del lenguaje. Por ejemplo, Fortran 95 posee comandos mucho más breves para efectuar operaciones matemáticas con matrices y dispone de tipos. Esto no sólo mejora mucho la lectura del programa sino que además aporta información útil al compilador.

Por estas razones Fortran no es muy usado fuera de los campos de la informática y el análisis numérico, pero permanece como el lenguaje a escoger para desempeñar tareas de computación numérica de alto rendimiento.

Ejemplo:

El programa calcula el factorial de un numero:

FUNCTION factorial(n)

INTEGER factorial

INTEGER, INTENT(IN) :: n

IF (n==0) THEN

factorial = 1

ELSE

factorial = factorial * factorial(n-1)

END IF

END FUNCTION factorial

Pascal

Pascal es un lenguaje de programación desarrollado por el profesor suizo Niklaus Wirth entre los años 1968/9 y publicado en 1970. Su objetivo era crear un lenguaje que facilitara el aprendizaje de programación a sus alumnos, utilizando la programación estructurada y estructuración de datos. Sin embargo con el tiempo su utilización excedió el ámbito académico para convertirse en una herramienta para la creación de aplicaciones de todo tipo.

Pascal se caracteriza por ser un lenguaje de programación estructurado fuertemente tipificado. Esto implica que:

El código está dividido en porciones fácilmente legibles llamadas funciones o procedimientos. De esta forma Pascal facilita la utilización de la programación estructurada en oposición al antiguo estilo de programación monolítica.
El tipo de dato de todas las variables debe ser declarado previamente para que su uso quede habilitado.

Carateristicas

A diferencia de lenguajes de programación descendientes de C, Pascal utiliza el símbolo ":=" para la asignación en vez de "=". Si bien el segundo es más conocido, la práctica ha demostrado que muchos usuarios utilizan el símbolo de igualdad para comparar valores en lugar del comparador de C que es el símbolo ==. Esta sintaxis conduce a muchos errores obugs difíciles de rastrear en código C. Dado que Pascal no permite asignaciones dentro de expresiones y utiliza sintaxis distintas para asignaciones y comparaciones, no sufre estos errores.

Además sus programas tienen definidas dos partes: declarativa y ejecutiva. En la primera debe aparecer todo lo que se usará en la segunda, de lo contrario se detecta como desconocido y evita ciertas incomprensiones como veremos más adelante. En la parte declarativa se enuncian Unit existentes, procedimientos, funciones, variables, constantes y nuevos tipos de datos estructurados.

Otra diferencia importante es que en Pascal, el tipo de una variable se fija en su definición; la asignación a variables de valores de tipo incompatible no están autorizadas (en C, en cambio, el compilador hace el mejor esfuerzo para dar una interpretación a casi todo tipo de asignaciones). Esto previene errores comunes donde variables son usadas incorrectamente porque el tipo es desconocido; y también evita la necesidad de notación húngara, que vienen a ser prefijos que se añaden a los nombres de las variables y que indican su tipo.

Ejemplo:

El programa en pascal calcula el área de un triangulo en base a los datos que damos:

Program area;

var area, base, altura : real;

begin

write ('Dame Base : ');

readln(base);

write('Dame Altura: ')

readln(altura);

area := (base * altura)/2

writeln('El Area es =', area:0:2); {:0:2 sirve para dar el formato de salida al numero}

readln;