ELEMENTOS DEL LENGUAJE C

DESARROLLO DE LOS LENGUAJES ARTIFICIALES

Lenguajes artificiales, son los creados por el hombre, basados en los lenguajes naturales, para comunicarse con la máquina son conocidos como lenguajes de programación.

Lenguajes de programación. Es una serie específica de caracteres, utilizada para formar palabras o símbolos, que le permiten a un programador dar instrucciones a un computador para efectuar una serie de operaciones aritméticas y lógicas. Cada lenguaje de programación tiene su propia gramática y sintaxis, que son traducidas a lenguaje de máquina por ensambladores, compiladores e interpretes

Los lenguajes de programación son lenguajes artificiales que han sido creados para poder decirle a la máquina qué es que tiene que hacer. Todos los lenguajes de programación tienen un grupo de instrucciones propias. Las instrucciones son, simplemente, órdenes para la computadora.

Los lenguajes de programación han evolucionado a través de generaciones. En cada nueva generación, van necesitándose menos instrucciones para indicarle a la computadora que tarea efectuar. Es decir, un programa escrito en un lenguaje de primera generación ( maquina y/o ensamblador ) puede requerir mas de 100 instrucciones; ese mismo programa requerirá menos de 25 instrucciones en un lenguaje de tercera generación

PRIMERA GENERACIÓN DE LENGUAJES

Trabajan a nivel de instrucciones máquina, con el menor nivel de abstracción posible con el que se puede representar un programa, el lenguaje ensamblador, representa la primera generación de lenguajes.

SEGUNDA GENERACIÓN DE LENGUAJES

Fue desarrollada a finales de los 50 y principios de los 60 y ha servido como base a todos los lenguajes de programación modernos. La segunda generación de lenguajes esta caracterizada por su amplio uso, la enorme cantidad de bibliotecas de software y la gran familiaridad y aceptación

FORTRAN (FORMULA TRANSLATINF SYSTEM)

Fue el más usado para programación científica e ingeniería. Foltran I nació en 1954 implementado en la computadora IBM 704 1956, se fueron apareciendo sucesivamente en II, III etc. en 1977 salió el FOLTRAN 77 añadía características al lenguaje que mejoraban su capacidad de programación.

COBOL

En 1950 se sintió la necesidad de un lenguaje de procesamiento de datos. 1959 se formó el comité CODASYL (Conference on Data Systems Languages), desde hay se hizo una descripción de tal lenguaje. En 1960 se publicó un borrador de este. En 1968 fue aprobado por la American National Standard. En 1981 se presento definitivo.

TERCERA GENERACIÓN DE LENGUAJES

Su nivel de representación de programas de computadora es superior, pero aún hay que especificar distintos procedimientos algorítmicos perfectamente detallados.

Denominados lenguajes de programación moderna o estructurada, están caracterizados por sus potentes posibilidades procedimentales y de estructuración de datos, se pueden dividir en dos grandes categorías: lenguajes de alto orden de propósito general y lenguajes especializados.

DE PROPÓSITO GENERAL ENCONTRAMOS

ALGOL, PL/1, PASCAL, MODULA 2, C Y ADA han sido adoptados como lenguajes con potencial para un gran espectro de aplicaciones:

PASCAL

Es una evolución del ALGOL, en 1958 trajo mucho interés e implementación a lo largo de los 3 años, popular entre los científicos informáticos en Europa. Se convirtió en un lenguaje universal para la definición de algoritmos.

Fue desarrollado con un lenguaje de propósitos generales con aplicaciones en un amplio rango de interés surgió el ALGOL 68, fue demasiado ambicioso para ser práctico; Niklaus Wirth diseñó un sucesor más reducido lo llamo "PASCAL" su versión fue definida e implementada en 1973 y estandarizado en 1983.

PL/1

Fue creado como un lenguaje de propósito general. Primera versión fue presentada por la Advanced Languaje Develomen Comité del Proyecto Share Fortran y fue llamado NPL (New Programing Languaje) fue implementado por IBM bajo PL/1, así fue aceptado, aunque en 1981 se ha realizado el refinamiento del PL/1 standard, llamado Subset/6 PL/1 para preservar la mayoría de las características útiles.

Se diseño para aumentar la economía de expresión en una amplia variedad de aplicaciones. En 1969 los laboratorios Bell buscaron una alternativa para el sistema operativo Multics para computadora PDP-7 paralelo al Unix. En 1973 se reescribio el Unix en C, fue ampliamente usado.

ADA

En 1975 el Departamento de Defensa formo un grupo de trabajo en lenguajes su misión era: · Identificar los requerimientos de lenguajes en el Departamento de Defensa, · Evaluar la adecuación de los lenguajes existentes y · Evaluar la adecuación de los lenguajes existentes.

En 1979 se presentó la evaluación final del propuesto por Honeywell-Bull, se seleccionó como el nuevo lenguaje de alto nivel del Dpto de Defensa, el lenguaje se denominó ADA, en reconocimiento a Agusta Ada Byron (ella es considerada la primera programadora del mundo, pues trabajó con Charles Babbage a principios del Siglo XIX).

MODULA -2

En 1977 comenzó el proyecto para el diseño de una computadora integral Hardware-Software en el Instituto For Informatic en Zurich, resuelve los problemas de PASCAL , también como desarrollo de software eficiente y una efectiva utilización de los recursos de máquina.

LENGUAJES ESPECIALIZADOS

Están caracterizados por su usual formulación sintáctica que ha sido diseñada para una aplicación particular, entre los que se encuentran el LIPS, Prolog, Smalltalk, APL y FORTH.

APL (Aprograming Lenguaje)

Fue introducido por Kenneth Iverson en su libro A Programming Language (1962), implementado para los programas que hacen un gran uso de tablas vectores matrices y para los que se desea una solución rápida interactiva.

Inicialmente fue soportado por IBM , este contribuye significativamente al campo de los lenguajes de programación y sus aplicaciones.

LISP (Lisp Processor)

Diseñado para la manipulación de fórmulas simbólicas. Fue desarrollado por John McCarthy entre 1956-58, se implementó primero sobre IBM 704 en 1960. Desde 1960 se han producido varios dialectos, no han sido estandarizados, esta disponible en software de ayuda.

PROLOG (Programming in Logic)

Diseñado para aplicaciones de inteligencia artificial, gran parte de la reciente atención al Prolog se debe al proyecto japonés de Computadora de 5a. generación. Fue desarrollado a principios de 1970 por Philippe Roussel. Sin embargo el interés por la programación IA ha llevado al desarrollo de muchas implementaciones recientes.

SNOBOL

Basado en unos principios sólidos de identificación de secuencias para resolver los problemas de manipulación de cadenas.

Fue diseñado en 1962, no ha sido estandarizado aunque ha sido ampliamente implementado sobre diferentes máquinas, han salido 4 versiones.

CUARTA GENERACIÓN DE LENGUAJES

Han elevado el nivel de abstracción, contiene una sintaxis distinta para la representación del control y para la representación de la estructura de datos representa estas estructuras en un mayor nivel de abstracción eliminando la necesidad de especificar detalles algorítmicos. Combinan características procedimentales y no procedimentales, permite al usuario especificar condiciones con sus correspondientes acciones (características procedimentales) mientras que pidiendo al mismo tiempo al usuario que indique el resultado deseado (no procedimentales) para encontrar los detalles procedimentales aplicando su conocimiento del dominio específico.

El sistema del L4G "sabe" cómo calcular los datos financieros deseados y lo hace sin que el programador tenga que especificar los algoritmos apropiados.

Lenguajes de petición: Permiten al usuario manipular de forma sofisticada la información contenida en base de datos previamente creada.

Generadores de programas: Presentan otra clase de L4G , más que basarse en una base de datos predefinida, un generador de programas permite al usuario crear programas en un lenguaje de tercera generación usando notablemente menos sentencias. Estos lenguajes de programación de muy alto nivel hacen un fuerte uso de la abstracción de datos y procedimientos.

Otros L4G: Los lenguajes de soporte a la toma de decisiones: permiten que los no programadores lleven a cabo una gran variedad de análisis qué pasa si que van desde simples modelos de hojas de cálculo bidimensionales hasta los sofisticados sistemas de modelos estadísticos y de investigación operativa. Los lenguajes de prototipos: se han desarrollado para asistir en la creación de prototipos facilitando en la creación de interfaces para el usuario y de diálogos, además de proporcionar medios para el modelado de datos. Los lenguajes de especificación formal: se pueden considerar L4G cuando producen código de máquina ejecutable.

SMBD sistemas de manejo de base de datos, lenguajes sin procedimientos, están diseñados para aplicaciones que procesen bajos volúmenes de datos.

BASIC: Lenguaje interactivo, permite comunicación entre el usuario y el sistema durante la preparación y uso de los programas, existe estándares de la ANSI.

ELEMENTOS DEL LENGUAJE C

Un programa en C se conforma como una colección de procedimientos (a menudo llamadas funciones, aunque no tengan valores de retorno). Estos procedimientos contienen declaraciones, sentencias, expresiones y otros elementos que en conjunto indican a la computadora que realice cierta acción.

IDENTIFICADORES ESTANDAR

Los identificadores son nombres dados a constantes, variables, tipos, funciones y etiquetas de un programa. Un identificador es una secuencia de letras (mayúsculas y/o minúsculas),dígitos (0,1,...,9) y el carácter especial de subrayado ( _ ). El primer carácter de un identificador debe de ser un carácter letra o el carácter de subrayado.

Las letras pueden ser mayúsculas o minúsculas y se consideran como caracteres diferentes.

Por ejemplo:

Suma

Calculo_numeros_primos

ab123

_orden ar

PALABRAS RESERVADAS DEL LENGUAJE C (ANSI-C)

Las palabras reservadas son identificadores predefinidos que tienen un significado especial para el compilador C. Un identificador definido por el usuario, no puede tener el mismo nombre que una palabra reservada.

Algunas versiones de compiladores pueden tener palabras adicionales, asm, ada, fortran, pascal, etc. Cabe hacer mención que el lenguaje que analizaremos es el ANSI C, y éste debe de compilarse en cualquier compilador y cualquier plataforma, que soporte el ANSI C (LINUX, UNIX, MS-DOS, etc.).

ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA

Como en todos los lenguajes siempre es bueno comenzar con un programa,

simple y sencillo.

/* Un primer programa en C*/

#include <stdio.h>

void main(void)

{

printf(''Hola Puebla”);

return;

}

TIPOS DE DATOS ESTÁNDAR DEL LENGUAJE C

Los tipos básicos del lenguaje son:

Carácter: Este tipo de dato se declara con la palabra reservada char y ocupa un byte en memoria, con un byte se pueden representar 256 símbolos posibles.

Real: Este tipo de datos se declara con la palabra reservada double o float, si se utiliza la primera, entonces la variable que se declare ocupa 8 bytes de memoria y si se utiliza la segunda entonces la variable que se declare utiliza 4 bytes de memoria.

Entero: Este tipo de datos se declara con la palabra reservada int y tiene típicamente la misma longitud en bits que los registros del procesador de cada máquina. Por ejemplo, ocupa 2 bytes de memoria para equipos de 16 bis (8088, 80286) y 4 bytes en equipos de 32 bits (80486, Pentium, Celeron , Xeon, Athlon, Duron). En la Tabla 1 se muestran todos los tipos de datos estándar en el lenguaje C.

Acerca de los tipos de datos reales ( flotantes )

C proporciona los tipos flotantes float y double para manejar números de la forma 1.7, 0.0001, 3.14159. También existe una forma exponencial para representar un número, por ejemplo, 1.092332e5. La correspondiente notación científica de este número es:

1.092332e5 = 1.092332*10*10*10*10*10

= 1.092332*100000

= 109233.2

Acerca del tipo de datos char

Las constantes y las variables de tipo char se usan para representar caracteres y cada carácter se almacena en un byte. Un byte esta compuesto de 8 bits, el cual es capaz de almacenar 2 a la 8 o 256 valores diferentes, pero solo un grupo pequeño de ellos es realidad representa a un conjunto de caracteres imprimibles.

Acerca de las cadenas

Una cadena es una secuencia de caracteres entre comillas “ ”.Obsérvese que “ es un solo caracter y no dos. Si el caracter (“) tiene que aparecer en una cadena, éste debe de ir precedido por el carácter \.

Ejemplos:

“Una cadena de texto”

DECLARACIÓN DE VARIABLES Y CONSTANTES

Declaración de variables

Una variable en C se declara de la siguiente manera: tipo identificador [, identificador , ...., identificador] ;

donde ,

tipo :determina el tipo de la variable (char, int, ...).

identificador: indica el nombre de la variable. Los corchetes ([ ]) indica que se pueden definir en línea mas de una variable del mismo tipo separadas por coma (,) y terminando con punto y coma (;).

Por ejemplo:

int i,j,k;

Declaración de CONSTANTES

Las constantes en C pueden ser:

Números reales Números enteros Cadenas Carácter

3.10 1234 “hola C.U.” ‘a’

0.987 -10 “” ‘#’

Una constante (cualquier tipo de constante) en C se define de la siguiente manera:

#define identificador valor

donde,

identificador es el nombre de la constante

valor es el valor asociado a la constante

Ejemplo:

#define entero 10

INSTRUCCIONES DE ENTRADA Y SALIDA

Las operaciones de entrada y salida no forman parte del conjunto de sentencias del lenguaje C, sino que pertenecen al conjunto de funciones de la librería estándar de entrada y salida de C. Por ello, todo programa que deberá contener la línea (o líneas) iniciales:

#include < stdio.h >

Las siguientes funciones son algunas de las más utilizadas para entrada y salida de datos.

printf, scanf, getch, getchar, puts, gets,

Todas y cada una de ellas tiene una sintaxis que las identifica.

1 Salida de datos utilizando la función printf ( ) printf(cadena de control, lista de argumentos) cadena de control especifica como va a ser la salida. Es una cadena delimitada por comillas (“ “), formada por caracteres ordinarios, secuencias de escape (ver tabla 9) y especificaciones de formato bajo el cual se requiere la salida de la información (datos) hacia pantalla lista de argumentos representa el valor o valores a escribir en la pantalla. Una especificación de formato está compuesta por:

% [flags] [width] [.prec] [F|N|h|l|L] tipo_de_dato

Cada uno de los datos que se desee mandar a imprimir debe de ir antecedido por el caracter % y después debe de

venir (en este orden) lo siguiente (no es necesario poner todo, lo que se encuentra entre corchetes es opcional ) :

Componente Que se especifica

[flags] (Opcional) Justificación, etc.

[width] (Opcional) Número de dígitos significativos parte entera

[.prec] (Opcional) Número de dígitos significativos parte real

[F|N|h|l|L] (Opcional) Modificadores de salida

N = near apuntador h = entero corto

F = far apuntador l = entero largo

L = real largo

tipo_de_dato (requerido), el tipo de dato puede ser:

c = imprime un carácter

d = imprime un entero

e = notación cientifica

s = imprime una cadena

f = decimal en punto flotante

Ejemplo:

printf("hola Puebla son las %d \n", tiempo);

EJEMPLO FINAL:

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

main()

{

textbackground(4);

clrscr();

float base, altura, area;

textcolor(564+128);

printf("base:\t");

scanf("%f",&base);

printf("altura:\t");

scanf("%f",&altura);

area= base* altura/2;

printf("el area es:\t %4.2f",area);

getch ();

return 0;

}

GRAMATICA

1. Para cada uno de los niveles de la Jerarquía de Chomsky, proponga

gramáticas que puedan encuadrarse en ellos.

2. Considere la estructura del bucle for en lenguaje C. Escriba una gramática

libre del contexto que permita generar instancia de dicho bucle sintácticamente

váli das.

3. Realice el mismo ejercicio para las estructuras while,do while,ifdel

lenguaje C.

4. Para todo lenguaje A , ¿Cuál es es lenguaje A · Ø?

5. Considere A = { a,å } .Obtenga

para n =0 1 2 3. ¿Cuántos elementos,

para n arbitrario tiene A

Considere los lenguajes A = { ε } ,B = { aa,ab,bb } ,C = { ε,aa,ab } y D =

Ø.Obtenga ∪B,A ∪C,A ∪D,B ∪D,A ∩B,B ∩C,C ∩D,A ∩D .

7. Demuestre mediante una expresión regular que los siguientes son lenguajes

regulares, dado Ó = { a,b } .

{ a

: i>0 }

{ a

: i>n } para un n ¡Ý0 establecido.

{ w ¸Ó *: w termina en a }

8. Demuestre que el lenguaje de las cadenas de unos y ceros con al menos

dos ceros consecutivos es regular.

9. Construya AFD que acepten los siguientes lenguajes sobre { a,b } .

{ w : toda a de w está entre dos b }

{ w : w contiene la subcadena abab }

{ w : w tiene al menos tres a consecutivas }

10. Construya autómatas finitos que acepten el lenguaje que las siguientes

expresiones regulares definen:

* Corresponde a la relación número 1 para los alumnos del plan de ITIG 2002.

** c ° Antonio Tomeu

ab +(b + aa )*

³¡

()+ bbb

*+ a *

((a + b )(a + b ))*+((a + b )(a + b )(a + b ))*

(*y **)+(x + zy )

(+(b )+(c + d *))(*+ d *)

11. Considere una versión reducida del lenguaje C, con las características

siguientes:

sus únicos tipos son char y int.

la única sentencia iterativa es el bucle for.

la única sentencia bifucartiva es if.

los identificadores comienzan por un carácter y se componen de caracteres

y dígitos.

se dispone de los operadores siguientes: =,,,==,!=.

Construya una gramática que permita escribir programas sintácticamente

correctos en este lenguaje.

12.Dado elAFNDde la Figura 3,se pide:

calcular ä 0 (0 0110) =

calcular ä 0 (0 10010) =

calcular ä 0 (0 010) =

obtener un AFD equivalente:

13. Dado el AFND-å de la Figura 4, se pide:

calcular ä 0 (0 000) =

calcular ä 0 (0 0112) =

calcular ä 0 (0 2222) =

obtener un AFND equivalente:

14. Dados los AFD de las Figuras 1 y 2, obtenga gramáticas regulares que

generen los lenguajes que estos aceptan.

15. Dadas las siguiente gramáticas regulares lineales por la derecha, obtenga

AFND-å que acepten los lenguajes que generan.

G 1 = h{S,A,B } , { 0 1 } ,S, { S ¨0101 A ¨1 | 0 B ¨00 | 1 }i

G 2 = h{S,X,Y } , { a,b,c } ,S, { S ¨Xa | Ybc | c,X ¨abX | c,Y ¨baY | c }i

G 3 = h{S } , { 1 } ,S, { S ¨11 | 1 }i

16. Proponga AFD que acepten los siguiente lenguajes sobre Ó = { 0 1 }

cadenas que terminan en 00

cadenas que incluyen a la subcadena 010.

cadenas con un número impar de 1.

cadenas que empiezan y acaban en 01.

17. Escriba expresiones regulares que representen a los siguientes lenguajes:

el conjunto de cadenas que no contiene a la subcadena 101.

el conjunto de cadenas donde cada pareja de ceros va seguida de una pareja

de unos.

18. Un analizador léxico es un autómata finito con salida. Diseñe un autó-mata

finito con salida capaz de reconocer el siguiente lenguaje y dando además

la salida que se indica en la tabla:

Palabra reconocida Salida del autómata

main <main

{ <inicio_bloque

} <fin_bloque

w ¸(+ b + ...+ )<identificador

int <entero

+ <op_arit

= <asignación

<<men_est

; <nueva_sent

19. Probar que todo lenguaje reconocido por un AFD es también reconocido

por una máquina de Turing de cuadruplas. Aplicar el resultado al lenguaje (0 1)

. ¿Cuál en el significado de poder llevar a cabo dicha transformación?

20. Dado el lenguaje L = { a

b : n>0 } , escriba una gramática regular que

lo genere y un AFD que lo reconozca.

21. Dada la gramática G = h{S,B } , { 0 1 } ,S,P i siendo P el siguiente con-junto

de reglas de producción

P = { S ¨110 B ¨1 B ¨0 B ¨å }

construya una AFND-å que acepte el lenguaje generado por la gramática.

22. Repita el mismo ejercicio para G = h{S } , { 0 1 } ,S,P i siendo P el sigu-

iente conjunto de reglas de producción

P = { S ¨S 10 S ¨0 }

23. Dado el lenguaje L = { xaab : x ¸(1 + 0)* } , proprocione una expresión

regular que lo describa, una gramática regular que lo genere, y un autómata

finito que lo acepte.

24. Escriba una gramática que sea capaz de generar expresiones aritméti-

cas con parátesis balanceados. Utilice como conjunto de símbolos terminales el

T = { a,b,c,()+ ., *,/ }