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Paradigmas de Linguagens de Programação Augusto Sampaio Recife, primeiro semestre de 2013.

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Apresentação em tema: "Paradigmas de Linguagens de Programação Augusto Sampaio Recife, primeiro semestre de 2013."— Transcrição da apresentação:

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2 Paradigmas de Linguagens de Programação Augusto Sampaio Recife, primeiro semestre de 2013

3 Objetivos Análise crítica de paradigmas e linguagens de programação: Visão geral dos paradigmas imperativo, orientado a objetos e funcional Discutir alternativas de projeto de linguagens Estudo de linguagens através de ambientes de execução (interpretação)

4 Tópicos a serem apresentados Visão geral de linguagens e paradigmas Uma linguagem de expressões e sua implementação em Java Introdução à programação funcional Implementando funções Uma linguagem de comandos

5 Tópicos a serem presentados Implementando estruturas de controle, I/O e atribuição Procedimentos e passagem de parâmetros Implementando procedimentos Tipos abstratos de dados Implementando tipos abstratos de dados e classes Implementando subtipos e herança Outros conceitos e paradigmas apresentados nos projetos

6 Metodologia de Ensino A ênfase do curso é em conceitos Java será utilizada como uma ferramenta prática de apoio –para ilustrar o paradigma OO –como meta-linguagem para construir interpretadores Os conceitos estudados serão sedimentados através da implementação incremental de construções de linguagens dos diversos paradigmas

7 Avaliação 2 projetos em equipe (de até 4 pessoas) a serem realizados durante o decorrer do curso, ou um único projeto de maior complexidade Prova explorando aspectos conceituais e de implementação das construções Os projetos valem 50% e a prova 50% da média final

8 Bibliografia –Conceitos e Paradigmas de Programação via Projeto de Interpretadores. Augusto Sampaio e Antônio Maranhão –Programming Language Design Concepts, David Watt and W. Findlay, John Wiley & Sons Programming Language Concepts and Paradigms, David Watt, Prentice Hall –Programming Language, An Interpreter-Based Approach, Samuel Kamin, Addison Wesley –http://www.mozart-oz.org/http://www.mozart-oz.org/ –Concepts, techniques and models of computer programming, Peter Van Roy and Seif Haridi –Introduction to Functional Programming, R. Bird and P. Wadler, Prentice Hall –Seu livro favorito sobre Java (Java 1.5 ou posterior)

9 Visão Geral de Linguagens e Paradigmas de Programação

10 O que caracteriza uma Linguagem de Programação? Gramática e significado bem definidos Implementável (executável) com eficiência ‘‘aceitável’’ Universal: deve ser possível expressar todo problema computável Natural para expressar problemas (em um certo domínio de aplicação)

11 Aspectos do estudo de linguagens Sintaxe: gramática (forma) Semântica: significado Pragmática (ex.: metodologias) Processadores: compiladores, interpretadores, editores, ambientes visuais...

12 Por que tantas linguagens? Propósitos diferentes Avanços tecnológicos Interesses comercias Cultura e background científico

13 O que é um paradigma de programação? Modelo, padrão ou estilo de programação suportado por linguagens que agrupam certas características comuns A classificação de linguagens em paradigmas é uma conseqüência de decisões de projeto que impactam radicalmente a forma na qual uma aplicação real é modelada do ponto de vista computacional

14 O Paradigma Imperativo Programas centrados no conceito de um estado (modelado por variáveis) e ações (comandos) que manipulam o estado Paradigma também denominado de procedural, por incluir subrotinas ou procedimentos como mecanismo de estruturação Primeiro paradigma a surgir e ainda é o dominante

15 Modelo Computacional do Paradigma Imperativo Entrada Programa Saída Estado

16 Vantagens do modelo imperativo Eficiência (embute modelo de Von Neumann) Modelagem “natural” de aplicações do mundo real Paradigma dominante e bem estabelecido

17 Desvantagens do paradigma imperativo Relacionamento indireto entre E/S resulta em: –difícil legibilidade –erros introduzidos durante manutenção –descrições demasiadamente operacionais focalizam o como e não o que

18 O Paradigma Orientado a Objetos Não é um paradigma no sentido estrito: é uma subclassificacão do imperativo A diferença é mais de metodologia quanto à concepção e modelagem do sistema A grosso modo, uma aplicação é estruturada em módulos (classes) que agrupam um estado (atributos) e operações (métodos) sobre este Classes podem ser estendidas e/ou usadas como tipos (cujos elementos são objetos)

19 Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Objetos Entrada Programa Saída Estado Estado Entrada Programa Saída Estado Entrada Programa Saída Estado Entrada Programa Saída Estado Entrada Programa Saída

20 Vantagens do Paradigma Orientado a objetos Todas as do estilo imperativo Classes estimulam projeto centrado em dados: modularidade, reusabilidade e extensibilidade Aceitação comercial crescente

21 Problemas do Paradigma OO Semelhantes aos do paradigma imperativo, mas amenizadas pelas facilidades de estruturação

22 O Paradigma Orientado a Aspectos Não é um paradigma no sentido estrito A diferença é mais de metodologia quanto à concepção e modelagem do sistema É uma nova forma de modularização: –Para “requisitos” que afetam várias partes de uma aplicação

23 O Paradigma Orientado a Aspectos A grosso modo, uma aplicação é estruturada em módulos (aspectos) que agrupam pontos de interceptação de código (pointcuts) que afetam outros módulos (classes) ou outros aspectos, definindo novo comportamento (advice) Aspectos podem ser estendidos e/ou usados como tipos

24 Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Aspectos Entrada Programa Saída Estado Estado Entrada Programa Saída Estado Entrada Programa Saída Estado Entrada Programa Saída Estado Entrada Programa Saída Aspecto

25 Vantagens do Paradigma Orientado a Aspectos Todas as do paradigma OO Útil para modularizar conceitos que a Orientação a Objetos não consegue (crosscutting concerns) –Em especial, aqueles ligados a requisitos não funcionais Aumenta a extensibilidade e o reuso

26 Problemas do Paradigma Orientado a Aspectos Semelhantes aos do OO Ainda é preciso diminuir a relação entre classes e aspectos Problemas de conflito entre aspectos que afetam a mesma classe

27 O Paradigma Funcional Programas são funções que descrevem uma relação explícita e precisa entre E/S Estilo declarativo: não há o conceito de estado nem comandos como atribuição Conceitos sofisticados como polimorfismo, funções de alta ordem e avaliação sob demanda Aplicação: prototipação em geral, IA, concorrência,...

28 Modelo Computacional do Paradigma Funcional Entrada Programa Saída

29 Visão Crítica do Paradigma Funcional Vantagens Manipulação de programas mais simples: - Prova de propriedades - Transformação (exemplo: otimização) - Concorrência explorada de forma natural Problemas “O mundo não é funcional!” Implementações ineficientes Mecanismos primitivos de E/S e formatação

30 O Paradigma Lógico Programas são relações entre E/S Estilo declarativo, como no paradigma funcional Na prática, inclui características imperativas, por questão de eficiência Aplicações: prototipação em geral, sistemas especialistas, banco de dados,...

31 Modelo Computacional do Paradigma Lógico Entrada Programa Saída

32 Visão Crítica do Paradigma Lógico Vantagens Em princípio, todas do paradigma funcional Permite concepção da aplicação em um alto nível de abstração (através de associações entre E/S) Problemas Em princípio, todos do paradigma funcional Linguagens usualmente não possuem tipos, nem são de alta ordem

33 Outros “Paradigmas” Agentes Linguagens de domínio específico...

34 Tendência: integração de paradigmas A principal vantagem é combinar facilidades de mais de um paradigma, aumentando o domínio de aplicação da linguagem Exemplos: linguagens lógicas ou funcionais com o conceito de estado e comandos A integração deve ser conduzida com muita cautela, para que não se viole os princípios básicos de cada paradigma.

35 Outras Classificações Linguagens de 1a., 2a., 3a. 4a. e 5a. gerações Programação seqüencial versus concorrente Programação linear versus programação visual (visual programming)...

36 Smalltalk C PROLOG Ada DBASE-II Haskell Godel FORTRAN ALGOL COBOL......LISP SIMULA ALGOL-68 PL/I BASIC Pascal Modula-2 ML Miranda Eifell C++ Delphi Java C# Imperativo FuncionalLógicoOrientado a objetos Um breve histórico Erlang F#

37 Evolução centrada em níveis crescentes de abstração Linguagens de máquina –Endereços físicos e operation code Linguagens Assembly –Mnemônicos e labels simbólicos Linguagens de “alto nível” –Variáveis e atribuição (versus acesso direto à memória) –Estruturas de dados (versus estruturas de armazenamento)

38 Evolução centrada em níveis crescentes de abstração –Estruturas de controle (versus jumps e gotos) –Estrutura de blocos como forma de encapsulamento –Generalização e parametrização (abstração de tipos de valores)


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