Unidad 1. Evolución de los Paradigmas de Programación.

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Unidad 1. Evolución de los Paradigmas de Programación.
1.1 Conceptos básicos.
¿Qué es un lenguaje de programación?
Los lenguajes de programación son un conjunto de reglas, herramientas y condiciones que
admiten crear programas o aplicaciones dentro de una computadora. Estos programas son los que
permitirán ordenar distintas acciones a la computadora en un “idioma” comprensible por ella.
Como su nombre lo indica, un lenguaje tiene su parte sintáctica y su parte semántica. ¿Qué quiere
decir esto? Que todo lenguaje de programación posee reglas acerca de cómo se deben escribir las
sentencias y de qué forma.
A su vez, los lenguajes de programación se dividen en tres grandes grupos: los lenguajes de
máquina, los de bajo nivel y los de alto nivel. A continuación se explica brevemente cada uno de
ellos.
Lenguajes de máquina.
Los lenguajes de máquina son los que entiende una computadora sin la necesidad de realizar
ninguna traducción. Escribirlos resulta extremadamente difícil para un programador convencional.
Hoy en día, nadie programa en este lenguaje, pero como es necesario para que la computadora
entienda lo que tiene que hacer, existen programas que se encargan de transformar el código
comprensible por un programador, en código comprensible por una computadora.
Las instrucciones en este tipo de lenguaje se componen de la unidad de memoria más pequeña
que existe dentro de una computadora, que se llama bit. Cada una de estas unidades puede tener
sólo dos valores posibles: 1 ó 0. En seguida se muestran algunos ejemplos de sentencias en este
tipo de lenguaje:
Figura 1.1 Ejemplo de instrucciones en lenguaje máquina.
Para facilitar la tarea del programador, se han diseñado otros tipos de lenguajes, que son más
comprensibles que el de máquina. Éstos son el de bajo nivel y el de alto nivel.
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Lenguajes de bajo nivel.
Los lenguajes de bajo nivel, también llamados ensambladores, son aquellos cuyas sentencias están
formadas por códigos nemotécnicos (abreviaturas de palabras en inglés).
Son lenguajes que, por más complejos que sean, resultan mucho más comprensibles que los
lenguajes de máquina.
A continuación se ilustra un ejemplo de código para este tipo de lenguaje:
Figura 1.2 Ejemplo de instrucciones en lenguaje de bajo nivel.
Estos lenguajes son, además, dependientes de la arquitectura de cada procesador, ya que cada
procesador ofrece un conjunto de instrucciones distinto para trabajar en este nivel de
programación. Una vez escrito el programa en este lenguaje, se necesita otro llamado programa
ensamblador, para que traduzca las sentencias en instrucciones comprensibles por la máquina.
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Lenguajes de alto nivel.
Los lenguajes de alto nivel son aquellos que poseen sentencias formadas por palabras similares a
las de los lenguajes humanos. Por lo tanto, resulta mucho más sencillo escribir un programa en un
lenguaje de alto nivel para luego traducirlo en código comprensible para una computadora.
Algunos ejemplos de este tipo de lenguaje son: Pascal, Delphi, Cobol, FoxPro, Java y la mayoría de
los lenguajes visuales, como Visual Basic, Visual FoxPro, etc. Además, se puede decir que, dentro
de este conjunto de lenguajes de programación, algunos son de más alto nivel que otros, pero, en
general, todos entran en esta categoría.
En el caso de C, muchos autores opinan que este lenguaje es de nivel medio, o sea, que posee una
escritura sencilla y comprensible por los programadores, pero a la vez ofrece una potente y
variada gama de posibilidades para realizar miles de tareas con una computadora. Se puede hacer
casi lo mismo que con un lenguaje ensamblador. Hasta es posible insertar código assembler
dentro del código de C. En conclusión, C pertenece a un nivel intermedio entre un lenguaje de bajo
nivel y uno de alto nivel.
Tipos de programación.
No sólo existen varios tipos de lenguajes de programación, sino que también se pueden encontrar
distintas formas de programar una aplicación. Hay diversos paradigmas que permiten encontrar
una solución más adecuada a los problemas. La idea es que el programador los conozca y sepa
seleccionar el adecuado para cada situación particular. Lo que es verdad, es que, para cada
paradigma conviene utilizar ciertos lenguajes de programación, y no cualquiera. Esto se debe a
que la mayoría de los lenguajes fueron creados para ser utilizados en determinados ambientes de
programación.
En seguida se muestran las formas de programar más conocidas y utilizadas en la actualidad.
Un paradigma de programación representa un enfoque particular o filosofía para la construcción
del software. No es mejor uno que otro sino que cada uno tiene ventajas y desventajas. También
hay situaciones donde un paradigma resulta más apropiado que otro.
Algunos ejemplos de paradigmas de programación:

El paradigma imperativo es considerado el más común y está representado, por ejemplo,
por el C o por BASIC.
 El paradigma funcional está representado por la familia de lenguajes LISP (en particular
Scheme), ML o Haskell.
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

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El paradigma lógico, un ejemplo es PROLOG.
El paradigma orientado a objetos. Un lenguaje completamente orientado a objetos es
Smalltalk.
Nota: La representación orientada a objetos mejora la estructura de los datos y por lo tanto se ha
aplicado a diferentes paradigmas como Redes de Petri, Imperativo Secuencial, Lógica de
Predicados, Funcional, etc. No obstante, la manipulación no queda fundamentalmente afectada y
por lo tanto el paradigma inicial tampoco a pesar de ser re-orientado a objetos.
Si bien puede seleccionarse la forma pura de estos paradigmas al momento de programar, en la
práctica es habitual que se mezclen, dando lugar a la programación multiparadigma.
Actualmente el paradigma de programación más usado debido a múltiples ventajas, es la
programación orientada a objetos
1.2 Programación secuencial y estructurada.
Programación Secuencial (Lineal).
Figura 1.3 Programación secuencial.
Este tipo de programación se basa en la creación de programas a partir de un conjunto de
sentencias escritas de forma secuencial y cuya ejecución sigue dicha secuencia. Se utiliza la
sentencia como goto o similar para realizar una bifurcación en la ejecución del programa hacia una
etiqueta determinada. Una etiqueta es una marca en el código de un programa para que sea
referenciado en algún momento de su ejecución.
Algunos lenguajes que se utilizan para este tipo de programación son Basic, Assembler, Fortran y
Cobol, entre otros.
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Programación Estructurada.
Figura 1.4 Programación estructurada (estructura selectiva).
La programación estructurada es una forma de escribir programación de computadora de forma
clara, para ello se utilizan únicamente tres estructuras: secuencial, selectiva e iterativa; siendo
innecesario y no permitiéndose el uso de la instrucción o instrucciones de transferencia
incondicional (GOTO).
Surgimiento de la programación estructurada.
A finales de los años sesenta surgió una nueva forma de programar que no solamente daba lugar a
programas fiables y eficientes, sino que además estaban escritos de manera que facilitaba su
comprensión posterior.
Un famoso Teorema de Dijkstra, demostrado por Edsger Dijkstra en los años sesenta, demostró
que todo programa puede escribirse utilizando únicamente las tres instrucciones de control
siguientes:

Secuencia.
 Instrucción condicional.
 Iteración, o bucle de instrucciones.
Solamente con estas tres estructuras se puede hacer un programa informático, si bien los
lenguajes de programación, y sus compiladores, tienen un repertorio de estructuras de control
mayor.
Ventajas de la programación estructurada.
Con la programación estructurada, elaborar programas de computadora sigue siendo una labor
que demanda esfuerzo, creatividad, habilidad y cuidado. Sin embargo, con este estilo se pueden
obtener las siguientes ventajas:
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1. Los programas son más fáciles de entender, ya que pueden ser leídos de forma secuencial,
sin necesidad de hacer seguimiento a saltos de línea (GOTO) dentro de bloques de código
para entender la lógica.
2. La estructura del programa es más clara puesto que las instrucciones están más ligadas o
relacionadas entre sí.
3. Reducción del esfuerzo en las pruebas. El seguimiento de las fallas ("debugging") se facilita
debido a la lógica más visible, por lo que los errores se pueden detectar y corregir más
fácilmente.
4. Reducción de los costos de mantenimiento.
5. Programas más sencillos y más rápidos.
6. Los bloques de código son auto explicativos, lo que apoya a la documentación.
Desventajas de la programación estructurada.
El principal inconveniente de este método de programación, es que se obtiene un único bloque de
programa, que cuando se hace demasiado grande puede resultar problemático su manejo, esto se
resuelve empleando la programación modular, definiendo módulos interdependientes
programados y compilados por separado. Un método un poco más sofisticado es la programación
por capas, en la que los módulos tienen una estructura jerárquica muy definida y se denominan
capas.
1.3 Programación Orientada a Objetos.
Figura 1.5 Programación orientada a objetos.
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La Programación Orientada a Objetos (POO u OOP según siglas en inglés) es un paradigma de
programación que define los programas en términos de "clases de objetos", objetos que son
entidades que combinan estado (es decir, datos), comportamiento (esto es, procedimientos o
métodos) e identidad (propiedad del objeto que lo diferencia del resto).
La programación orientada a objetos expresa un programa como un conjunto de estos objetos,
que colaboran entre ellos para realizar tareas. Esto permite hacer los programas y módulos más
fáciles de escribir, mantener y reutilizar.
De esta forma, un objeto contiene toda la información, (los denominados atributos) que permiten
definirlo e identificarlo frente a otros objetos pertenecientes a otras clases (e incluso entre objetos
de una misma clase, al poder tener valores bien diferenciados en sus atributos).
A su vez, dispone de mecanismos de interacción (los llamados métodos) que favorecen la
comunicación entre objetos (de una misma clase o de distintas), y en consecuencia, el cambio de
estado en los propios objetos. Esta característica lleva a tratarlos como unidades indivisibles, en
las que no se separan (ni deben separarse) información (datos) y procesamiento (métodos).
Dada esta propiedad de conjunto de una clase de objetos, que al contar con una serie de atributos
definitorios, requiere de unos métodos para poder tratarlos (lo que hace que ambos conceptos
están íntimamente entrelazados), el programador debe pensar indistintamente en ambos
términos, ya que no debe nunca separar o dar mayor importancia a los atributos en favor de los
métodos, ni viceversa. Hacerlo puede llevar al programador a seguir el hábito erróneo de crear
clases contenedoras de información por un lado y clases con métodos que manejen esa
información por otro (llegando a una programación estructurada camuflada en un lenguaje de
programación orientado a objetos).
Esto difiere de la programación estructurada tradicional, en la que los datos y los procedimientos
están separados y sin relación, ya que lo único que se busca es el procesamiento de unos datos de
entrada para obtener otros de salida.
La programación estructurada anima al programador a pensar sobre todo en términos de
procedimientos o funciones, y en segundo lugar en las estructuras de datos que esos
procedimientos manejan. En la programación estructurada se escriben funciones y después se les
pasan datos. Los programadores que emplean lenguajes orientados a objetos definen objetos con
datos y métodos y después envían mensajes a los objetos diciendo que realicen esos métodos en
sí mismos.
Algunas personas también distinguen la POO sin clases, la cual es llamada a veces programación
basada en objetos.
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Origen.
Los conceptos de la programación orientada a objetos tienen origen en Simula 67, un lenguaje
diseñado para hacer simulaciones, creado por Ole-Johan Dahl y Kristen Nygaard del Centro de
Cómputo Noruego en Oslo.
Según se sabe, la historia es que trabajaban en simulaciones de naves, y fueron confundidos por la
explosión combinatoria de cómo las diversas cualidades de diversas naves podían afectar unas a
las otras. La idea que se les ocurrió fue agrupar los diversos tipos de naves en diversas clases de
objetos, siendo responsable cada clase de objetos de definir sus propios datos y comportamiento.
Fueron refinados más tarde en Smalltalk, que fue desarrollado en Simula en Xerox PARC (y cuya
primera versión fue escrita sobre Basic) pero diseñado para ser un sistema completamente
dinámico en el cual los objetos se podrían crear y modificar "en marcha" en lugar de tener un
sistema basado en programas estáticos.
La programación orientada a objetos tomó posición como el estilo de programación dominante a
mediados de los años ochenta, en gran parte debido a la influencia de C++, una extensión del
lenguaje de programación C. Su dominación fue consolidada gracias al auge de las Interfaces
gráficas de usuario, para las cuales la programación orientada a objetos está particularmente bien
adaptada. En este caso, se habla también de programación dirigida por eventos.
Las características de orientación a objetos fueron agregadas a muchos lenguajes existentes
durante ese tiempo, incluyendo Ada, BASIC, Lisp, Pascal, entre otros.
La adición de estas características a los lenguajes que no fueron diseñados inicialmente para ellas
condujo a menudo a problemas de compatibilidad y a la capacidad de mantenimiento del código.
Los lenguajes orientados a objetos "puros", por otra parte, carecían de las características de las
cuales muchos programadores habían venido a depender. Para saltar este obstáculo, se hicieron
muchas tentativas para crear nuevos lenguajes basados en métodos orientados a objetos, pero
permitiendo algunas características imperativas de maneras "seguras". El Eiffel de Bertrand Meyer
fue un temprano y moderadamente acertado lenguaje con esos objetivos pero ahora ha sido
esencialmente reemplazado por Java, en gran parte debido a la aparición de Internet, y a la
implementación de la máquina virtual de Java en la mayoría de los navegadores.
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1.4 Relación entre la Programación Orientada a Objetos y la programación
estructurada.
Diferencias con la programación estructurada.
Aunque la programación estructurada (a veces llamada procedural o procedimental) condujo a
mejoras de la técnica de programación secuencial, los métodos modernos de diseño de software
orientado a objetos incluyen mejoras entre las que están el uso de los patrones de diseño, diseño
por contrato, y lenguajes de modelado (ejemplo: UML).
Las principales diferencias entre la programación estructurada y la orientada a objetos son:

La programación orientada a objetos es más moderna, es una evolución de la
programación estructurada que plasma en el diseño de una familia de lenguajes conceptos
que existían previamente con algunos nuevos.
 La programación orientada a objetos se basa en lenguajes que soportan sintáctica y
semánticamente la unión entre los tipos abstractos de datos y sus operaciones (a esta
unión se la suele llamar clase).
 La programación orientada a objetos incorpora en su entorno de ejecución mecanismos
tales como el polimorfismo y el envío de mensajes entre objetos.
Erróneamente se le adjudica a la programación estructurada clásica ciertos problemas como si
fueran inherentes a la misma. Esos problemas fueron haciéndose cada vez más graves y antes de
la programación orientada a objetos diversos autores (de los que destaca Yourdon) encontraron
soluciones basadas en aplicar estrictas metodologías de trabajo. De esa época son los conceptos
de cohesión y acoplamiento. De esos problemas se destacan los siguientes:





Modelo mental anómalo. La imagen que se tiene del mundo se apoya en los seres, a los
que se les asignan nombres sustantivos, mientras la programación clásica se basa en el
comportamiento, representado usualmente por verbos.
Es difícil modificar y extender los programas, pues suele haber datos compartidos por
varios subprogramas, que introducen interacciones ocultas entre ellos.
Es difícil mantener los programas. Casi todos los sistemas informáticos grandes tienen
errores ocultos, que no surgen a la luz hasta después de muchas horas de funcionamiento.
Es difícil reutilizar los programas. Es prácticamente imposible aprovechar en una
aplicación nueva las subrutinas que se diseñaron para otra.
Es compleja la coordinación y organización entre programadores para la creación de
aplicaciones de media y gran envergadura.
En la programación orientada a objetos pura no deben utilizarse llamadas de subrutinas,
únicamente mensajes.
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Por ello, a veces recibe el nombre de programación sin CALL, igual que la programación
estructurada se llama también programación sin GOTO.
Sin embargo, no todos los lenguajes orientados a objetos prohíben la instrucción CALL (o su
equivalente), permitiendo realizar programación híbrida, imperativa y orientada a objetos a la vez.
La Programación Orientada a Objetos (POO) como solución.
La programación orientada a objetos es una nueva forma de programar que trata de encontrar
una solución a estos problemas. Introduce nuevos conceptos, que superan y amplían conceptos
antiguos ya conocidos. Entre ellos destacan los siguientes:









Objeto: entidad provista de un conjunto de propiedades o atributos (datos) y de
comportamiento o funcionalidad (métodos). Corresponden a los objetos reales del
mundo, o a objetos internos del sistema (del programa).
Clase: definiciones de las propiedades y comportamiento de un tipo de objeto concreto.
La instanciación es la lectura de estas definiciones y la creación de un objeto a partir de
ellas.
Método: algoritmo asociado a un objeto (o a una clase de objetos), cuya ejecución se
desencadena tras la recepción de un "mensaje". Desde el punto de vista del
comportamiento, es lo que el objeto puede hacer. Un método puede producir un cambio
en las propiedades del objeto, o la generación de un "evento" con un nuevo mensaje para
otro objeto del sistema.
Evento: un suceso en el sistema (tal como una interacción del usuario con la máquina, o
un mensaje enviado por un objeto). El sistema maneja el evento enviando el mensaje
adecuado al objeto pertinente. También se puede definir como evento, a la reacción que
puede desencadenar un objeto, es decir la acción que genera.
Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus
métodos con ciertos parámetros asociados al evento que lo generó.
Propiedad o atributo: contenedor de un tipo de datos asociados a un objeto (o a una clase
de objetos), que hace los datos visibles desde fuera del objeto, y cuyo valor puede ser
alterado por la ejecución de algún método.
Estado interno: es una propiedad invisible de los objetos, que puede ser únicamente
accedida y alterada por un método del objeto, y que se utiliza para indicar distintas
situaciones posibles para el objeto (o clase de objetos).
Componentes de un objeto: atributos, identidad, relaciones y métodos.
Representación de un objeto: un objeto se representa por medio de una tabla o entidad
que está compuesta por sus atributos y funciones correspondientes.
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En comparación con un lenguaje imperativo, una "variable", no es más que un contenedor interno
del atributo del objeto o de un estado interno, así como la "función" es un procedimiento interno
del método del objeto.
Lenguajes orientados a objetos.
Entre los lenguajes orientados a objetos destacan los siguientes:

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
Action Script 3.
Ada.
C++.
C#.
VB.Net.
Visual FoxPro.
Clarion.
Builder C++.
Delphi.
Harbour.
Eiffel.
Java.
Léxico (en castellano).
Objective-C.
Ocaml.
Oz.
Perl (soporta herencia múltiple).
PHP (en su versión 5).
PowerBuilder.
Python.
Ruby.
Smalltalk.
Magik (SmallWorld).
Muchos de estos lenguajes de programación no son puramente orientados a objetos, sino que son
híbridos que combinan la POO con otros paradigmas.
Al igual que C++ otros lenguajes, como OOCOBOL, OOLISP, OOPROLOG y Object REXX, han sido
creados añadiendo extensiones orientadas a objetos a un lenguaje de programación clásico.
Un nuevo paso en la abstracción de paradigmas de programación es la Programación Orientada a
Aspectos (POA). Aunque es todavía una metodología en estado de maduración, cada vez atrae a
más investigadores e incluso proyectos comerciales en todo el mundo.
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También es necesario recalcar que en la programación orientada a objetos es factible de utilizar
JavaScript.
1. 5 Metodología para la solución de problemas mediante el enfoque
estructurado y el orientado a objetos.
Metodología para la Solución de Problemas por medio de Computadoras.
Hoy en día, las computadoras están presentes no sólo en ambientes específicos a los que sólo
unos pocos tienen acceso, sino que también en muchos hogares se puede encontrar una. Esto
hace que, con el paso de los días, más y más personas se interesen por desarrollar aplicaciones
que corran en computadoras con el simple objetivo de solucionar problemas, tanto de negocios
como cotidianos.
La tarea del programador es indicarle a la computadora un conjunto de instrucciones para que ella
solucione un problema. El idioma que el programador utiliza para indicarle todo esto a una
computadora es lo que se conoce como lenguaje de programación.
Para resolver un problema mediante una computadora, se suelen seguir ciertos pasos, que son
parte de una metodología. Los más importantes son listados a continuación:




Análisis del problema.
Construcción de un algoritmo mediante un diagrama de flujo y pseudocódigo.
Codificación del algoritmo.
Pruebas, ajustes y documentación.
Los pasos de la metodología son más, pero, para centrarse en los más importantes, sólo se
explicaran los recién mencionados.
Análisis del problema.
La primera etapa de la metodología para resolver un problema mediante una computadora es el
análisis. Esta etapa se basa en recolectar y analizar información que permita identificar tres
componentes básicos: los datos de entrada, los de salida deseables y un proceso que permita
obtener dichos datos de salida, ver la siguiente figura.
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Figura 1.6 Componentes de la etapa de análisis de un problema.
Los datos de entrada son los datos que se ingresarán de alguna forma o mediante algún método
en el programa. Éstos pueden ser desde una lista de alumnos de una facultad, hasta un archivo
binario con información codificada que contiene los saldos de cuentas bancarias.
Los datos de salida son aquellos que resultan de aplicar el algoritmo, y constituyen el objetivo de
todo el proceso. Éstos pueden no ser datos propiamente dichos, sino el resultado de aplicar un
proceso específico a los datos de entrada. Algunos ejemplos, pueden ser: un listado de los clientes
morosos de un club deportivo, el ordenamiento de alguna estructura de datos determinada, u
operaciones matemáticas, como por ejemplo: la obtención del factorial de un determinado
número.
Si se analiza un problema determinado y se identifica que es necesario listar los clientes que deban
más de dos cuotas de su crédito, un proceso que se puede aplicar para resolver dicho problema es
una simple búsqueda en que la condición de filtro sea “que deba más de dos cuotas”. Entonces, en
esta etapa de la metodología se deben analizar los posibles procesos que permitan llegar a la
solución del problema. De acuerdo con la complejidad del problema, existirá uno o más.
Construcción de un algoritmo.
La siguiente etapa de la metodología es el diseño y la construcción del algoritmo que permitirá
obtener el resultado deseado. Cuando se analiza el problema, se determina qué se debía hacer
para llegar a los objetivos buscados, y ahora, en la etapa del diseño del algoritmo, se debe
determinar cómo se llevará a cabo esto.
Una recomendación a esta altura de la metodología es dividir el proceso en tareas más sencillas y
más fáciles de implementar (para más detalles consultar la sección Técnicas de diseño de
programas dentro del presente documento).
Por ejemplo, si se quieren imprimir las facturas de los clientes que pagaron el último mes, se
pueden definir dos tareas específicas: la primera generar las facturas en alguna estructura de
datos acorde con la información requerida, y la segunda recorrer las estructuras e imprimirlas. Así,
el proceso central, que era obtener las facturas de los clientes, se dividió en dos tareas más
sencillas e independientes entre sí: por un lado, generar las facturas, y por otro, imprimirlas.
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Una vez determinadas las tareas o los módulos que componen el algoritmo, lo que se debe hacer
es escribirlo utilizando tanto diagramas de flujo como pseudocódigo. Cualquiera de estas dos
herramientas son válidas para crear algoritmos; se puede usar una u otra, o bien ambas. En la
práctica, solían usarse más los diagramas de flujo, pero últimamente se está utilizando con más
frecuencia el pseudocódigo.
Con la experiencia, esta etapa se suele saltar, y se escribe el algoritmo directamente en algún
lenguaje de programación. Pero lo recomendable en todo momento es no dejar estos diagramas
(o el pseudocódigo) a un lado, porque constituyen una fuente muy importante en la
documentación del sistema que se está desarrollando.
Pero ¿qué son un diagrama de flujo y el pseudocódigo? Bueno, en los siguientes párrafos se
explica un poco mejor cada uno de ellos.
Diagramas de flujo.
Son un esquema para representar gráficamente un algoritmo.
Los diagramas de flujo sirven para indicar cómo es el flujo de ejecución de las acciones que debe
realizar el programa, más allá del lenguaje de programación que se utilice. Existen diversas formas
de hacerlos, pero se han fijado algunas pautas generales para este tipo de diagramas. A
continuación, en la Tabla 1 se puede apreciar cada una de las figuras que se utilizan en un
diagrama de flujo, y también una breve descripción.
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Tabla 1.1 Figuras básicas para crear un diagrama de flujo.
Ahora se muestra un pequeño ejemplo de un diagrama de flujo que incrementa un número de uno
en uno hasta llegar a 100, y va mostrando dicho número en cada iteración.
Este ejemplo se muestra en la Figura 1.4.
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Figura 1.7 Simple ejemplo de un diagrama de flujo.
Los diagramas de flujo suelen estar acompañados de pseudocódigo, pero no siempre es así. Para
empezar a programar es recomendable tenerlos en cuenta, porque son de gran utilidad, ya que
fijan muchos conceptos.
Pseudocódigo.
El pseudocódigo es otra forma de diagramar algoritmos o, mejor dicho, especificar las acciones
que debe ejecutar un programa. La forma de hacerlo es mediante un lenguaje muy sencillo y
similar al nuestro. La idea es ir escribiendo con palabras sencillas las acciones que debe seguir el
programa para alcanzar los objetivos. Por ejemplo, si se escribiese el pseudocódigo del programa
que se muestra en el diagrama de flujo de la Figura 1.4.
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Figura 1.8 Ejemplo de pseudocódigo.
Como se puede apreciar en el ejemplo anterior, escribir un programa en pseudocódigo es muy
sencillo. Esto se puede hacer antes o después de realizar el diagrama de flujo. Es más, uno se
puede basar en el otro para realizarlo. Con la práctica teniendo uno, el otro sale como si fuese una
traducción.
Codificación del algoritmo.
La etapa siguiente a la construcción del algoritmo es su codificación. En este punto de la
metodología es donde se puede optar por infinidad de alternativas, dado que existen miles y miles
de lenguajes de programación para crear programas. Algunos se adaptan más que otros a
determinadas necesidades, todo depende de lo que se desee hacer.
Pruebas, ajustes y documentación.
Una vez escrito el algoritmo, no termina la labor como programador. Falta probar que todo
funcione bien y, en el caso de que esto no sea así, realizar los ajustes necesarios para el correcto
funcionamiento del programa.
En esta etapa es donde se profundizan tareas como la depuración, una técnica para encontrar
errores y seguir la ejecución de un programa paso a paso.
Por último, cuando se tiene la aplicación funcionando correctamente, se debe documentar todo.
Lo importante de esto es que, muchas veces, se debe retocar código fuente antiguo, o que hace
mucho que no se consulta, y no se recuerda qué es lo que hacía dicho programa. Cuando son
muchas líneas de código y las tareas del programa no son sencillas, costará mucho tener que leer
de nuevo todo el código para entenderlo.
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Por lo tanto, es recomendable comentar el código: dejar escrito, en un archivo o en un soporte de
papel, un diagrama de flujo o pseudocódigo del programa, de modo que se pueda analizar la
aplicación más rápidamente.
La documentación también incluye, si es necesario, los manuales de usuario. Estos documentos
son instrucciones acerca de cómo se debe usar la aplicación en caso de que deba utilizarla una
persona que no conoce de programación
Técnicas de Diseño de Programas.
Existen en la programación varias metodologías para el diseño de software. Algunas de ellas, como
la de programación monolítica, han demostrado ser contraproducentes para el desarrollo de
software a gran escala y han sido reemplazadas por nuevas propuestas, más versátiles y eficientes.
Otras en cambio siguen vigentes bajo nuevas formas de expresión y filosofías de programación, tal
es el caso de la programación modular y su aplicación en la Programación Orientada a Objetos.
Enfoque Monolítico o Programación No Estructurada.
Este era el método de diseño de facto en los primeros días de la programación, cuando no existían
grandes adelantos en la teoría de desarrollo de software, y es la forma como se empieza a
aprender a programar. Consiste en organizar secuencialmente bloques de instrucciones y llamadas
a otros bloques según la lógica de solución del problema, accesando y modificando datos globales
a todo el programa. Aquí, el uso de instrucciones de salto condicionales e incondicionales para
llamar a ejecución a un bloque de instrucciones y su correspondiente retorno al punto de llamada
era la norma. A este estilo de codificación (más bien al código resultante) se le denomina
espaguetti.
Figura 1.9 Programación No Estructurada.
El código completo del programa opera directamente sobre datos globales.
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Muchos lenguajes de programación no ofrecen mecanismos para el diseño estructurado de
programas y la única forma posible de desarrollo de software es haciendo uso de las instrucciones
de salto (p. ej. Ensamblador, COBOL y BASIC).
Por otro lado, los lenguajes modernos que proveen instrucciones de salto como herramientas
alternativas o por compatibilidad con versiones previas tienen una amplia base de usuarios que
continua creando código espagueti, aun cuando, el lenguaje ofrece mecanismos para la
programación estructurada. En particular usuarios del popular Visual Basic, en su mayoría ex
usuarios de COBOL y Clipper, abusan de las instrucciones de salto en las aplicaciones puesto que
ese fue el modo en que aprendieron a programar, lo que incide directamente en la lectura,
prueba, depuración y mantenimiento del código.
Con el advenimiento de las modernas técnicas de programación este método de programación se
volvió obsoleto, y en la actualidad apenas es utilizado en la programación de drivers (manejadores
de dispositivos) y chips de ROM, el llamado firmware.
Esta técnica de programación ofrece tremendas desventajas una vez que el programa se hace
suficientemente grande. Por ejemplo, si la misma secuencia de instrucciones se necesita en
diferentes situaciones dentro del programa, la secuencia debe ser repetida. Esto ha conducido a la
idea de extraer estas secuencias, darles un nombre y ofrecer una técnica para llamarlas y regresar
desde estos procedimientos.
Programación Procedimental (Estructurada).
Es una de las más importantes técnicas de programación jamás inventada. Es uno de los métodos
de diseño más flexibles y potentes para mejorar la productividad en la programación.
Se fundamenta en una serie de descomposiciones sucesivas del problema inicial, y está inspirado
en la técnica "Divide y Vencerás" que usaba el conquistador Alejandro Magno para derrotar a sus
enemigos.
Su utilización tiene muchos beneficios, entre los que se encuentran la facilidad en la escritura,
lectura y comprensión de los programas y el permitir ahorrar espacio que de otro modo estaría
ocupado por código duplicado.
Con la programación procedimental se pueden combinar las secuencias de instrucciones
repetibles en un solo lugar. Una llamada de procedimiento se utiliza para invocar al
procedimiento. Después de que la secuencia es procesada, el flujo de control regresa al punto de
llamada para proseguir con la ejecución de la instrucción ubicada inmediatamente después de la
que hizo la llamada.
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Figura 1.10 Programación Procedimental.
El código completo del programa opera directamente sobre datos globales.
Al introducir parámetros así como procedimientos de procedimientos (subprocedimientos) los
programas ahora pueden ser escritos en forma más estructurada y libre de errores. Por ejemplo, si
un procedimiento ya es correcto, cada vez que es usado produce resultados correctos. Por
consecuencia, en caso de errores, se puede reducir la búsqueda a aquellos lugares que todavía no
han sido revisados.
De este modo, un programa puede ser visto como una secuencia de llamadas a procedimientos. El
programa principal es responsable de pasar los datos a las llamadas individuales y actúa como un
director, los datos son procesados por los procedimientos y, una vez que el programa ha
terminado, los datos resultantes son presentados. Así, el flujo de datos puede ser ilustrado como
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una gráfica jerárquica, un árbol, como se muestra en la siguiente Figura para un programa sin
subprocedimientos.
Figura 1.11 Programación Procedimental.
El programa principal coordina las llamadas a procedimientos y pasa los datos apropiados en
forma de parámetros.
Con esta metodología el programa se divide en partes independientes, cada una de las cuales
ejecuta una única actividad o tarea y se codifican independientemente de los demás. Cada una de
ellas se analiza, codifica y pone a punto por separado. Siguiendo un método ascendente o
descendente de desarrollo se llegará a la descomposición final del problema en módulos en forma
jerárquica. Las descomposiciones resultantes reciben luego el refinamiento progresivo del
repertorio de instrucciones que van a formar parte de cada pieza del programa.
Si la tarea asignada a cada procedimiento es demasiado compleja, éste deberá descomponerse en
otros procedimientos más pequeños. Este proceso de subdivisión sucesiva continúa hasta que
cada procedimiento tenga solamente una tarea específica que realizar. Esta tarea puede ser
entrada, salida, procesamiento de datos, control de otros procedimientos o una combinación de
estos.
Un procedimiento puede transferir temporalmente el control (bifurcación) a otro. Sin embargo,
cada procedimiento debe eventualmente devolver el control al procedimiento del que lo recibió.
Los procedimientos son independientes en el sentido de que ninguno puede tener acceso directo
a otro, excepto al módulo al que llama y a sus propios submódulos. No obstante, los resultados
producidos por un procedimiento pueden ser utilizados por cualquier otro cuando se transfiera el
control a ellos.
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Dado que los procedimientos son independientes, diferentes programadores pueden trabajar
simultáneamente en diferentes partes del mismo programa. Esto reducirá el tiempo de diseño del
algoritmo y la posterior codificación. Además un procedimiento se puede modificar radicalmente
sin afectar a los demás, incluso sin alterar su función principal.
Resumiendo: se tiene ahora un programa único dividido en pequeñas piezas llamadas
procedimientos que interactúan entre sí, fácilmente comprensible, modificable y flexible. Para
posibilitar el uso de procedimientos generales o grupos de procedimientos también en otros
programas, aquéllos deben estar disponibles en forma separada. Por esa razón, la programación
modular permite el agrupamiento de procedimientos dentro de módulos.
Programación Modular.
La programación modular es una generalización de la programación procedimental. Aquí los
procedimientos con una funcionalidad común son agrupados en módulos separados. Un programa
por consiguiente, ya no consiste solamente de una sección. Ahora está dividido en varias secciones
más pequeñas que interactúan a través de llamadas a procedimientos y que integran el programa
en su totalidad.
Figura 1.12 Programación Modular.
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El programa principal coordina las llamadas a procedimientos en módulos separados y pasa los
datos apropiados en forma de parámetros.
Cada módulo puede contener sus propios datos. Esto permite que cada módulo maneje un estado
interno que es modificado por las llamadas a procedimientos de ese módulo. Sin embargo,
solamente hay un estado por módulo y cada módulo existe cuando más una vez en todo el
programa.
Técnicas de Diseño Modular.
Las siguientes técnicas se derivan directamente de la Programación Modular.
Método Descendente (Top-Down).
También conocido como de arriba a abajo consiste en establecer una serie de niveles de mayor a
menor complejidad que den solución al problema. Luego se crea una relación entre las etapas de
la estructuración de forma que una etapa jerárquica y su inmediato inferior se relacionen
mediante una interfaz claramente definida de entradas y salidas de información.
El Top-Down es muy popular por ser metodológico para la enseñanza de la programación, por
favorecer la rápida creación de una estructura de diseño inicial flexible y fácil de comprender y por
ser muy útil en la solución de problemas complejos.
Método Ascendente (Bottom-Up).
El diseño ascendente se refiere a la identificación de aquellos procesos que necesitan
computarizarse conforme vayan apareciendo, su análisis como sistema y su codificación, o bien, la
adquisición de paquetes de software para satisfacer el problema inmediato.
Cuando la programación se realiza internamente y se hace un enfoque ascendente, es difícil llegar
a integrar los subsistemas al grado tal de que el desempeño global sea fluido. Los problemas de
integración entre los subsistemas son sumamente costosos, y muchos de ellos no se solucionan
hasta que la programación alcanza la fecha límite para la integración total del sistema. En esta
fecha, ya se cuenta con muy poco tiempo, presupuesto o paciencia de los usuarios, como para
corregir aquellas delicadas interfaces, que en un principio, se ignoran.
Aunque cada subsistema parece ofrecer lo que se requiere, cuando se contempla al sistema como
una entidad global, éste padece de ciertas limitaciones por haber tomado un enfoque ascendente.
Una de ellas es la duplicación de esfuerzos para accesar al software y más aún al introducir los
datos. Otro es que se introducen al sistema muchos datos carentes de valor. Un tercero y tal vez el
más serio inconveniente del enfoque ascendente, es que los objetivos globales de la organización
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no fueron considerados y en consecuencia no se satisfacen. Sobra decir que esta técnica de diseño
es la menos usada por sus múltiples inconvenientes.
Otras Técnicas de Diseño.
Las siguientes técnicas de diseño pueden conjugarse con las técnicas de diseño modular antes
mencionadas, tanto para el diseño de los módulos como para estructurar la rutina principal del
programa.
Método de la Línea Recta.
Este método es excelente para diseñar programas pequeños, programas complejos o para
utilizarse como complemento a la modularización. Consiste en estructurar el flujo del programa
para el caso de la solución más simple y fácil del problema, sin tomar en cuenta casos especiales,
validaciones ni decisiones que provoquen bifurcaciones. De esta manera se construye un diseño
inicial fácil de comprender y verificar.
Una vez completado este diseño inicial y comprobada su correctitud, se procede a agregar por
pasos las rutas alternas que representan las diferentes condiciones del planteamiento, lo cual
significa añadir flujos de control adicionales y se prueba iterativamente el programa con cada
nueva bifurcación que se añada para asegurar que se mantiene la correctitud. Cuando todas las
condiciones se han integrado al diseño, se proceden a agregar uno a uno los casos especiales que
se espera maneje el programa, probando también cada nueva adición para continuar garantizando
la fiabilidad de la estructura.
Por último se añaden las validaciones a los datos de entrada, las de los datos intermedios
producidos en lo interno para utilizarse en la generación de los datos de salida, y los datos de
salida mismos. Estas validaciones se integran también de manera incremental, procurando no
alterar el estado del diseño alcanzado en las operaciones anteriores. Al final de todo este proceso
se obtendrá un diseño final completo, confiable y seguro. Aunque el método implica tiempo y
esfuerzo adicional, es muy adecuado para principiantes y para la solución de problemas complejos
que requieran un diseño fino y bien organizado.
Enfoque E-P-S.
Este enfoque se fundamenta en el método de diseño Top-Down. Con este enfoque el programa se
divide en 3 módulos bien diferenciados: el de Entrada, el de Procesamiento y el de Salida. De ahí
su nombre. Todos los módulos se desarrollan y prueban de manera independiente, lo que permite
al programador concentrarse en las funciones específicas de cada uno y evitar la carga mental de
pensar en la solución total del problema y la ofuscación en el diseño e implementación del
programa completo.
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Programación Orientada a Objetos (POO).
En contraste con las anteriores técnicas de programación, ahora tenemos una telaraña de objetos
interactuando, cada uno de los cuáles mantiene su propio estado al interactuar con los demás
mediante mensajes.
Figura 1.13: Programación Orientada a Objetos.
Los objetos del programa interactúan mandando mensajes unos a otros.
La POO resuelve problemas importantes de la programación modular. Entre ellos tenemos los
siguientes:

Ahora los datos no deben crearse y destruirse explícitamente, sino de manera automática.
Los datos y las operaciones no están desacoplados, conduciendo a una estructura
centrada en los datos en lugar de centrada en los procedimientos (o los algoritmos).
 Mayor protección y seguridad de los datos y operaciones de los objetos, tanto de accesos
externos como internos.

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Aunque aparentemente la POO parece una técnica más elegante de programación modular, no lo
es. Sus características adicionales particulares a la orientación a objetos hacen de la POO una
técnica novedosa de programación, aplicable a problemas y entornos específicos.
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