Comparación entre los diferentes paradigmas de programación
Durante la historia de la programación se han creado metodologías para resolver problemas utilizando las computadoras; ¿cuales son los paradigmas de programación que se han especificado y cómo han ido evolucionando en el tiempo?
Recuerden que sus contribuciones serán tomadas en cuenta en su calificación de prácticas y tareas del tercer parcial.
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posted by Lourdes / Hypatia at 11:15 AM
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JUAN CARLOS CHAVEZ RAMIREZ
Un paradigma de programación es un modelo básico de diseño y desarrollo de programas, que permite producir programas con unas directrices específicas, tales como: estructura modular, fuerte cohesión, alta rentabilidad, etc.
Un paradigma de programación es una colección de modelos conceptuales que juntos modelan el proceso de diseño y determinan, al final, la estructura de un programa.
Esa estructura conceptual de modelos está pensada de forma que esos modelos determinan la forma correcta de los programas y controlan el modo en que pensamos y formulamos soluciones, y al llegar a la solución, ésta se debe de expresar mediante un lenguaje de programación. Para que este proceso sea efectivo las características del lenguaje deben reflejar adecuadamente los modelos conceptuales de ese paradigma.
Cuando un lenguaje refleja bien un paradigma particular, se dice que soporta el paradigma, y en la práctica un lenguaje que soporta correctamente un paradigma, es difícil distinguirlo del propio paradigma, por lo que se identifica con él.
Floyd describió tres categorías de paradigmas de programación:
a) Los que soportan técnicas de programación de bajo nivel (ej.: copia de ficheros frente estructuras de datos compartidos)
b) Los que soportan métodos de diseño de algoritmos (ej.: divide y vencerás, programación dinámica, etc.)
c) Los que soportan soluciones de programación de alto nivel, como los descritos en el punto anterior
Floyd también señala lo diferentes que resultan los lenguajes de programación que soportan cada una de estas categorías de paradigmas. Sólo comentaremos los paradigmas relacionados con la programación de alto nivel.
Se agrupan en tres categorías de acuerdo con la solución que aportan para resolver el problema
a) Solución procedimental u operacional. Describe etapa a etapa el modo de construir la solución. Es decir señala la forma de obtener la solución.
b) Solución demostrativa. Es una variante de la procedimental. Especifica la solución describiendo ejemplos y permitiendo que el sistema generalice la solución de estos ejemplos para otros casos. Aunque es fundamentalmente procedimental, el hecho de producir resultados muy diferentes a ésta, hace que sea tratada como una categoría separada.
c) Solución declarativa. Señala las características que debe tener la solución, sin describir cómo procesarla. Es decir señala qué se desea obtener pero no cómo obtenerlo. Estos paradigmas permiten el uso de variables para almacenar valores intermedios, pero no para actualizar estados de información.
Paradigmas declarativos
En este tipo, un programa se construye señalando hechos, reglas, restricciones, ecuaciones, transformaciones y otras propiedades derivadas del conjunto de valores que configuran la solución.
Paradigma imperativo
La programación en el paradigma imperativo consiste en determinar qué datos son requeridos para el cálculo, asociar a esos datos unas direcciones de memoria, y efectuar paso a paso una secuencia de transformaciones en los datos almacenados, de forma que el estado final represente el resultado correcto.
A este tipo de paradigma de programación se le suele llamar algorítmico, dado que el significado de algoritmo es análogo al de receta, método, técnica, procedimiento o rutina, y se define como "un conjunto finito de reglas diseñadas para crear una secuencia de operaciones para resolver un tipo específico de problemas". De esta forma para N. un programa viene definido por la ecuación
Algoritmos + Estructura de Datos = Programas
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 permite 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).
El 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.
· El paradigma lógico, un ejemplo es PROLOG.
· El paradigma orientado a objetos. Un lenguaje completamente orientado a objetos es Smalltalk.
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... 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.
Ventajas del paradigma Orientado a Objetos: Su consecución implicaría las siguientes ventajas:
· Un código menos enmarañado, más natural y más reducido.
· Mayor facilidad para razonar sobre los conceptos, ya que están separados y las dependencias entre ellos son mínimas.
· Un código más fácil de depurar y más fácil de mantener.
· Se consigue que un conjunto grande de modificaciones en la definición de una materia tenga un impacto mínimo en las otras.
· Se tiene un código más reusable y que se puede acoplar y desacoplar cuando sea necesario.
· Es hacia donde va el mundo, ir en contra de una corriente tan fuerte, nunca es buena idea (a menos que seas el creador de un nuevo paradigma que supere a este!).
·
· Es más prolijo y escalable.
· Es más cómodo.
· Es más seguro.
· Lo aprendes para un lenguaje y es muy similar en el resto, con lo cual reusas mucho conocimiento.
· Vas a sacar provecho de frameworks que hacen mucho del trabajo repetitivo de la programación.
LENGUAJE DE PROMACION C
C es un lenguaje de programación creado en 1969 por Ken Thompson y Dennis M. Ritchie en los Laboratorios Bell como evolución del anterior lenguaje B, a su vez basado en BCPL. Al igual que B, es un lenguaje orientado a la implementación de Sistemas Operativos, concretamente Unix. C es apreciado por la eficiencia del código que produce y es el lenguaje de programación más popular para crear software de sistemas, aunque también se utiliza para crear aplicaciones.
Se trata de un lenguaje débilmente tipado de medio nivel pero con muchas características de bajo nivel. Dispone de las estructuras típicas de los lenguajes de alto nivel pero, a su vez, dispone de construcciones del lenguaje que permiten un control a muy bajo nivel. Los compiladores suelen ofrecer extensiones al lenguaje que posibilitan mezclar código en ensamblador con código C o acceder directamente a memoria o dispositivos periféricos.
La primera estandarización del lenguaje C fue en ANSI, con el estándar X3.159-1989. El lenguaje que define este estándar fue conocido vulgarmente como ANSI C. Posteriormente, en 1990, fue ratificado como estándar ISO (ISO/IEC 9899:1990). La adopción de este estándar es muy amplia por lo que, si los programas creados lo siguen, el código es portable entre plataformas y/o arquitecturas. En la práctica, los programadores suelen usar elementos no-portables dependientes del compilador o del sistema operativo.
LISP
Lisp es el segundo lenguaje de programación, después de Fortran, de alto nivel. Lisp es de tipo declarativo y fue creado por John McCarthy y sus colaboradores en el MIT.
El elemento fundamental en Lisp es la lista, en el sentido más amplio del término, pues tanto los datos como los programas son listas. De ahí viene su nombre, pues Lisp es un acrónimo de "LIStProcessing".
Los lenguajes de este tipo se llaman "aplicativos" o "funcionales", porque se basan en la aplicación de funciones a sus datos.
En Lisp se distinguen dos tipos fundamentales de elementos:
· Átomos: son datos elementales y pueden pertenecer a varios tipos: números, caracteres, cadenas de caracteres y símbolos.
· Listas: son secuencias de átomos o de listas encerradas entre paréntesis. Además, existe una lista especial, "nil", que es la lista nula, que no tiene ningún elemento.
En Lisp, una función se expresa como una lista.
Algunas de las funciones predefinidas de Lisp tienen símbolos familiares (+ para la suma, * para el producto), pero otras son más exóticas, especialmente dos que sirven precisamente para manipular listas, descomponiéndolas en sus componentes. Sus nombres ("car" y "cdr") son un poco extraños(1), reliquias de tiempos pasados y de la estructura de los ordenadores de segunda generación, "car" devuelve la cabeza de una lista y "cdr" su cola o resto.
Lisp sigue una filosofía de tratamiento no-destructivo de los parámetros, de modo que la mayoría de las funciones devuelven una lista resultado de efectuar alguna transformación sobre la que recibieron, pero sin alterar esta última.
Uno de los motivos por los que Lisp es especialmente adecuado para la IA es el hecho de que el código y los datos tengan el mismo tratamiento (como listas); esto hace especialmente sencillo escribir programas capaces de escribir otros programas según las circunstancias.
Lisp fue uno de los primeros lenguajes de programación a incluir manejo de excepciones con las primitivas catch y throw.
Derivado del Lisp es el lenguaje de programación Logo. Sin entrar en detalles, podría decirse que Logo es Lisp sin paréntesis y con operadores aritméticos infijos.
PROLOG
Prolog, proveniente del francés Programation et Logique, es un lenguaje de programación lógico e interpretado, bastante popular en el medio de investigación en Inteligencia Artificial.
Se trata de un lenguaje de programación ideado a principios de los años 70 en la universidad de Aix-Marseille por los profesores Alain Colmerauer y Phillipe Roussel. Inicialmente se trataba de un lenguaje totalmente interpretado hasta que, a mediados de los 70, David H.D. Warren desarrolló un compilador capaz de traducir Prolog en un conjunto de instrucciones de una máquina abstracta denominada Warren Abstract Machine, o abreviadamente, WAM. Desde entonces Prolog es un lenguaje semi-interpretado.
Prolog se enmarca en el paradigma de los lenguajes lógicos, lo que lo diferencia enormemente de otros lenguajes más populares tales como Fortran, Pascal, C, etc
SMALLTALK
Smalltalk es un sistema informático que permite realizar tareas de computación mediante la interacción con un entorno de objetos virtuales. Se puede considerar que un Smalltalk es un mundo virtual donde viven Objetos que se comunican mediante el envio de mensajes.
Un sistema Smalltalk esta compuesto por:
· Máquina virtual
· Imagen virtual que contiene todos los objetos del sistema
· Lenguaje de programación (también conocido como Smalltalk)
· Biblioteca de Objetos reusables
· Entorno de desarrollo
Los orígenes de Smalltalk se encuentran en las investigaciones realizadas por Alan Kay, Dan Ingalls, Ted Kaehler, Adele Goldberg y otros durante los años setenta en el Palo Alto Research Institute de Xerox (conocido como Xerox Parc), para la creación de un sistema informático orientado a la educación. El objetivo era crear un sistema que permitiese expandir la creatividad de sus usuarios, proporcionando un entorno para la experimentación, creación e investigación.
Se busca que todo lo que se pueda realizar con un ordenador se pueda realizar mediante un Sistema Smalltalk, por lo que en algunos casos se puede considerar que incluso sirve como Sistema Operativo.
Smalltalk es considerado el primero de los lenguajes orientados a objetos (OOP). En Smalltalk TODO es un objeto, incluidos los números reales o el propio entorno Smalltalk.
Como lenguaje tiene las siguientes características:
· Orientación a Objetos Pura
· Tipado dinámico
· Interacción entre objetos mediante envio de mensajes
· Herencia simple y con raíz común
· Reflexión completa
· Recolección de basura
· Multiplataforma
· Compilación en tiempo de ejecución o Interpretado (dependiendo de la distribución o del proveedor)
Smalltalk ha tenido gran influencia sobre otros lenguajes como Java o Ruby, y de su entorno han surgido muchas de las prácticas y herramientas de desarrollo promulgadas actualmente por las metodologías ágiles (refactorización, desarrollo incremental, desarrollo dirigido por tests, etc.).
A pesar de ser un lenguaje muy simple, muy poderoso, y que promueve buenas prácticas de programación, Smalltalk (hasta el 2002) no había llegado a ser un lenguaje muy popular. Esto se debe a la poca aceptación de lenguajes interpretados en los años 1980 y 1990. A pesar de esto algunas empresas como Digitalk, Visual Works e IBM llegaron a tener relativo éxito con la plataforma como una herramienta de desarrollo rápido que competía contra herramientas como Power Builder y en menor grado contra Visual Basic que eran muy populares en los años 80 y 90.
Morales Hernández Odin
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El 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.
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... 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.
paradigma Orientado a Objetos:
Actualmente el paradigma de programación más usado debido a múltiples ventajas respecto sus anteriores, és la programación orientada a objetos.
La programacion orientada a objetos se refiere a:
La Programación Orientada a Objetos es un paradigma de programación que define los programas en términos de "clases de objetos", objetos que son entidades que combinan estado, comportamiento e identidad 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, que permite definirlo e identificarlo frente a otros objetos pertenecientes a otras clases. A su vez, dispone de mecanismos de interacción que favorecen la comunicación entre objetos, 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 información y procesamiento.
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, 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.
La Programación Orientada a Objetos (POO) como solución
La programación orientada a objetos es una nueva forma de programar que trata de encontrar 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 que nos rodea, 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 ojeto, 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 metodos.
Representación de un objeto: un objeto se representa por medio de una tabla o entidad que esté compuesta por sus atributos y funciones correspondientes.
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.
Características de la POO
Hay un cierto desacuerdo sobre exactamente qué características de un método de programación o lenguaje le definen como "orientado a objetos", pero hay un consenso general en que las características siguientes son las más importantes (para más información, seguir los enlaces respectivos):
Abstracción: Cada objeto en el sistema sirve como modelo de un "agente" abstracto que puede realizar trabajo, informar y cambiar su estado, y "comunicarse" con otros objetos en el sistema sin revelar cómo se implementan estas características. Los procesos, las funciones o los métodos pueden también ser abstraídos y cuando lo están, una variedad de técnicas son requeridas para ampliar una abstracción.
Encapsulamiento: también llamado "ocultación de la información". Cada objeto está aislado del exterior, es un módulo natural, y cada tipo de objeto expone una interfaz a otros objetos que especifica cómo pueden interactuar con los objetos de la clase. El aislamiento protege a las propiedades de un objeto contra su modificación por quien no tenga derecho a acceder a ellas, solamente los propios métodos internos del objeto pueden acceder a su estado. Esto asegura que otros objetos no pueden cambiar el estado interno de un objeto de maneras inesperadas, eliminando efectos secundarios e interacciones inesperadas. Algunos lenguajes relajan esto, permitiendo un acceso directo a los datos internos del objeto de una manera controlada y limitando el grado de abstracción. La aplicación entera se reduce a un agregado o rompecabezas de objetos.
Polimorfismo: comportamientos diferentes, asociados a objetos distintos, pueden compartir el mismo nombre, al llamarlos por ese nombre se utilizará el comportamiento correspondiente al objeto que se esté usando. O dicho de otro modo, las referencias y las colecciones de objetos pueden contener objetos de diferentes tipos, y la invocación de un comportamiento en una referencia producirá el comportamiento correcto para el tipo real del objeto referenciado. Cuando esto ocurre en "tiempo de ejecución", esta última característica se llama asignación tardía o asignación dinámica. Algunos lenguajes proporcionan medios más estáticos (en "tiempo de compilación") de polimorfismo, tales como las plantillas y la sobrecarga de operadores de C++.
Herencia: las clases no están aisladas, sino que se relacionan entre sí, formando una jerarquía de clasificación. Los objetos heredan las propiedades y el comportamiento de todas las clases a las que pertenecen. La herencia organiza y facilita el polimorfismo y el encapsulamiento permitiendo a los objetos ser definidos y creados como tipos especializados de objetos preexistentes. Estos pueden compartir (y extender) su comportamiento sin tener que reimplementar su comportamiento. Esto suele hacerse habitualmente agrupando los objetos en clases y estas en árboles o enrejados que reflejan un comportamiento común. Cuando un objeto hereda de más de una clase se dice que hay herencia múltiple; esta característica no está soportada por algunos lenguajes (como Java).
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