Programación
| ||||||
Programación es la acción y efecto de programar. Este verbo tiene varios usos: se refiere a idear y ordenar las acciones que se realizarán en el marco de un proyecto; al anuncio de las partes que componen un acto o espectáculo; a la preparación de máquinas para cumplan con una cierta tarea en un momento determinado; a la elaboración de programas para la resolución de problemas mediante computadoras; y a la preparación de los datos necesarios para obtener una solución de un problema
En la actualidad, la noción de programación se encuentra muy asociada a la programación en informática. Este es el proceso por el cual un programador escribe, en un lenguaje de programación, el código fuente de un software. Este código le indicará al programa informático qué tiene que hacer y cómo realizarlo.
Para el desarrollo de programas de cierta envergadura o complejos, con ciertas garantías de calidad, es conveniente seguir alguno de los modelos de desarrollo de software existentes, en donde la programación es sólo una de las etapas del proceso de desarrollo de software. Los modelos de desarrollo de software los aborda una disciplina específica del campo de la informática: la Ingeniería del software.
Sumario
Historia
Para que la computadora entienda las instrucciones dadas debe usarse un lenguaje específico conocido como Código máquina, el cual comprende fácilmente, pero que lo hace excesivamente complicado para las personas. De hecho sólo consiste en cadenas interminables de números 1 y 0. (Sistema de números Binario)
Para facilitar el trabajo, los primeros operadores de computadoras decidieron reemplazar los 1 y 0 por palabras o letras provenientes del inglés; éste se conoce como Lenguaje ensamblador. Por ejemplo, para sumar se usa la letra A de la palabra inglesa add (sumar). En realidad escribir en lenguaje ensamblador es básicamente igual que hacerlo en lenguaje máquina, pero las letras y palabras son más fáciles de recordar y entender que los números.
A medida que la complejidad de las tareas que realizaban las computadoras aumentaba, se hizo necesario disponer de un método más adecuado para programarlas. Entonces, se crearon los lenguajes de alto nivel. Mientras que una tarea tan sencilla como sumar dos números puede necesitar varias instrucciones en lenguaje ensamblador, en un lenguaje de alto nivel bastará con sólo una.
Una vez que se termina de escribir un programa en ensamblador o en un lenguaje de alto nivel es necesario compilarlo, es decir, traducirlo a lenguaje máquina.
Léxico y programación
Programar es más sencillo que aprender una lengua. La programación se rige por unas reglas que se asemejan con ciertas diferencias, a las de una lengua natural. La particularidad estriba en que las reglas de programación tienen menor ambigüedad.
En los Lenguajes de programación de alto nivel se distinguen diversos elementos entre los que se incluyen el léxico propio del lenguaje y las reglas semánticas y sintácticas.
Programas y algoritmos
Un Algoritmo es una secuencia no ambigua, finita y ordenada de instrucciones que han de seguirse para resolver un problema. Un programa normalmente implementa (traduce a un lenguaje de programación concreto) un algoritmo. Nótese que es la secuencia de instrucciones en sí (la ejecución) la que debe ser finita, no el número de pasos realizados.
Los programas suelen subdividirse en partes menores (módulos), de modo que la complejidad algorítmica de cada una de las partes sea menor que la del programa completo, lo cual ayuda al desarrollo del programa.
Según Niklaus Wirth, un programa está formado por Algoritmos y Estructura de datos.
Se han propuesto diversas técnicas de programación cuyo objetivo es mejorar tanto el proceso de creación de software como su mantenimiento. Entre ellas, se pueden mencionar las siguientes:
- Programación estructurada
- Programación Modular
- Programación Orientada a Objetos (POO)
- Programación Declarativa
Compilación
El programa escrito en un Lenguaje de programación (comprensible por el ser humano, aunque se suelen corresponder con lenguajes formales descritos por gramáticas independientes del contexto) no puede ejecutarlo directamente una computadora. La opción más común es compilar el programa obteniendo un módulo objeto, aunque también puede ejecutarse a través de un Intérprete informático.
El código fuente del programa se debe someter a un proceso de traducción para convertirse en lenguaje máquina, interpretable por el procesador. A este proceso se le llama Compilación.
Normalmente la creación de un programa Ejecutable (un típico.exe para Microsoft Windows o DOS) conlleva dos pasos. El primer paso se llama compilación (propiamente dicho) y traduce el código fuente escrito en un Lenguaje de programación almacenado en un archivo a código en bajo nivel (normalmente en código objeto, no directamente a lenguaje máquina). El segundo paso se llama enlazado en el cual se enlaza el código de bajo nivel generado de todos los ficheros y subprogramas que se han mandado compilar y se añade el código de las funciones que hay en las bibliotecas del compilador para que el ejecutable pueda comunicarse directamente con el sistema operativo, traduciendo así finalmente el Código objeto a Código máquina, y generando un módulo ejecutable.
Estos dos pasos se pueden hacer por separado, almacenando el resultado de la fase de compilación en archivos objetos (un típico.obj para Microsoft Windows, DOS o para Unix); para enlazarlos en fases posteriores, o crear directamente el ejecutable; con lo que la fase de compilación se almacena sólo temporalmente. Un programa podría tener partes escritas en varios lenguajes (por ejemplo C, C++ y Asm), que se podrían compilar de forma independiente y luego enlazar juntas para formar un único módulo Ejecutable.
Con el tiempo se ha lanzado un lenguaje de programación que hace funcionar las páginas web y hablo del lenguaje de diseño HTML, con este se diseñan las páginas y se les dá un poco de estilo.
Programación e ingeniería del software
Existe una tendencia a identificar el proceso de creación de un programa informático con la programación, que es cierta cuando se trata de programas pequeños para uso personal, y que dista de la realidad cuando se trata de grandes proyectos.
El proceso de creación de software, desde el punto de vista de la Ingeniería, incluye los siguientes pasos:
- Reconocer la necesidad de un programa para solucionar un problema o identificar la posibilidad de automatización de una tarea.
- Recoger los requisitos del programa. Debe quedar claro qué es lo que debe hacer el programa y para qué se necesita.
- Realizar el análisis de los requisitos del programa. Debe quedar claro cómo debe realizar el programa las cosas que debe hacer. Las pruebas que comprueben la validez del programa se pueden especificar en esta fase.
- Diseñar la arquitectura del programa. Se debe descomponer el programa en partes de complejidad abordable.
- Implementar el programa. Consiste en realizar un diseño detallado, especificando completamente todo el funcionamiento del programa, tras lo cual la codificación debería resultar inmediata.
- Implantar (instalar) el programa. Consiste en poner el programa en funcionamiento junto con los componentes que pueda necesitar (bases de datos, redes de comunicaciones, etc.).
La ingeniería del software se centra en los pasos de planificación y diseño del programa, mientras que antiguamente (programación artesanal) la realización de un programa consistía únicamente en escribir el código.
Referencias históricas
La primera programadora de computadora conocida fue Ada Lovelace, hija de Anabella Milbanke Byron y Lord Byron. Anabella introdujo en las matemáticas a Ada quien, después de conocer a Charles Babbage, tradujo y amplió una descripción de su máquina analítica. Incluso aunque Babbage nunca completó la construcción de cualquiera de sus máquinas, el trabajo que Ada realizó con éstas le hizo ganarse el título de primera programadora de computadoras del mundo. El nombre del Lenguaje de programación Ada fue escogido como homenaje a esta programadora.
No olvidemos que este proceso está aplicado a todos los métodos científicos que actualmente se practican.
Objetivos de la programación
La programación debe perseguir la obtención de programas de calidad. Para ello se establece una serie de factores que determinan la calidad de un programa. Algunos de los factores de calidad más importantes son los siguientes:
- Corrección. Un programa es correcto si hace lo que debe hacer tal y como se estableció en las fases previas a su desarrollo. Para determinar si un programa hace lo que debe, es muy importante especificar claramente qué debe hacer el programa antes de desarrollarlo y, una vez acabado, compararlo con lo que realmente hace.
- Claridad. Es muy importante que el programa sea lo más claro y legible posible, para facilitar así su desarrollo y posterior mantenimiento. Al elaborar un programa se debe intentar que su estructura sea sencilla y coherente, así como cuidar el estilo en la edición; de esta forma se ve facilitado el trabajo del Programador, tanto en la fase de creación como en las fases posteriores de corrección de errores, ampliaciones, modificaciones, etc. Fases que pueden ser realizadas incluso por otro programador, con lo cual la claridad es aún más necesaria para que otros programadores puedan continuar el trabajo fácilmente. Algunos programadores llegan incluso a utilizar Arte ASCII para delimitar secciones de código. Otros, por diversión o para impedir un análisis cómodo a otros programadores, recurren al uso de Código ofuscado.
- Eficiencia. Se trata de que el programa, además de realizar aquello para lo que fue creado (es decir, que sea correcto), lo haga gestionando de la mejor forma posible los recursos que utiliza. Normalmente, al hablar de eficiencia de un programa, se suele hacer referencia al tiempo que tarda en realizar la tarea para la que ha sido creado y a la cantidad de memoria que necesita, pero hay otros recursos que también pueden ser de consideración al obtener la eficiencia de un programa, dependiendo de su naturaleza (espacio en disco que utiliza, tráfico de red que genera, etc.).
- Portabilidad. Un programa es portable cuando tiene la capacidad de poder ejecutarse en una plataforma, ya sea hardware o software, diferente a aquélla en la que se elaboró. La portabilidad es una característica muy deseable para un programa, ya que permite, por ejemplo, a un programa que se ha desarrollado para sistemas GNU/Linux ejecutarse también en la familia de sistemas operativos Windows. Esto permite que el programa pueda llegar a más usuarios más fácilmente.
