Tipos de Lenguajes de Programación (página 2)

Partes: 1, 2

1.2. LENGUAJES DE
MÁQUINA

El lenguaje
máquina de una computadora
consta de cadenas de números binarios (ceros y unos) y es
el único que "entienden" directamente los procesadores.
Todas las instrucciones preparadas en cualquier lenguaje de
máquina tienen por lo menos dos partes. La primera
es el comando u operación, que dice a
la computadora
cuál es la función
que va a realizar. Todas las computadoras
tienen un código de operación para cada una
de sus funciones. La
segunda parte de la instrucción es el operando,
que indica a la computadora dónde hallar o almacenar
los datos y otras
instrucciones que se van a manipular; el número de
operandos de una instrucción varía en las distintas
computadoras. En una computadora de operando único,
el equivalente binario de "SUMAR 0814" podría hacer que se
sume el valor que se
encuentra en la localidad de almacenamiento o
dirección 0814 al valor que se encuentra en la
unidad aritmética lógica.
En una máquina de dos operandos, la
representación binaria de "SUMAR 0814 8672" podría
hacer que se sume el valor que está en la localidad 8672
al valor que está en la dirección 0814. El formato de operando
único es popular en las microcomputadoras más
pequeñas; la estructura de
dos operandos se encuentra en casi todas las demás
máquinas.

Según los
estándares actuales, las primeras computadoras eran poco
tolerantes. Los programadores tenían que traducir las
instrucciones de manera directa a la forma de lenguaje de
máquina que comprendían las computadoras. Por
ejemplo, un programador que escribiera la instrucción
"SUMAR 0814" para una de las primeras máquinas IBM hubiera
escrito:

000100000000000000000000000010111000

Además de
recordar las docenas de códigos numéricos para los
comandos del
conjunto de instrucciones de la máquina, el programador
tenía que conocer las posiciones donde se almacenan los
datos y las instrucciones. La codificación inicial muchas veces
requería meses, por lo que era costosa y era frecuente que
originara errores. Revisar las instrucciones para localizar
errores era casi tan tedioso como escribirlas por primera vez.
Además, si era necesario modificar un programa
posteriormente, la tarea podía llevarse meses.

1.3. LENGUAJES
ENSAMBLADORES

A principios de la
década de 1950, y con el fin de facilitar la labor de los
programadores, se desarrollaron códigos
nemotécnicos para las operaciones y
direcciones simbólicas. La palabra
nemotécnico se refiere a una ayuda para la
memorización. Uno de los primeros pasos para mejorar el
proceso de
preparación de programas fue
sustituir los códigos de operaciones numéricos del
lenguaje de máquina por símbolos alfabéticos, que son los
códigos nemotécnicos. Todas las computadoras
actuales tienen códigos nemotécnicos aunque,
naturalmente, los símbolos que se usan varían en
las diferentes marcas y modelos. La
computadora sigue utilizando el lenguaje de
máquina para procesar los datos, pero los programas
ensambladores traducen antes los símbolos de
código
de operación especificados a sus equivalentes en lenguaje
de máquina.

Este procedimiento
preparó avances posteriores. Si la computadora era capaz
de traducir símbolos convenientes en operaciones
básicas, ¿por qué no hacer también
que realizara otras funciones rutinarias de codificación,
como la asignación de direcciones de almacenamiento a los
datos? La técnica de direccionamiento
simbólico permite expresar una dirección no en
términos de su localización numérica
absoluta, sino en términos de símbolos convenientes
para el programador.

Durante las
primeras etapas del direccionamiento simbólico, el
programador asigna un nombre simbólico y una
dirección real a un dato. Por ejemplo, el programador
podría asignar el valor total de mercancía
adquirida durante un mes por un cliente de una
tienda de departamentos a la dirección 0063, y darle el
nombre simbólico TOTAL. Se podría asignar el valor
de la mercancía devuelta sin usar durante el mes a la
dirección 2047 y dársele el nombre simbólico
CRÉDITO. Así, durante el resto del programa, el
programador se referirá a los nombres
simbólicos, más que a las direcciones, cuando
fuera preciso procesar estos datos. Por ejemplo, se podría
escribir la instrucción "S CRÉDITO TOTAL" para
restar el valor de las mercancías devueltas del importa
total de compras para
obtener el importe de la factura
mensual del cliente. A continuación, el programa ensamblador
traduciría la instrucción simbólica a esta
cadena de bits:

Más
adelante se hizo otra mejora. Se dejó a la computadora la
tarea de asignar y recordar las direcciones de las instrucciones.
Lo único que tenía que hacer el programador era
indicar a la computadora la dirección de la primera
instrucción, y el programa ensamblador se encargaba de
almacenar, de manera automática, todas las demás en
forma secuencial a partir de ese punto. Así, si se
agregaba más tarde otra instrucción al programa, no
era necesario modificar las direcciones de todas las
instrucciones que seguían al punto de inserción
(como tendría que hacerse en el caso de programas escritos
en lenguaje de máquina). En vez de ello, el procesador
ajustaba automáticamente las localidades de memoria la
próxima vez que se ejecutaba el programa.

En la actualidad,
los programadores no asignan números de dirección
reales a los datos simbólicos, simplemente especifican
dónde quieren que se coloque la primera localidad del
programa, y el programa ensamblador se encarga de lo
demás: asigna localidades tanto para las instrucciones
como para los datos.

Estos programas
de ensamble, o ensamblador, también permite a
la computadora convertir las instrucciones en lenguaje
ensamblador del programador en su propio código de
máquina. Un programa de instrucciones escrito en lenguaje
ensamblador por un programador se llama programa fuente.
Después de que el ensamblador convierte el programa fuente
en código de máquina a éste se le denomina
programa objeto. Para los programadores es más
fácil escribir instrucciones en un lenguaje ensamblador
que en códigos de lenguajes de máquina, pero es
posible que se requieran dos corridas de computadora antes de que
se puedan utilizar las instrucciones del programa fuente para
producir las salidas deseadas.

Los lenguajes
ensambladores tienen ventajas sobre los lenguajes de
máquina. Ahorran tiempo y
requieren menos atención a detalles. Se incurren en menos
errores y los que se cometen son más fáciles de
localizar. Además, los programas en lenguaje ensamblador
son más fáciles de modificar que los programas en
lenguaje de máquina. Pero existen limitaciones. La
codificación en lenguaje ensamblador es todavía un
proceso lento. Una desventaja importante de estos lenguajes es
que tienen una orientación a la máquina. Es
decir, están diseñados para la marca y modelo
específico de procesador que se utiliza, y es probable
que, para una máquina diferente, se tengan que volver a
codificar los programas.

1.4. LENGUAJES DE ALTO
NIVEL

Los primeros
programas ensambladores producían sólo una
instrucción en lenguaje de máquina por cada
instrucción del programa fuente. Para agilizar la
codificación, se desarrollaron programas ensambladores que
podían producir una cantidad variable de
instrucciones en lenguaje de máquina por cada
instrucción del programa fuente. Dicho de otra manera, una
sola macroinstrucción podía producir
varias líneas de código en lenguaje de
máquina. Por ejemplo, el programador podría
escribir "LEER ARCHIVO", y el
programa traductor produciría una serie detallada de
instrucciones al lenguaje de máquina previamente
preparadas, con lo que se copiaría un registro del
archivo que estuviera leyendo el dispositivo de entrada a
la memoria
principal. Así, el programador no se tenía que
ocupar de escribir una instrucción por cada
operación de máquina realizada.

El desarrollo de
las técnicas
nemotécnicas y las macroinstrucciones condujo, a su vez,
al desarrollo de lenguajes de alto nivel que a menudo
están orientados hacia una clase
determinada de problemas de
proceso. Por ejemplo, se han diseñado varios lenguajes
para procesar problemas científico-matemático,
asimismo han aparecido otros lenguajes que hacen hincapié
en las aplicaciones de proceso de archivos.

A diferencia de
los programas de ensamble, los programas en lenguaje de alto
nivel se pueden utilizar con diferentes marcas de
computadores sin tener que hacer modificaciones
considerables. Esto permite reducir sustancialmente el costo de la
reprogramación cuando se adquiere equipo nuevo. Otras
ventajas de los lenguajes de alto nivel son:

Son más fáciles
de aprender que los lenguajes ensambladores.
Se pueden escribir más
rápidamente.
Permiten tener mejor documentación.
Son más fáciles
de mantener.
Un programador que sepa
escribir programas en uno de estos lenguajes no está
limitado a utilizar un solo tipo de
máquina.

2. LENGUAJES COMPILADOS

Naturalmente, un programa que se
escribe en un lenguaje de alto nivel también tiene que
traducirse a un código que pueda utilizar la
máquina. Los programas traductores que pueden realizar
esta operación se llaman compiladores.
Éstos, como los programas ensambladores avanzados, pueden
generar muchas líneas de código de máquina
por cada proposición del programa fuente. Se requiere una
corrida de compilación antes de procesar los datos
de un problema.

Los compiladores son
aquellos cuya función es traducir un programa escrito en
un determinado lenguaje a un idioma que la computadora entienda
(lenguaje máquina con código binario).

Al usar un lenguaje compilado
(como lo son los lenguajes del popular Visual Studio de Microsoft), el
programa desarrollado nunca se ejecuta mientras haya errores,
sino hasta que luego de haber compilado el programa, ya no
aparecen errores en el código.

3. LENGUAJES INTERPRETADOS

Se puede
también utilizar una alternativa diferente de los
compiladores para traducir lenguajes de alto nivel. En vez de
traducir el programa fuente y grabar en forma permanente el
código objeto que se produce durante la corrida de
compilación para utilizarlo en una corrida de producción futura, el programador
sólo carga el programa fuente en la computadora junto con
los datos que se van a procesar. A continuación, un
programa intérprete, almacenado en el sistema operativo
del disco, o incluido de manera permanente dentro de la
máquina, convierte cada proposición del programa
fuente en lenguaje de máquina conforme vaya siendo
necesario durante el proceso de los datos. No se graba el
código objeto para utilizarlo posteriormente.

La siguiente vez
que se utilice una instrucción, se le debe interpretar
otra vez y traducir a lenguaje máquina. Por ejemplo,
durante el procesamiento repetitivo de los pasos de un ciclo,
cada instrucción del ciclo tendrá que volver a ser
interpretado cada vez que se ejecute el ciclo, lo cual hace que
el programa sea más lento en tiempo de ejecución
(porque se va revisando el código en tiempo de
ejecución) pero más rápido en tiempo de
diseño
(porque no se tiene que estar compilando a cada momento el
código completo). El intérprete elimina la
necesidad de realizar una corrida de compilación
después de cada modificación del programa cuando se
quiere agregar funciones o corregir errores; pero es obvio que un
programa objeto compilado con antelación deberá
ejecutarse con mucha mayor rapidez que uno que se debe
interpretar a cada paso durante una corrida de
producción.

4. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
DECLARATIVOS

Se les conoce como
lenguajes declarativos en ciencias
computacionales a aquellos lenguajes de
programación en los cuales se le indica a la
computadora qué es lo que se desea obtener o qué es
lo que se esta buscando, por ejemplo: Obtener los nombres de
todos los empleados que tengan más de 32 años. Eso
se puede lograr con un lenguaje declarativo como SQL.

La programación declarativa es una forma de
programación que implica la descripción de un problema dado en lugar de
proveer una solución para dicho problema, dejando la
interpretación de los pasos
específicos para llegar a dicha solución a un
intérprete no especificado. La programación
declarativa adopta, por lo tanto, un enfoque diferente al de la
programación imperativa tradicional.

En otras palabras,
la programación declarativa provee el "qué", pero
deja el "cómo" liberado a la implementación
particular del intérprete. Por lo tanto se puede ver que
la programación declarativa tiene dos fases bien
diferenciadas, la declaración y la
interpretación.

Es importante
señalar que a pesar de hacer referencia a
intérprete, no hay que limitarse a "lenguajes
interpretados" en el sentido habitual del término, sino
que también se puede estar trabajando con "lenguajes
compilados".

4.1.
CARACTERÍSTICAS DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
DECLARATIVOS

Los lenguajes declarativos
están orientados a buscar la solución del
problema, sin preocuparse por la forma de llegar a ello; es
decir, el programador debe concentrarse en la lógica
del algoritmo,
más que en el control de
la secuencia.
Los programas están
formados por un conjunto de definiciones o ecuaciones, las cuales describen lo que debe
ser calculado, no en sí la forma de
hacerlo.
Las variables
sólo pueden tener asignado un solo valor a lo largo de
la ejecución del programa, lo cual implica que no
puede existir asignación destructiva. Debido a esto,
cobra especial importancia el uso del anidamiento y la
recursividad.
Las listas representan la
estructura fundamental de datos.
El orden de la
ejecución no resulta importante debido a que no
existen efectos colaterales; es decir, que al calcular un
valor, resulta imposible afectar el cálculo de otros y con esto se puede
afirmar que cualquier secuencia de ejecución
deberá conducir al mismo resultado.
Las expresiones o
definiciones pueden ser usadas como valores y
por lo tanto se pueden tratar como argumentos de otras
definiciones.
El control de la
ejecución no es responsabilidad del programador.

4.2.
DESVENTAJAS DE LA PROGRAMACIÓN
DECLARATIVA

La principal desventaja de la
programación declarativa es que no puede resolver
cualquier problema dado, sino que está restringida al
subconjunto de problemas para los que el intérprete o
compilador fue diseñado.

Otra desventaja de
la programación declarativa está relacionada con la
eficiencia.
Dado que es necesaria una fase de interpretación extra, en
la cual se deben evaluar todas las consecuencias de todas las
declaraciones realizadas, el proceso es relativamente más
lento que en la programación imperativa, en que los
cambios de estado del
sistema
están dados por instrucciones particulares y no por un
conjunto de condiciones arbitrariamente grande.

4.3. VENTAJAS
DE LA PROGRAMACIÓN DECLARATIVA

A pesar de lo
anterior existen algunas ventajas en el uso de la
programación declarativa. Entre las ventajas se destaca
que la solución de un problema se puede realizar con un
nivel de abstracción considerablemente alto, sin entrar en
detalles de implementación irrelevantes, lo que hace a las
soluciones
más fácil de entender por las personas. La
resolución de problemas complejos es resuelta por el
intérprete a partir de la declaración de las
condiciones dadas.

La
programación declarativa es muy usada en la
resolución de problemas relacionados con inteligencia
artificial, bases de datos,
configuración, y comunicación entre procesos; sin
embargo, ningún leguaje declarativo se aproxima en
popularidad a los lenguajes imperativos.

4.4. EJEMPLOS
DE LENGUAJES DECLARATIVOS

Algunos lenguajes
declarativos que se pueden mencionar son:

PROLOG
SQL
HTML
WSDL (Web Services
Description Language)
XML Stylesheet Language for
Transformation

4.5.
PROGRAMACIÓN LÓGICA

La idea
fundamental de la programación lógica consiste en
emplear la lógica como lenguaje de
programación.

La
lógica no es imperativa porque no sirve para indicar
cómo resolver un problema (órdenes). La
lógica es declarativa porque sirve para especificar
qué problema resolver (condiciones).

En la
programación lógica, se especifican las condiciones
que satisfacen las soluciones, se deducen las soluciones a partir
de las condiciones y el énfasis de todo está en
qué problema resolver. El problema se describe
especificando qué caracteriza a sus posibles
soluciones.

La
programación lógica, junto con la funcional, forma
parte de lo que se conoce como programación
declarativa. En los lenguajes tradicionales, la
programación consiste en indicar cómo
resolver un problema mediante sentencias; en la
programación lógica, se trabaja de forma
descriptiva, estableciendo relaciones entre entidades, indicando
no cómo, sino qué hacer. Se establece
entonces que la idea esencial de la programación
lógica es: algoritmos = lógica + control. Es
decir, un algoritmo se construye especificando conocimiento
en un lenguaje formal (lógica de primer orden), y el
problema se resuelve mediante un mecanismo de inferencia
(control) que actúa sobre aquél.

Al hacer un
recorrido por la programación lógica, aparece como
uno de sus lenguajes más representativos, Prolog, que es
un clásico de la inteligencia
artificial y que se aplica de múltiples formas en el
desarrollo de software
comercial.

4.6.
PROGRAMACIÓN FUNCIONAL

La
programación funcional es un paradigma de
programación declarativa basado en la utilización
de funciones matemáticas. El objetivo de la
programación funcional es conseguir lenguajes expresivos y
matemáticamente elegantes, en los que no sea
necesario bajar al nivel de la máquina para describir el
proceso llevado a cabo por el programa.

Los programas
escritos en un lenguaje funcional están constituidos
únicamente por definiciones de funciones, entendiendo
éstas no como subprogramas clásicos de un lenguaje
imperativo (pues la programación funcional es
declarativa), sino como funciones puramente matemáticas,
en las que se verifican ciertas propiedades como la
transparencia referencial (el significado de una
expresión depende únicamente del significado de sus
subexpresiones), y por tanto, la carencia total de efectos
laterales.

Otras
características propias de estos lenguajes son la no
existencia de asignaciones de variables y la falta de
construcciones estructuradas como la secuencia o la
iteración (lo que obliga en la práctica a que todas
las repeticiones de instrucciones se lleven a cabo por medio de
funciones recursivas).

Existen dos
grandes categorías de lenguajes funcionales: los
funcionales puros y los híbridos. La
diferencia entre ambos estriba en que los lenguajes funcionales
híbridos son menos dogmáticos que los puros, al
permitir conceptos tomados de los lenguajes imperativos, como las
secuencias de instrucciones o la asignación de variables.
En contraste, los lenguajes funcionales puros tienen una mayor
potencia
expresiva, conservando a la vez su transparencia referencial,
algo que no se cumple siempre con un lenguaje
híbrido.

4.7.
PROGRAMACIÓN ORIENTADA A BASES DE DATOS

Las bases de datos
son programas que administran información y hacen más ordenada la
información, aparte de hacer la fácil de buscar y
por supuesto de encontrar.

Las
características de las bases de datos pueden ser
ventajosas o desventajosas: pueden ayudar a almacenar, organizar,
recuperar, comunicar y manejar información en formas que
serían imposibles sin las computadoras, pero
también afecta de alguna manera ya que existen enormes
cantidades de información en bases de datos de las que no
se tiene control del acceso.

Las bases de datos
tienen muchos usos: facilitan el almacenamiento de grandes
cantidades de información; permiten la recuperación
rápida y flexible de información, con ellas se
puede organizar y reorganizar la información, así
como imprimirla o distribuirla en formas diversas.

Es claro que los
lenguajes orientados a bases de datos son declarativos y no
imperativos, pues el problema es "qué" se quiere
hacer o "qué" se necesita buscar y encontrar en la
base de datos,
y no se enfatiza el "cómo".

Una base de datos
también se puede definir como un banco de datos o
conjunto de datos que pertenecen al mismo contexto, almacenados
sistemáticamente para su posterior uso. En este sentido,
una biblioteca puede
considerarse una base de datos compuesta en su mayoría por
documentos y
textos impresos en papel e indexados para su consulta.

En la actualidad,
y gracias al desarrollo tecnológico de campos como la
informática y la electrónica, la mayoría de las bases
de datos tienen formato electrónico, que ofrece un amplio
rango de soluciones al problema de almacenar datos.

Los sistemas
gestores de bases de datos (SGBD) permiten almacenar y
posteriormente acceder a los datos de forma rápida y
estructurada.

4.7.1. TIPOS
DE BASES DE DATOS

Las bases de datos
pueden clasificarse de varias maneras, de acuerdo al criterio
elegido para su clasificación, que puede ser según
la variabilidad de los datos almacenados o según el
contenido.

4.7.1.1
CLASIFICACIÓN DE BASES DE DATOS SEGÚN LA
VARIABILIDAD DE LOS DATOS ALMACENADOS

Esta
clasificación depende de cómo los datos cambian o
varían dentro de la base de datos, o si se mantienen
estáticos sin sufrir modificaciones o cambios. Dentro de
esta clasificación se tiene lo siguiente:

BASES DE DATOS
ESTÁTICAS: Éstas son bases de datos de
sólo lectura,
utilizadas primordialmente para almacenar datos
históricos que posteriormente se pueden utilizar para
estudiar el comportamiento de un conjunto de datos a
través del tiempo, realizar proyecciones y tomar
decisiones.

BASES DE DATOS
DINÁMICAS: Éstas son bases de datos
donde la información almacenada se modifica con el
tiempo, permitiendo operaciones como actualización y
adición de datos, además de las operaciones
fundamentales de consulta. Un ejemplo de esto puede ser la
base de datos utilizada en un sistema de
información de una tienda de abarrotes, una
farmacia, un videoclub, etc.

4.7.1.2.
CLASIFICACIÓN DE BASES DE DATOS SEGÚN
CONTENIDO

Esta
clasificación basa su enfoque en el contenido o lo que
almacena la base de datos, de esta manera:

BASES DE DATOS
BIBLIOGRÁFICAS: Solo contienen un
"representante" de la fuente primaria, que permite
localizarla. Un registro típico de una base de datos
bibliográfica contiene información sobre el
autor, fecha de publicación, editorial, título,
edición, de una determinada
publicación, etc. Puede contener un resumen o extracto
de la publicación original, pero nunca el texto
completo, porque sino se estaría en presencia de una
base de datos a texto completo (o de fuentes
primarias). Como su nombre lo indica, el contenido son cifras
o números. Por ejemplo, una colección de
resultados de análisis de laboratorio, entre otras.
BASES DE DATOS DE TEXTO
COMPLETO: Almacenan las fuentes primarias, como por
ejemplo, todo el contenido de todas las ediciones de una
colección de revistas científicas.
DIRECTORIOS: Un
ejemplo son las guías telefónicas en formato
electrónico.
BANCO DE
IMÁGENES, AUDIO, MULTIMEDIA, ETC.

4.7.2.
MODELOS DE BASES DE DATOS

Además de la
clasificación por la función de las bases de datos,
éstas también se pueden clasificar de acuerdo a su
modelo de administración de datos.

Un modelo de datos
es básicamente una "descripción" de algo conocido
como contenedor de datos (algo en donde se guarda la
información), así como de los métodos
para almacenar y recuperar información de esos
contenedores. Los modelos de datos no son cosas físicas:
son abstracciones que permiten la implementación de un
sistema eficiente de base de datos; por lo general se refieren a
algoritmos, y
conceptos matemáticos.

Algunos modelos
con frecuencia utilizados en las bases de datos son:

BASES DE DATOS
JERÁRQUICAS: Éstas son bases de datos
que, como su nombre indica, almacenan su información
en una estructura jerárquica. En este modelo los datos
se organizan en una forma similar a un árbol (visto al
revés), en donde un nodo padre de información
puede tener varios hijos. El nodo que no tiene padres es
llamado raíz, y a los nodos que no tienen hijos se los
conoce como hojas. Las bases de datos jerárquicas son
especialmente útiles en el caso de aplicaciones que
manejan un gran volumen de
información y datos muy compartidos permitiendo crear
estructuras estables y de gran rendimiento.
Una de las principales limitaciones de este modelo es su
incapacidad de representar eficientemente la redundancia de
datos.
BASES DE DATOS DE
RED:
Éste es un modelo ligeramente distinto del
jerárquico; su diferencia fundamental es la
modificación del concepto de
nodo: se permite que un mismo nodo tenga varios padres
(posibilidad no permitida en el modelo jerárquico).
Fue una gran mejora con respecto al modelo jerárquico,
ya que ofrecía una solución eficiente al
problema de redundancia de datos; pero, aun así, la
dificultad que significa administrar la información en
una base de datos de red ha significado que sea un modelo
utilizado en su mayoría por programadores más
que por usuarios finales.
BASES DE DATOS
RELACIONAL: Éste es el modelo más
utilizado en la actualidad para modelar problemas reales y
administrar datos dinámicamente. Tras ser postulados
sus fundamentos en 1970 por Edgar Frank Codd, de los
laboratorios IBM en San José (California), no
tardó en consolidarse como un nuevo paradigma en los
modelos de base de datos. Su idea fundamental es el uso de
"relaciones". Estas relaciones podrían considerarse en
forma lógica como conjuntos
de datos llamados "tuplas". Pese a que ésta es la
teoría de las bases de datos
relacionales creadas por Edgar Frank Codd, la mayoría
de las veces se conceptualiza de una manera más
fácil de imaginar. Esto es pensando en cada
relación como si fuese una tabla que está
compuesta por registros
(las filas de una tabla), que representarían las
tuplas, y campos (las columnas de una tabla).

En este modelo, el lugar y la
forma en que se almacenen los datos no tienen relevancia (a
diferencia de otros modelos como el jerárquico y el de
red). Esto tiene la considerable ventaja de que es más
fácil de entender y de utilizar para un usuario
esporádico de la base de datos. La información
puede ser recuperada o almacenada mediante "consultas" que
ofrecen una amplia flexibilidad y poder para
administrar la información. El lenguaje más
habitual para construir las consultas a bases de datos
relacionales es SQL, Structured Query Language o Lenguaje
Estructurado de Consultas, un estándar implementado
por los principales motores o
sistemas
de gestión de bases de datos relacionales.
Durante su diseño, una base de datos relacional pasa
por un proceso al que se le conoce como normalización (reglas fundamentales
para el buen funcionamiento de una base de datos relacional)
de una base de datos. Durante los años '80 (1980-1989)
la aparición de dBASE produjo una revolución en los lenguajes de
programación y sistemas de administración de datos. Aunque nunca
debe olvidarse que dBase no utilizaba SQL como lenguaje base
para su gestión. La normalización de una
base de datos relacional consiste en las siguientes
reglas:

Primera Forma Normal
(1FN): se eliminan los grupos
repetitivos. Los atributos han de ser atómicos.
Gráficamente las celdas de la tabla contienen solo
un valor, en cada uno de los atributos sólo se puede
incluir un dato, aunque sea compuesto, pero no se puede
incluir una lista de datos. Se trata de que cada atributo
guarde la menor cantidad de información posible.
Para eliminar los grupos repetitivos se pone cada uno de
ellos en una tabla aparte, esa nueva tabla hereda la clave
primaria de la relación en la que se encontraban, se
crea una clave foránea para la nueva tabla.
Segunda Forma Normal
(2FN): dependencia completa. Está en 2FN si
está en 1FN y si sus atributos no principales
dependen de forma completa de la clave principal. Toda
relación que tenga como clave sólo un
atributo está en 2FN.
Tercera Forma Normal
(3FN): dependencia transitiva. Está en
segunda forma normal y todo atributo no primo es implicado
por la clave primaria en una secuencia no
transitiva.
Forma Normal de
Boyce-Codd: una tabla está en FNBC,
sí y sólo sí las únicas
dependencias funcionales elementales son aquellas en las
que la Clave primaria determina un atributo.
Cuarta Forma Normal
(4FN): está en forma normal de Boyce-Codd y se
eliminan las dependencias multivaluadas y se generan todas
las relaciones externas con otras tablas u otras bases de
datos.
Quinta Forma Normal
(5FN): está en cuarta forma normal y toda
dependencia-join viene implicada por claves
candidatas.

BASES DE DATOS
ORIENTADAS A OBJETOS: este modelo, bastante reciente,
y propio de los modelos informáticos orientados a
objetos, trata de almacenar en la base de datos los objetos
completos (estado y comportamiento). Una base de datos
orientada a objetos es una base de datos que incorpora todos
los conceptos importantes del paradigma de objetos:
encapsulación (propiedad
que permite ocultar la información al resto de los
objetos, impidiendo así accesos incorrectos o conflictos), herencia (propiedad a
través de la cual los objetos heredan comportamiento
dentro de una jerarquía de clases y
polimorfismo (propiedad de una operación
mediante la cual puede ser aplicada a distintos tipos de
objetos. En bases de datos orientadas a objetos, los usuarios
pueden definir operaciones sobre los datos como parte de la
definición de la base de datos.
BASES DE DATOS
DOCUMENTALES: permiten la indexación a texto
completo, y en líneas generales realizar
búsquedas más potentes.
BASE DE DATOS
DEDUCTIVAS: un sistema de base de datos
deductivas, es un sistema de base de datos pero con la
diferencia de que permite hacer deducciones a través
de inferencias. Se basa principalmente en reglas y hechos que
son almacenados en la base de datos. También las bases
de datos deductivas son llamadas base de datos lógica,
a raíz de que se basan en lógica
matemática.

5. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
IMPERATIVOS

En ciencias de la
computación se llama lenguajes imperativos
a aquellos en los cuales se le ordena a la computadora
cómo realizar una tarea siguiendo una serie de pasos o
instrucciones, por ejemplo:

Paso 1, solicitar
número.

Paso 2, multiplicar
número por dos.

Paso 3, imprimir resultado
de la operación.

Paso 4, etc,

El proceso
anterior se puede realizar con un lenguaje imperativo como por
ejemplo BASIC, C, C++, Java, Clipper,
Dbase, C#, PHP, Perl,
etc.

Dentro de la
programación imperativa, se tiene un conjunto de
instrucciones que le indican al computador
cómo realizar una tarea.

Los lenguajes
imperativos se basan en comandos u órdenes que se le dan a
la computadora para que haga algo, con el fin de organizar o
cambiar valores en ciertas partes de la memoria.

La
ejecución de estos comandos se realiza, en la mayor parte
de ellos, secuencialmente, es decir, hasta que un comando no ha
sido ejecutado no se lee el siguiente.

Según el
dominio, o
mejor dicho con el propósito que se utiliza el programa,
se puede hablar de lenguajes de dominio específico y de
dominio general.

5.1.
LENGUAJES IMPERATIVOS PROCEDURALES

En los lenguajes
tradicionales o procedurales, es la aplicación quien
controla qué porciones de código se ejecuta, y la
secuencia en que este se ejecuta. La ejecución de la
aplicación se inicia con la primera línea de
código, y sigue una ruta predefinida a través de la
aplicación, llamando procedimientos
según sea necesario.

Los lenguajes
procedurales están fundamentados en la utilización
de variables para almacenar valores y en la realización de
operaciones con los datos almacenados. Algunos ejemplos son:
FORTRAN, PASCAL, C, ADA,
ALGOL,…

En este tipo de
lenguajes, la arquitectura
consta de una secuencia de celdas, llamadas memoria, en las
cuales se pueden guardar en forma codificada, lo mismo datos que
instrucciones; y de un procesador, el cual es capaz de ejecutar
de manera secuencial una serie de operaciones, principalmente
aritméticas y booleanas, llamadas comandos. En general, un
lenguaje procedural ofrece al programador conceptos que se
traducen de forma natural al modelo de la máquina. El
programador tiene que traducir la solución abstracta del
problema a términos muy primitivos, cercanos a la
máquina.

Con un lenguaje
procedural el usuario (normalmente será un programador)
especifica qué datos se necesitan y cómo
obtenerlos. Esto quiere decir que el usuario debe especificar
todas las operaciones de acceso a datos llamando a los
procedimientos necesarios para obtener la información
requerida. Estos lenguajes acceden a un registro, lo procesan y
basándose en los resultados obtenidos, acceden a otro
registro, que también deben procesar. Así se va
accediendo a registros y se van procesando hasta que se obtienen
los datos deseados. Las sentencias de un lenguaje procedural
deben estar embebidas en un lenguaje de alto nivel, ya que se
necesitan sus estructuras (bucles, condicionales, etc.) para
obtener y procesar cada registro individual.

5.2. ALGUNOS
LENGUAJES IMPERATIVOS

Algunos lenguajes
de programación imperativos que se pueden mencionar
son:

BASIC
C
C++
Java
C#
PHP
Perl

6. DIFERENCIA ENTRE LENGUAJES DECLARATIVOS
E IMPERATIVOS

En los lenguajes
declarativos las sentencias que se utilizan lo que hacen es
describir el problema que se quiere solucionar, pero no
las instrucciones necesarias para solucionarlo. Esto
último se realizará mediante mecanismos internos de
inferencia de información a partir de la
descripción realizada.

Los lenguajes
imperativos describen paso a paso un conjunto de instrucciones
que deben ejecutarse para variar el estado un
programa y hallar la solución, es decir, un algoritmo en
el que se describen los pasos necesarios para solucionar un
problema.

7. LENGUAJES DE
PROGRAMACIÓN ORIENTADOS A OBJETOS

En la Programación
Orientada a Objetos (POO u OOP según siglas en
inglés)
se definen 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 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
la 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 a 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
orientada a objetos).

Esto difiere de
los lenguajes imperativos tradicionales, en los que los datos y
los procedimientos están separados y sin relación,
ya que lo único que se busca es el procesamiento de unos
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. Los programadores de lenguajes
imperativos escriben funciones y después les pasan los
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 por sí mismos.

Un objeto se puede
definir como un grupo de
procedimientos que comparten un estado. Se define al conjunto de
datos como "estado", y "métodos" como el conjunto de
procedimientos que pueden alterar ese estado. Un programa
orientado a objetos es un método de
implementación en el que los programas están
organizados como colecciones de objetos, donde cada uno es una
instancia de alguna clase, y donde todas las clases son miembros
de una jerarquía de clases conectadas por relaciones de
herencia. Este
tipo de lenguajes son muy recientes en comparación a los
primeros lenguajes de programación que
aparecieron.

7.1.
CONCEPTOS BÁSICOS DE LA PROGRAMACIÓN ORIENTADA A
OBJETOS

La
programación orientada a objetos es una nueva forma de
programar que trata de encontrar la solución a problemas
de una forma que ofrece muchas ventajas y facilidades que no se
tenían anteriormente. Introduce nuevos conceptos, que
superan y amplían conceptos antiguos ya conocidos. Entro
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. Una clase es una colección de objetos
similares o la implementación, declaración o
definición de un tipo de objeto. Cada vez que se
construye un objeto de una clase se crea una instancia de esa
clase. Por ejemplo en Visual
Basic, se tiene la clase Form, y se pueden crear
instancias de esa clase al tener Form1, Form2, etc.
Así se está creando una instancia de la clase
Form.
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 lar 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.
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).

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.

7.2.
CARACTERÍSTICAS DE LA PROGRAMACIÓN ORIENTADA A
OBJETOS

Las
características más importantes de la
programación orientada a objetos son las
siguientes:

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 específica 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. Esta característica o
propiedad permite por tanto ejecutar la información al
resto de los objetos, impidiendo así accesos
incorrectos o conflictos.
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. Por ejemplo en Visual
Basic, el polimorfismo se da al tener diferentes tipos de
objetos (Form, Label, etc.)
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 pertenece a
más de una clase se dice que hay herencia
múltiple; esta característica no está
soportada por algunos lenguajes (como Java). Con esta
propiedad, los objetos heredan comportamientos dentro de una
jerarquía de clases.

7.3.
PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE LA PROGRAMACIÓN IMPERATIVA Y
LA PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS

La programación
orientada a objetos es más moderna, es una evolución de la programación
imperativa plasmada 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.

7.4. ALGUNOS
LENGUAJES ORIENTADOS A OBJETOS

Entre los
lenguajes orientados a objetos más importantes que se
pueden mencionar, aparecen los siguientes:

Ada
C++
C#
VB.NET
Clarion
Delphi
Eiffel
Jave
Lexico (en castellano)
Objective-C
Ocaml
Oz
PHP
PowerBuilder
Pitón
Ruby
Smalltalk

CONCLUSIÓN

Los lenguajes de
programación no son simplemente un detalle más del
amplio mundo de la informática, y por lo tanto deben ser
vistos como el fundamento y la base del desarrollo y avance de la
computación.

Estudiar los
conceptos básicos, clasificación, diferencias,
propiedades y funcionamiento de los lenguajes de
programación es elemental para cualquier estudiante o
profesional dedicado a la computación, pues de esa manera
se logra tener una perspectiva global y mucho más amplia
que tendrá mucho peso al estar bien documentados y al
conocer qué son, cómo se clasifican y de qué
manera trabajan los lenguajes de programación.

Luego del
desarrollo de esta investigación resulta fácil
comprender los tipos y la clasificación que se les da a
los lenguajes de programación en base a sus
funcionalidades y características.

Este estudio
también permite desarrollar un sentido crítico de
los lenguajes de programación, de forma que el programador
no seleccione ni emita un juicio respecto a determinado lenguaje
basado simplemente en su limitado conocimiento ni basado en la
popularidad de la que goza cierto lenguaje, sino que el
programador esté capacitado para dar razones contundentes
y certeras del por qué un lenguaje es mejor que otro para
determinada tarea, qué ventajas tiene uno respecto del
otro, y que así también el programador sea capaz de
seleccionar el lenguaje que más le convenga para la
resolución de un problema determinado.

Esta
investigación servirá para evaluar correctamente
los lenguajes de programación, determinando las ventajas y
desventajas que cada uno de ellos presenta.

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