PDF de programación - Tema 1 - Paradigmas de programación - Programación Avanzada

Asignatura 780014

Programación Avanzada

TEMA 1 – PARADIGMAS DE PROGRAMACIÓN

Paradigmas de Programación

Como primera idea

 Un paradigma de programación (PdP) es una

forma de pensar a la hora de programar

 Por ejemplo, nuevos lenguajes han inducido nuevos PdP

 Fortran (1957 - imperativo)
 Lisp (1959 - funcional)
 Prolog (1972 - lógico)
 Simula (1979 - orientado a objetos)

PdP en el ciclo de desarrollo software

Paradigmas de Programación

 Programación concurrente.
 Programación declarativa.
 Programación distribuida.
 Programación de tiempo real.
 Programación estructurada.
 Programación funcional.
 Programación imperativa.
 Programación lógica.
 Programación modular.
 Programación orientada a módulos.
 Programación orientada a objetos.
 Programación orientada a procedimientos.
 Programación cliente/servidor.

UTILIDAD Y CUMPLIMIENTO DE LOS PDP

Establecer clasificaciones

 Ayuda a comprender la evolución, relaciones y características

de los lenguajes de programación

Describir lenguajes

 En base a los paradigmas que cumplen

Establecer características de un nuevo

lenguaje
 Planificar sus características para que se ajuste a lo deseado

Niveles de cumplimiento de un paradigma

Paradigma no permitido

 Un PdP no puede ser utilizado o conseguido con este lenguaje porque

las construcciones del mismo no lo permiten.

Paradigma permitido

 Es posible programar siguiendo el paradigma pero no es sencillo o

cómodo porque el lenguaje no favorece su utilización.

Paradigma soportado

 Cuando es la recomendación más común para el lenguaje, cuando la
programación habitual lo sigue e incluso resulta complejo y difícil no
cumplir el paradigma.

Paradigma obligatorio

 Será imposible no seguir el paradigma porque no hay construcciones

en el lenguaje que permitan salir de la norma que define el
paradigma.

Niveles de cumplimiento de un paradigma

Pascal, y la programación estructurada.

 Soporta la programación estructurada aunque es posible utilizar la

orden "goto" y romper con este PdP.

Java, y la programación orientada a objetos

 No es posible realizar ni un solo programa que no defina una clase y

use objetos.

C, y la programación estructurada

 "return“ y "break“ permiten romper los bloques de código y

funciones en contra de la programación estructurada.

Fortran, y la programación orientada a objetos

 Paradigma no permitido ya que no existe ninguna forma de crear

objetos

Ejemplos de niveles de cumplimiento

Esta tabla presenta ejemplos de posibles niveles de

cumplimiento de algunos lenguajes y paradigmas

Relaciones entre PDP

Se pueden observar las relaciones entre los PDP

desde distintas perspectivas según se atienda a los
distintos matices de cada paradigma

 Perspectiva de clasificación
 Perspectiva evolutiva
 Perspectiva de relación con el hardware.

Perspectiva de clasificación

Podemos agrupar paradigmas según la

clasificación que crean sobre los lenguajes

 Paradigmas generales

 Establecen una partición sobre el total de los lenguajes de

programación

 Paradigmas complementarios

 Pares de paradigmas con la particularidad de que no cumplir uno

implica cumplir el otro
 Un ejemplo muy claro de este tipo de paradigmas son el

paradigma imperativo y el declarativo.

Perspectiva de clasificación

Paradigmas específicos

 Establecen una partición que afecta a todos los lenguajes

 Cada lenguaje, cumple o no el paradigma
 En este caso, el hecho de no cumplir el paradigma no tendrá

relevancia ninguna para la caracterización de un lenguaje.
 Un ejemplo de este tipo de paradigmas es la programación en

tiempo real

Perspectiva de clasificación

Clasificaciones de lenguajes solapadas

Perspectiva de clasificación

La clasificación también puede ser según el tipo de

restricciones que el paradigma establece en los
lenguajes que lo cumplen: dos categorías:

 Paradigmas orientados a establecer la misión del lenguaje o

“Paradigmas de Objetivo”

 Paradigmas orientados a establecer la forma que deberán

tener los programas de un lenguaje o “Paradigmas de
Estructura”

Paradigmas de objetivo

Establecen el significado de las sentencias

 En su traducción a código máquina
 Y en su representación de conceptos modelados en la fase de

diseño.

 Un ejemplo de este tipo de paradigmas:

 P. de tiempo real, que describe capacidades que no forman parte

de ningún otro paradigma

 Más ejemplos:

 Programación Concurrente, Declarativa, Distribuida, Funcional,

Imperativa, Lógica.

Paradigmas de estructura

Establecen recomendaciones de estructura de
programas para evitar problemas inherentes u
obtener ventajas
 Ejemplos de estos paradigmas:

 Programación Estructurada.
 Programación Modular.
 Programación Orientada a Módulos.
 Programación Orientada a Objetos.
 Programación Orientada a Procedimientos.

Perspectiva evolutiva

La evolución de los paradigmas es la evolución de la

programación.

 Paradigma imperativo -> declarativo contrapuesto

 Paradigmas sin organización -> paradigma estructurado ->

orientado a objetos -> orientado a aspectos

 Paradigma secuencial -> paradigma concurrente ->

programación distribuida -> cliente/servidor

Perspectiva de relación con el hardware

los lenguajes de programación son siempre

abstracciones del HW

clasificar los paradigmas en función de su cercanía

al HW

imperativo VS declarativo

Descripción de algunos PdP

Veremos los más importantes:

 Programación imperativa
 Programación declarativa
 Programación concurrente
 Programación orientada a objetos
 Programación de tiempo real

Programación imperativa

Lenguajes orientados a la acción (máquina de

Von Neumann)

describen “cómo” obtener los resultados
Sentencias de asignación y sentencias de control

de flujo

Ejemplos:

 Fortran (1957), Algol (1960), Pascal (1971), C (1972), C++

(1985), o Java (1995)

Programación imperativa

Fortran

Programación declarativa

Los programas describen “qué” se desea realizar con

la memoria, pero no el manejo directo sobre ella
 Se pueden dividir en dos: funcionales y lógicos

 P.Funcional: se modelan mediante funciones y expresiones. No

hay procedimientos explícitos. Uso extensivo de la recursión.

 P.Lógica: hechos y relaciones como medio para representar las

tareas que se quieren realizar.

Programación funcional

Ventajas:

 Gran expresividad
 Extensibilidad
 Facilidad de corrección
 Ausencia de efectos laterales

Inconvenientes:

 Ineficiente (primeras implementaciones)
 Complicada
Ejemplos:

 LISP (1959), APL (1962), ISWIM (1966), SCHEME (1975), FP

(1977), HOPE (1980), MIRANDA (1985), ML (1986),
HASKELL (1988), CAML(), HUGS()

Programación lógica

Basada en el razonamiento lógico
Sistemas que tratan responder a las demandas del

usuario

Manejan relaciones entre datos (hechos) en vez de

funciones

Ejemplo:

 PROLOG (1972)

Programación concurrente

Capaces de realizar simultáneamente varias tareas
Algoritmos que permitan dividir el trabajo en tareas
Uso de técnicas, lenguajes, librerías y hardware

específico, para conseguir el paralelismo

Dos enfoques distintos de paralelismo:

 Programación concurrente de memoria compartida
 Programación concurrente distribuida.

Programación de memoria común

Múltiples tareas de ejecución simultánea sobre una

única máquina con una única memoria.
 El comportamiento es independiente del número de

procesadores.

 El rendimiento aumenta con el número de procesadores.

 La concurrencia plantea problemas nuevos

Programación distribuida

Se supera la barrera de la máquina única y la

memoria única.

Los procesos intercambian información a través de

una red de comunicaciones.

El paradigma más utilizado es el que implementa el

modelo Cliente-Servidor

Programación orientada a objetos

Evolución del Paradigma Estructurado
 El Objeto como entidad central del paradigma

 Objeto = tipo de datos que engloba características
(estructuras de datos) del objeto del mundo real

 Los objetos modelan las características (atributos) y los

algoritmos para manipularlas (métodos).

Programación orientada a objetos

Ventajas:

 Encapsulación => alto grado de reutilización del código

(se incrementa con la herencia).

 Representación más directa del mundo real en el código

(abstracción).

 Se adapta mejor a la informática distribuida y a los modelos

cliente/servidor.

 Se pueden crear desarrollos más flexibles y el proceso es

más rápido.

Programación orientada a objetos

Lenguajes O.O.:
Simula (1967)
Smalltalk (1980)
Eiffel (1988)
Muchos de los actuales:

 C++, Objetive C, CLOS, Ada o Java.

Programación de tiempo real

Proporciona las técnicas para controlar el
funcionamiento de sistemas bajo ciertas

restricciones de tiempo

Control permanente y simultáneo sobre la ejecución
Manejo de interrupciones para cumplir las

restricciones.

Necesitan acceder directamente al HW de E/S.

Aplicaciones de control donde el sistema reacciona

ante un cambio de estado.

Ejemplos de programas

Modula-2
(* Copyright (C) 1987, 1990 Jensen & Partners
International *)
IMPLEMENTATION MODULE Strings;
PROCEDURE Assign ( source : ARRAY OF
CHAR ;
VAR dest : ARRAY OF CHAR ) ;
BEGIN
Str.Copy(dest,source) ;
END Assign ;
PROCEDURE Insert ( substr : ARRAY OF
CHAR;
VAR str : ARRAY OF CHAR ;
inx : CARDINAL ) ;
BEGIN
Str.Insert ( str,substr,inx ) ;
END Insert ;

PROCEDURE Pos ( substr : ARRAY OF
CHAR;
VAR str : ARRAY OF CHAR ) :
CARDINAL ;

BEGIN
RETURN Str.Pos(str,substr) ;
END Pos ;

PROCEDURE Copy ( str : ARRAY OF CHAR ;
inx : CARDINAL ;
len : CARDINAL ;
VAR result : ARRAY OF CHAR ) ;
BEGIN
Str.Slice(result,str,inx,len) ;
END Copy ;

PROCEDURE Concat ( s1,s2 : ARRAY OF
CHAR ;