Lenguaje de programación para niños

Un lenguaje de programación es como un idioma especial que usamos para darle instrucciones a una computadora. Imagina que quieres que tu computadora haga algo específico, como mostrar un juego o calcular algo. Necesitas "hablar" con ella en un lenguaje que entienda. Este lenguaje tiene reglas muy claras sobre cómo escribir las instrucciones, para que la computadora sepa exactamente qué hacer.

Todas las instrucciones que escribimos en un lenguaje de programación forman lo que llamamos un programa informático o software. Gracias a estos programas, las computadoras pueden realizar muchas tareas diferentes, desde navegar por internet hasta controlar robots.

¿Cómo se crea un programa informático?

Crear un programa, o programar, es un proceso que tiene varios pasos importantes:

• Primero, pensamos en la lógica del programa para resolver un problema. Es como hacer un plan.
• Luego, escribimos ese plan usando un lenguaje de programación. A esto se le llama codificación.
• Después, el programa se convierte a un idioma que la computadora entiende directamente, llamado lenguaje de máquina. Esto puede hacerse mediante un compilador o un intérprete.
• Probamos el programa para asegurarnos de que funciona bien y corregimos cualquier error (a esto se le llama depuración).
• Finalmente, se crea la documentación, que explica cómo funciona el programa.

Los lenguajes de programación tienen un conjunto de símbolos (como letras y números), reglas de gramática (cómo se forman las frases) y significados (qué hace cada frase). Es importante saber que un "lenguaje de programación" no es lo mismo que un "lenguaje informático". Los lenguajes informáticos son un grupo más grande que incluye a los de programación y otros, como HTML, que se usa para crear páginas web, pero no es un lenguaje de programación en sí.

Un lenguaje de programación nos permite decir con mucha precisión qué datos debe usar un programa, cómo debe guardarlos o enviarlos, y qué acciones debe tomar en diferentes situaciones. Todo esto se hace con un lenguaje que se parece un poco al lenguaje humano. Una ventaja es que varios programadores pueden usar el mismo conjunto de instrucciones para trabajar juntos en un programa.

Breve historia de los lenguajes de programación

Código Fortran en una tarjeta perforada, mostrando el uso especializado de las columnas 1-5, 6 y 73-80

Para que una computadora entienda nuestras órdenes, necesita un lenguaje muy específico llamado código máquina. Este código está hecho solo de números 0 y 1, lo que lo hace muy difícil de entender para las personas.

Para facilitar las cosas, los primeros programadores crearon un traductor. Este traductor cambiaba los 0 y 1 por palabras o abreviaciones de palabras en inglés. Así nació el lenguaje ensamblador. Por ejemplo, para sumar, se usaba la letra "A" de la palabra inglesa "add" (sumar). El lenguaje ensamblador sigue la misma estructura que el código máquina, pero es más fácil de recordar.

Con el tiempo, se hizo necesario recordar secuencias de instrucciones para acciones comunes, así que se les dieron nombres fáciles de memorizar como `ADD` (sumar), `SUB` (restar), `MUL` (multiplicar), etc. A estas secuencias se les llamó "instrucciones", y al conjunto de ellas, "lenguaje ensamblador". Más tarde, surgieron los lenguajes de alto nivel, que se parecen más a los idiomas que hablamos o a las matemáticas.

A finales de 1953, John Backus propuso a IBM crear una alternativa más sencilla al lenguaje ensamblador. Así nació Fortran, el primer manual de este lenguaje apareció en 1956. En 1960, se creó COBOL, que todavía se usa hoy en día para la gestión de información.

A medida que las computadoras se volvían más complejas, se necesitaron formas más eficientes de programarlas. Fue entonces cuando aparecieron los lenguajes de alto nivel, como BASIC en los años 80. Con estos lenguajes, una tarea sencilla como sumar dos números, que antes necesitaba varias instrucciones en ensamblador, ahora se podía hacer con una sola.

Tipos de lenguajes de programación

Los lenguajes de programación se pueden clasificar de varias maneras:

• Por su historia: Se agrupan por las épocas en que surgieron y sus características comunes.
• Por su nivel: Se dividen en lenguajes de "alto nivel" y "bajo nivel", según lo cerca que estén del lenguaje humano o del lenguaje de la máquina.
• Por su estilo (paradigmas): Se refieren a diferentes formas de pensar y organizar cómo se resuelven los problemas en un programa.
• Por su propósito: Pueden ser de "propósito general" (para muchas tareas) o "propósito específico" (para una tarea concreta).

A veces, los lenguajes también se agrupan en "familias" si comparten características similares, como la forma en que se escriben sus instrucciones.

Clasificación por generaciones

Así como las computadoras (el hardware) han tenido generaciones, la programación (el software) también las tiene. Se suelen clasificar en cinco generaciones:

• Primera generación: Los primeros ordenadores se programaban directamente en código de máquina (con 0 y 1). Estos son lenguajes de bajo nivel porque controlan directamente el hardware y son muy difíciles de usar para las personas. Se usan para tareas muy importantes de los sistemas operativos.
• Segunda generación: Son los lenguajes simbólicos, como el lenguaje ensamblador. Simplifican la escritura de instrucciones y las hacen más fáciles de leer que el código máquina.
• Tercera generación: Son los lenguajes de alto nivel. Reemplazan los símbolos por códigos que se parecen al lenguaje humano o a las matemáticas. Se crearon para que fuera más fácil y rápido resolver problemas. Ejemplos son C, Fortran, Java y PHP. Muchos de ellos son de propósito general, es decir, sirven para crear muchos tipos de programas.
• Cuarta generación: Son herramientas que permiten construir aplicaciones sencillas usando piezas ya hechas. Se parecen mucho al inglés. Algunas de sus ventajas son que se programa más rápido y con menos esfuerzo. Sin embargo, pueden ser menos flexibles que los lenguajes de bajo nivel. Ejemplos son Visual Basic o SQL.
• Quinta generación: Estos lenguajes se enfocan en resolver problemas usando inteligencia artificial. Utilizan formas de programación diferentes para ayudar a los desarrolladores con problemas complejos. Ejemplos incluyen Prolog y Lisp.

Estilos de programación (Paradigmas)

Un paradigma de programación es una forma de pensar y organizar cómo se resuelven los problemas en un programa. Es como una filosofía que usan los programadores para diseñar soluciones. Los paradigmas se diferencian en cómo ven los elementos de un problema y los pasos para resolverlo.

El estilo de programación más usado hoy en día es la programación orientada a objetos (OO). La idea principal es que los datos y las acciones que se realizan con ellos se unen en algo llamado "objeto". Esto ha ayudado mucho a crear programas más grandes y confiables.

En general, la mayoría de los paradigmas son variaciones de dos tipos principales: imperativa y declarativa.

• Programación imperativa: Aquí, le das al ordenador instrucciones paso a paso sobre cómo hacer las cosas. Es como una receta de cocina donde cada paso es una instrucción. Es la forma más antigua y común de programar. Ejemplos de lenguajes puramente imperativos son C y BASIC.
• Programación orientada a objetos: Se basa en la programación imperativa, pero agrupa elementos llamados "objetos" que contienen tanto datos como funciones. Ejemplos son C# y Java.
• Programación dirigida por eventos: En este estilo, el programa reacciona a lo que sucede en el sistema, como cuando haces clic en un botón.
• Programación declarativa: En lugar de decir cómo resolver el problema, describes qué problema quieres resolver. El sistema se encarga de encontrar la solución. No hay cambios directos en las variables. Ejemplos son Lisp y Prolog.
• Programación funcional: Se basa en definir funciones matemáticas. Ejemplos son Scheme y Haskell.
• Programación lógica: Se basa en definir relaciones lógicas. El ejemplo más conocido es Prolog.
• Programación multiparadigma: Algunos lenguajes permiten usar dos o más estilos de programación en un mismo programa. Esto es útil porque no hay un solo estilo que sea perfecto para todos los problemas. Ejemplos son C++, Python y PHP.
• Programación reactiva: Se basa en que algunos objetos emiten eventos y otros objetos "escuchan" esos eventos y reaccionan a ellos.
• Lenguaje específico del dominio (DSL): Son lenguajes creados para resolver un problema muy específico. El más conocido es SQL, que se usa para manejar bases de datos.

Partes de un lenguaje de programación

Variables y vectores

Imagen tomada de Pauscal, lenguaje de programación en español creado en Argentina

Las variables son como cajas con nombres que guardan información en la memoria de la computadora. Se diferencian por el tipo de información que pueden guardar. Por ejemplo, si quieres guardar un texto, necesitas una variable de tipo "String". En algunos lenguajes, como PHP o JavaScript, no necesitas especificar el tipo de variable.

Los vectores son como varias cajas del mismo tipo, una al lado de la otra, guardadas bajo un solo nombre de variable.

Aquí tienes algunos tipos de variables comunes:

Condicionales

Las sentencias condicionales son como preguntas que el programa hace. Si la respuesta es "sí" (se cumple una condición), el programa hace algo. Si la respuesta es "no", puede hacer otra cosa o no hacer nada. Estas condiciones suelen ejecutarse una sola vez.

• If: Si se cumple esta condición, haz esto.
• Else if: Si la condición anterior no se cumple, pero esta sí, haz esto otro.
• Else: Si ninguna de las condiciones anteriores se cumple, haz esto.

Bucles

Los bucles son parecidos a los condicionales, pero repiten un código una y otra vez mientras se cumpla una condición.

• For: Repite un código un número determinado de veces o mientras una variable esté entre ciertos límites.
• While: Repite un código mientras se cumpla una condición específica.

Aunque hay diferentes tipos de bucles, todos pueden hacer lo mismo. La elección de uno u otro depende de lo que el programador prefiera.

Funciones

Las funciones son bloques de código que se agrupan para evitar repetir las mismas instrucciones muchas veces. Piensa en una función como una mini-tarea que el programa puede realizar. Cuando "llamas" a una función, el programa ejecuta todo el código que está dentro de ella.

Todos los lenguajes de programación tienen elementos básicos para describir datos y las acciones que se realizan con ellos, como sumar números o elegir un elemento de una lista. Estos elementos se definen por reglas que describen su estructura y significado.

Sintaxis

Con frecuencia se resaltan los elementos de la sintaxis con colores diferentes para facilitar su lectura. Este ejemplo está escrito en Python.

La sintaxis es la forma visible de un lenguaje de programación, es decir, cómo se escriben las palabras, números y signos de puntuación para que el programa sea correcto. La mayoría de los lenguajes son textuales, como los idiomas que escribimos. Algunos lenguajes son más gráficos y usan símbolos visuales.

La sintaxis de un lenguaje de programación describe las combinaciones válidas de símbolos que forman un programa correcto. El significado de esas combinaciones lo da la semántica. Un programa puede ser sintácticamente correcto (bien escrito), pero no semánticamente correcto (no tiene sentido o no hace lo que se espera).

Por ejemplo, en español, la frase "Las ideas verdes y descoloridas duermen furiosamente" está bien formada gramaticalmente, pero no tiene un significado claro.

Semántica estática

La semántica estática define reglas que no se pueden expresar fácilmente con la sintaxis, pero que son importantes para que el programa funcione bien. En los lenguajes que se "compilan", estas reglas se verifican antes de que el programa se ejecute. Por ejemplo, se asegura que cada nombre de variable se haya declarado antes de usarse.

Sistema de tipos

Un sistema de tipos define cómo un lenguaje de programación clasifica los datos y las expresiones en "tipos" (como números enteros, textos, etc.), cómo se pueden usar esos tipos y cómo interactúan entre sí. El objetivo es asegurar que el programa sea preciso y detectar operaciones que no tienen sentido, como intentar dividir un número por un texto.

Lenguajes tipados y no tipados

Un lenguaje es tipado si cada operación debe especificar para qué tipos de datos es válida. Por ejemplo, no puedes dividir un número por una cadena de texto en la mayoría de los lenguajes tipados. Si intentas hacerlo, el programa lo rechazará. Algunos lenguajes detectan estos errores al compilar (tipado estático), y otros al ejecutar el programa (tipado dinámico).

Un lenguaje sin tipos permite que cualquier operación se aplique a cualquier dato. Esto es común en lenguajes de bajo nivel como el ensamblador.

Tipos estáticos y dinámicos

En lenguajes con tipos estáticos, el tipo de todas las expresiones se determina antes de que el programa se ejecute (normalmente al compilar). Por ejemplo, si una función espera un número, no puedes pasarle un texto. Lenguajes como C++ y Java son estáticos.

En lenguajes con tipos dinámicos, la validez de los tipos se verifica mientras el programa se ejecuta. Esto significa que una misma variable puede guardar diferentes tipos de datos en distintos momentos. Lenguajes como Ruby, JavaScript y Python son dinámicos. La ventaja es que son más flexibles, pero los errores de tipo solo se detectan al ejecutar el programa.

Tipos débiles y fuertes

Los lenguajes débilmente tipados permiten que un dato de un tipo se use como si fuera de otro. Por ejemplo, un texto podría ser tratado como un número. Esto puede ser útil, pero también puede ocultar errores.

Los lenguajes fuertemente tipados evitan esto. Si intentas hacer una operación con el tipo de dato incorrecto, el programa generará un error. Se les llama también "de tipos seguros".

Lenguajes como Perl y JavaScript son débilmente tipados y permiten muchas conversiones automáticas de tipos. Esto es práctico, pero a veces puede esconder errores de programación.

¿Cómo funcionan los lenguajes?

Código fuente de un programa escrito en el lenguaje de programación Java

Para que un programa se ejecute, el lenguaje de programación necesita ser "implementado". Hay dos formas principales de hacer esto:

• Compilación: Un compilador es un programa que traduce todo el código que escribiste en un lenguaje de programación a otro lenguaje que la máquina puede entender directamente (código máquina). Una vez compilado, el programa se guarda y se puede ejecutar muchas veces sin necesidad de volver a traducirlo. Esto hace que los programas compilados sean muy rápidos.
• Interpretación: Un intérprete es un programa que traduce el código línea por línea, justo en el momento en que se necesita ejecutar. El código máquina no se guarda. Esto hace que el proceso de desarrollo sea más rápido (porque no tienes que compilar todo el programa cada vez que haces un cambio), pero el programa se ejecuta más lento porque se traduce en cada uso.

Muchos lenguajes de alto nivel permiten programar para diferentes propósitos. Algunos, como Logo, fueron creados para la educación infantil. Hoy en día, lenguajes como Perl, PHP, Ruby, Python o JavaScript son muy populares para crear aplicaciones web.

Dialectos de lenguajes

Un dialecto de un lenguaje de programación es una pequeña variación o extensión del lenguaje original. No cambia la esencia del lenguaje, pero puede añadir o modificar algunas características. Por ejemplo, el lenguaje BASIC tiene muchos dialectos diferentes. A veces, los creadores de un lenguaje hacen dialectos porque creen que el estándar no es suficiente o para usarlo en un área muy específica.

Consejos para programar bien

Para escribir programas que funcionen de la mejor manera, es importante tener en cuenta algunos detalles:

• Corrección: Un programa es correcto si hace exactamente lo que se esperaba que hiciera. Es crucial definir bien qué debe hacer el programa antes de empezar a escribirlo.
• Claridad: El programa debe ser fácil de leer y entender. Esto facilita su desarrollo y, sobre todo, su mantenimiento. Si otro programador necesita modificarlo, la claridad es fundamental.
• Eficiencia: El programa no solo debe funcionar, sino que debe hacerlo usando los recursos de la computadora de la mejor manera posible. Esto significa que debe ser rápido y usar poca memoria.
• Portabilidad: Un programa es portable si puede ejecutarse en diferentes tipos de computadoras o sistemas operativos. Por ejemplo, un programa hecho para GNU/Linux que también funcione en Windows. Esto permite que el programa llegue a más usuarios.

Estilos de programación

Los programas se pueden clasificar según el estilo de programación que se use. Los principales estilos son: imperativos, declarativos y orientados a objetos.

• Los programas imperativos especifican un algoritmo paso a paso, usando declaraciones (para nombrar variables), expresiones (para calcular valores) y sentencias (para asignar valores o cambiar el flujo del programa).
• Los programas declarativos describen las propiedades que debe tener el resultado, sin decir cómo llegar a él. Los lenguajes funcionales y lógicos son ejemplos de esto.
• La programación visual es una forma de programar donde los elementos se manipulan gráficamente en lugar de escribirse como texto.

Galería de imágenes

• 

  Captura de la microcomputadora Commodore PET-32 mostrando un programa en el lenguaje de programación de alto nivel BASIC, bajo el emulador VICE, en una distribución GNU/Linux.

• 

  Un ejemplo de código fuente escrito en el lenguaje de programación Java, que imprimirá el mensaje «Hello World!» a la salida estándar cuando es compilado y ejecutado

• 

  Libros de lenguajes de programación

Véase también

En inglés: Programming language Facts for Kids