Programación estructurada
La programación estructurada es un paradigma de programación orientado a mejorar la claridad, calidad y tiempo de desarrollo de un programa de computadora recurriendo únicamente a subrutinas y a tres estructuras de control básicas: secuencia, selección (if y switch) e iteración (bucles for y while); asimismo, se considera innecesario y contraproducente el uso de la transferencia incondicional (GOTO); esta instrucción suele acabar generando el llamado código espagueti, mucho más difícil de seguir y de mantener, además de originar numerosos errores de programación.
Surgió en la década de 1960, particularmente del trabajo de Böhm y Jacopini,[1] y un famoso escrito de 1968: «La sentencia goto, considerada perjudicial», de Edsger Dijkstra.[2] Sus postulados se verían reforzados, a nivel teórico, por el teorema del programa estructurado y, a nivel práctico, por la aparición de lenguajes como ALGOL, dotado de estructuras de control consistentes y bien formadas.[3]
Elementos editar
Estructuras de control editar
Siguiendo el teorema del programa estructurado, todos los programas se ven como compuestos de estructuras de control:
- Sequence: declaraciones ordenadas o subrutinas ejecutadas en secuencia.
- Selection: una o varias instrucciones se ejecutan dependiendo del estado del programa. Esto generalmente se expresa con la palabra clave como
if..then..else..endif. La declaración condicional debe tener al menos una condición verdadera y cada condición debe tener un punto de salida como máximo. - Iteration: una instrucción o bloque se ejecuta hasta que el programa alcanza un cierto estado, o se han aplicado operaciones a cada elemento de una colección. Esto generalmente se expresa con palabras clave como
while,repeat,forodo..until. A menudo, se recomienda que cada bucle solo tenga un punto de entrada (y en la programación estructural original, también solo un punto de salida, y algunos lenguajes lo imponen). - Recursion: una declaración se ejecuta llamándose repetidamente a sí misma hasta que se cumplen las condiciones de terminación. Si bien en la práctica son similares a los bucles iterativos, los bucles recursivos pueden ser más eficientes desde el punto de vista computacional y se implementan de manera diferente como una pila en cascada.
Subrutinas editar
Subrutinas son las unidades a las que se puede llamar, como procedimientos, funciones, métodos o subprogramas. Se utilizan para permitir que una sola declaración haga referencia a una secuencia.
Bloques editar
Los bloques se utilizan para permitir que grupos de declaraciones se traten como si fueran una sola declaración. Los lenguajes "estructurados en bloques" tienen una sintaxis para encerrar estructuras de alguna manera formal, como una declaración if entre paréntesis. if..fi como en ALGOL 68, o una sección de código entre corchetes BEGIN..END, como en PL/I y Pascal, sangría de espacio en blanco como en Python, o las llaves {...} de C y muchos lenguajes posteriores.
Orígenes de la programación estructurada editar
A finales de los años 1970 surgió una nueva forma de programar que no solamente permitía desarrollar programas fiables y eficientes, sino que además estos estaban escritos de manera que se facilitaba su comprensión en fases de mejora posteriores.
El teorema del programa estructurado, propuesto por Böhm-Jacopini, demuestra que todo programa puede escribirse utilizando únicamente las tres instrucciones de control siguientes:
- Secuencia.
- Instrucción condicional.
- Iteración (bucle de instrucciones) con condición inicial.
Solamente con estas tres estructuras se pueden escribir todos los programas y aplicaciones posibles. Si bien los lenguajes de programación tienen un mayor repertorio de estructuras de control, estas pueden ser construidas mediante las tres básicas citadas.
Historia editar
Fundamentación teórica editar
El teorema del programa estructurado proporciona la base teórica de la programación estructurada. Señala que la combinación de las tres estructuras básicas, secuencia, selección e iteración, son suficientes para expresar cualquier función computable. Esta observación no se originó con el movimiento de la programación estructurada. Estas estructuras son suficientes para describir el ciclo de instrucción de una unidad central de procesamiento, así como el funcionamiento de una máquina de Turing. Por lo tanto, un procesador siempre está ejecutando un «programa estructurado» en este sentido, incluso si las instrucciones que lee de la memoria no son parte de un programa estructurado. Sin embargo, los autores usualmente acreditan el resultado a un documento escrito en 1966 por Böhm y Jacopini, posiblemente porque Dijkstra había citado este escrito.[4] El teorema del programa estructurado no responde a cómo escribir y analizar un programa estructurado de manera útil. Estos temas fueron abordados durante la década de 1960 y principio de los años 1970, con importantes contribuciones de Dijkstra, Robert W. Floyd, Tony Hoarey y David Gries.
Debate editar
P. J. Plauger, uno de los primeros en adoptar la programación estructurada, describió su reacción con el teorema del programa estructurado:
Nosotros los conversos ondeamos esta interesante pizca de noticias bajo las narices de los recalcitrantes programadores de lenguaje ensamblador que mantuvieron trotando adelante retorcidos bits de lógica y diciendo, 'Te apuesto que no puedes estructurar esto'. Ni la prueba por Böhm y Jacopini, ni nuestros repetidos éxitos en escribir código estructurado, los llevaron un día antes de lo que estaban listos para convencerse.[5]
Donald Knuth aceptó el principio de que los programas deben adaptarse con asertividad, pero no estaba de acuerdo (y aún está en desacuerdo)[cita requerida] con la supresión de la sentencia GOTO. En su escrito de 1974 «Programación estructurada con sentencias Goto», dio ejemplos donde creía que un salto directo conduce a código más claro y más eficiente sin sacrificar demostratividad. Knuth propuso una restricción estructural más flexible: debe ser posible establecer un diagrama de flujo del programa con todas las bifurcaciones hacia adelante a la izquierda, todas las bifurcaciones hacia atrás a la derecha, y sin bifurcaciones que se crucen entre sí. Muchos de los expertos en teoría de grafos y compiladores han abogado por permitir solo grafos de flujo reducible[¿quién?][¿cuándo?].
Los teóricos de la programación estructurada se ganaron un aliado importante en la década de 1970 después de que el investigador de IBM Harlan Mills aplicara su interpretación de la teoría de la programación estructurada para el desarrollo de un sistema de indexación para el archivo de investigación del New York Times. El proyecto fue un gran éxito de la ingeniería, y los directivos de otras empresas lo citaron en apoyo de la adopción de la programación estructurada, aunque Dijkstra criticó las maneras en que la interpretación de Mills difería de la obra publicada.
Habría que esperar a 1987 para que la cuestión de la programación estructurada llamara la atención de una revista de ciencia de la computación. Frank Rubin lo hizo en ese año, con el escrito: «¿“La sentencia GOTO considerada dañina” se considera dañina?». A este le siguieron numerosas objeciones, como una respuesta del propio Dijkstra que criticaba duramente a Rubin y las concesiones que otros autores hicieron cuando le respondieron.
Resultado editar
A finales del siglo XX, casi todos los científicos están convencidos de que es útil aprender y aplicar los conceptos de programación estructurada. Los lenguajes de programación de alto nivel que originalmente carecían de estructuras de programación, como FORTRAN, COBOL y BASIC, ahora las tienen.
Ventajas de la programación estructurada editar
Entre las ventajas de la programación estructurada sobre el modelo anterior (hoy llamado despectivamente código espagueti), cabe citar las siguientes:
- Los programas son más fáciles de entender, pueden ser leídos de forma secuencial y no hay necesidad de tener que rastrear saltos de líneas (GOTO) dentro de los bloques de código para intentar entender la lógica interna.
- La estructura de los programas es clara, puesto que las instrucciones están más ligadas o relacionadas entre sí.
- Se optimiza el esfuerzo en las fases de pruebas y depuración. El seguimiento de los fallos o errores del programa (debugging), y con él su detección y corrección, se facilita enormemente.
- Se reducen los costos de mantenimiento. Análogamente a la depuración, durante la fase de mantenimiento, modificar o extender los programas resulta más fácil.
- Los programas son más sencillos y más rápidos de confeccionar.
- Se incrementa el rendimiento de los programadores.
Lenguajes de programación estructurada editar
Si bien es posible desarrollar la programación estructurada en cualquier lenguaje de programación, resulta más idóneo un lenguaje de programación procedimental. Algunos de los lenguajes utilizados inicialmente para programación estructurada incluyen ALGOL, Pascal, PL/I y Ada, pero la mayoría de los nuevos lenguajes de programación procedimentales desde entonces han incluido características para fomentar la programación estructurada y a veces, deliberadamente, omiten características[6] en un esfuerzo para hacer más difícil la programación no estructurada.
Nuevos paradigmas editar
Con posterioridad a la programación estructurada se han creado nuevos paradigmas tales como la programación modular, la programación orientada a objetos, la programación por capas y otras, así como nuevos entornos de programación que facilitan la programación de grandes aplicaciones y sistemas.
Desviaciones habituales editar
Aunque goto ha sido sustituido en gran medida por las construcciones estructuradas de selección (if/then/else) y repetición (while y for), pocos lenguajes son puramente estructurados. La desviación más común, encontrada en muchos lenguajes, es el uso de una sentencia return para la salida temprana de una subrutina. Esto resulta en múltiples puntos de salida, en lugar del único punto de salida requerido por la programación estructurada. Hay otras construcciones para manejar casos que son incómodos en la programación puramente estructurada.
Referencias editar
- ↑ Böhm, Jacopini. "Flow diagrams, turing machines and languages with only two formation rules" Comm. ACM, 9(5):366-371, May 1966, doi=10.1145/355592.365646
- ↑ Edsger Dijkstra (marzo de 1968). «Go To Statement Considered Harmful». Communications of the ACM (PDF) 11 (3): 147-148. doi:10.1145/362929.362947. «The unbridled use of the go to statement has as an immediate consequence that it becomes terribly hard to find a meaningful set of coordinates in which to describe the process progress. ... The go to statement as it stands is just too primitive, it is too much an invitation to make a mess of one's program.»
- ↑ Clark, Leslie B. Wilson, Robert G.; Robert, Clark (2000). Comparative programming languages (3rd edición). Harlow, England: Addison-Wesley. p. 20. ISBN 9780201710120. Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2015. Consultado el 25 de noviembre de 2015.
- ↑ Dijkstra, 1968.
- ↑ P. J. Plauger (1993). Programming on Purpose (en inglés). PTR Prentice Hall. p. 20. ISBN 978-013-721-374-0.
- ↑ GOTO for example
Bibliografía editar
- Dijkstra, Edsger W. (Marzo 1968). «Letters to the editor: Go to statement considered harmful». Communications of the ACM 11 (3): 147-148. ISSN 0001-0782. S2CID 17469809. doi:10.1145/362929.362947.
- García-Bermejo Giner, José Rafael (2008). Programación estructurada en C (1.ª edición). Pearson Prentice Hall. ISBN 978-84-8322-423-6.
- Valls Ferrán, José María; Camacho Fernández, David (2004). Programación estructurada y algoritmos en Pascal (1.ª edición). Pearson Alhambra. ISBN 978-84-205-4246-1.
- Programación estructurada II (1.ª edición). Enseñanza Técnica y Sistemas, S.A. 2000. ISBN 978-84-85838-90-5.
- Pseudocódigos y programación estructurada (1.ª edición). Centro Técnico Europeo de Enseñanzas Profesionales. 1997. ISBN 978-84-8199-065-2.
- Sánchez Andrés, María Ángeles (1996). Programación estructurada y fundamentos de programación (1.ª edición). McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A. ISBN 978-84-481-0557-0.
Véase también editar
Enlaces externos editar
- Monografías.com: Programación Estructurada
- Ejercicios resueltos de Programación Estructurada
Wikilibros alberga un libro o manual sobre Control.- BPStruct - A tool to structure concurrent systems (programs, process models)
- J. Darlinton; M. Ghanem; H. W. To (1993), «Structured Parallel Programming», In Programming Models for Massively Parallel Computers. IEEE Computer Society Press. 1993: 160-169.
Datos: Q223335
Multimedia: Structured programming / Q223335
