Lenguajes de programación

Ricardo Pérez López

IES Doñana, curso 2026/2027

1 Definición

1.1 Definición

Lenguaje de programación:

Un lenguaje de programación es un lenguaje formal que proporciona un conjunto de instrucciones que permiten a un programador escribir programas destinados a controlar el comportamiento físico y lógico de un ordenador.

  • Un programa es la codificación de un algoritmo en un lenguaje de programación.

  • Por tanto, cuando escribimos un algoritmo en un lenguaje de programación, obtenemos un programa.

  • Un lenguaje de programación viene definido por:

    1. Sintaxis: la forma visible del lenguaje, determinado por su alfabeto y sus reglas gramaticales.

      Responde a la pregunta: «¿Esto está bien escrito?».

    2. Semántica estática: las restricciones que tiene que cumplir un programa para que sea correcto aunque sea sintácticamente válido.

      Responde a la pregunta: «¿Esto tiene sentido?».

    3. Semántica dinámica: el significado de cada construcción del lenguaje.

      Responde a la pregunta: «¿Qué significa esto?».

    4. Biblioteca estándar: el conjunto de funcionalidades básicas que acompañan al lenguaje.

      Responde a la pregunta: «¿Qué puedo empezar a hacer con él?».

Ejemplos

  • La frase «El niño come una manzana» está bien escrita, tiene sentido y significa que hay un niño que se come una manzana.

  • La frase «Niño el come manzana una» no está bien escrita, porque la sintaxis del idioma español dice que el artículo va antes que el sustantivo, y no al revés.

    Hay un problema de sintaxis.

  • La frase «La niño come una manzana» está bien escrita según la sintaxis pero no tiene sentido porque no hay concordancia de género entre el artículo «La» y el sustantivo «niño».

    Hay un problema de semántica estática.

  • Si una frase no está bien escrita o no tiene sentido, no tiene significado.

1.1.1 Sintaxis

  • A la forma visible de un lenguaje se la conoce como sintaxis.

    Sintaxis:

    La sintaxis de un lenguaje de programación define qué símbolos y qué combinaciones de estos permiten formar programas válidos según las reglas de escritura del lenguaje (están «bien escritos»).

  • La sintaxis de un lenguaje viene determinada por su gramática, la cual define dos elementos principales:

    • Sus componentes léxicos, es decir, los elementos mínimos que forman un programa (palabras clave, números, identificadores, caracteres de puntuación como paréntesis o comas, etc…) y que representan el alfabeto de la gramática.

    • Su estructura gramatical, es decir, cómo se pueden combinar los componentes léxicos para formar «frases» correctas según la sintaxis del lenguaje.

      Se describe mediante un conjunto de reglas sintácticas, también llamadas producciones.

  • Una gramática formal, por tanto, está formada básicamente por un alfabeto y un conjunto de producciones.

  • Se le llama «formal» porque usa notaciones precisas basada en la teoría de lenguajes formales.

1.1.1.1 Notación EBNF

  • La sintaxis de los lenguajes de programación es definida generalmente utilizando:

    • Expresiones regulares para los componentes léxicos.

      Las estudiaremos en cierto momento del curso, ya que resultan muy útiles para procesar cadenas.

    • Notación de Backus-Naur extendida (o EBNF) para las producciones.

      Conocer la notación EBNF resulta de gran interés porque la mayoría de los lenguajes de programación la utilizan para documentar su sintaxis.

Ejemplo
⟨frases⟩ ::= ⟨frase⟩ (y ⟨frase⟩)* .
⟨frase⟩ ::= ⟨sujeto⟩ ⟨predicado⟩
⟨sujeto⟩ ::= ⟨articulo⟩ ⟨sustantivo⟩ ⟨adjetivo⟩^+
⟨predicado⟩ ::= ⟨verbo⟩ [⟨adverbio⟩]
⟨artículo⟩ ::= el | la
⟨sustantivo⟩ ::= niño | vaca
⟨adjetivo⟩ ::= grande | azul
⟨verbo⟩ ::= come | salta | corre
⟨adverbio⟩ ::= mucho | poco

  • Cada producción en notación EBNF está formada por dos partes separadas por ::= , donde:

    • a la izquierda siempre hay un símbolo no terminal y
    • a la derecha puede haber una secuencia de símbolos terminales, no terminales y otros como | , * , ^+ , [ , ] , ( y ) .
  • Los nombres entre ángulos (como ⟨predicado⟩) se llaman símbolos no terminales.
  • Los símbolos en negrita y azul (como la) se llaman símbolos terminales.
  • La barra vertical | indica poder elegir entre dos opciones.
  • El * indica 0, 1 ó más repeticiones de lo que acompaña.
  • El ^+ indica 1 ó más repeticiones de lo que acompaña.
  • Los corchetes [ y ] indican optatividad.
  • Los paréntesis ( y ) agrupan varios elementos juntos.

  • Las gramáticas sirven para reconocer o producir frases válidas de un determinado lenguaje.

  • Por ejemplo, podemos preguntarnos si la frase «el niño grande come mucho.» es sintácticamente correcta según la gramática anterior.

  • Para ello, comprobamos si es posible derivar esa frase a partir de las producciones de la gramática, partiendo del símbolo inicial, que siempre es el primer símbolo no terminal que aparece en la gramática (en este caso, ⟨frases⟩).

  • Cada paso del procedimiento se llama derivación, y consiste en ir sustituyendo, de izquierda a derecha, los símbolos no terminales que vayamos encontrando por su correspondiente definición (lo que hay a la derecha del ::= ).

  • Iremos avanzando mientras encontremos símbolos terminales que coincidan con los de la frase.

  • El procedimiento finalizará con éxito cuando se acabe la frase, o con fracaso si algún símbolo terminal no coincide con el esperado.

  • En este caso:

    ⟨frases⟩
    \Rightarrow ⟨frase⟩ .
    \Rightarrow ⟨sujeto⟩ ⟨predicado⟩ .
    \Rightarrow ⟨artículo⟩ ⟨sustantivo⟩ ⟨adjetivo⟩^+ ⟨predicado⟩ .
    \Rightarrow el ⟨sustantivo⟩ ⟨adjetivo⟩^+ ⟨predicado⟩ .
    \Rightarrow el niño ⟨adjetivo⟩^+ ⟨predicado⟩ .
    \Rightarrow el niño grande ⟨predicado⟩ .
    \Rightarrow el niño grande ⟨verbo⟩ [⟨adverbio⟩] .
    \Rightarrow el niño grande come [⟨adverbio⟩] .
    \Rightarrow el niño grande come mucho .

  • El procedimiento ha tenido éxito, por lo que podemos afirmar que la gramática ha reconocido la frase, o que la frase satisface la gramática o que cumple con la gramática.

  • Eso se expresa diciendo que:

⟨frases⟩ \stackrel{\ast}{\Rightarrow} el niño grande come mucho .

  • Otra forma de representarlo es mediante un diagrama llamado árbol de análisis sintáctico (o parse tree).
Árbol de análisis sintáctico para «el niño grande come mucho.»
Ejercicios

  1. Comprobar si son sintácticamente válidas las siguientes frases según la gramática anterior:

    1. la vaca corre.
    2. la vaca grande salta.
    3. la vaca grande azul salta.
    4. el niño come.
    5. niño come.
    6. la niño grande salta poco.
    7. la vaca azul come
    8. el niño grande salta poco y la vaca azul corre mucho.

  1. ¿Qué frases genera (o reconoce) la siguiente gramática? Poner ejemplos:

    ⟨expresión⟩ ::= ⟨átomo⟩ | ⟨lista⟩
    ⟨átomo⟩ ::= ⟨número⟩ | ⟨símbolo⟩
    ⟨lista⟩ ::= ( ⟨expresión⟩* )
    ⟨número⟩ ::= [+ | -] ⟨dígito⟩^+
    ⟨símbolo⟩ ::= ⟨letra⟩^+
    ⟨dígito⟩ ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
    ⟨letra⟩ ::= a | b | … | z

1.1.2 Semántica estática

  • La semántica estática define las restricciones sobre la estructura de los textos válidos que resulta imposible o muy difícil expresar mediante formalismos sintácticos estándar como los que acabamos de ver.

  • Es decir: hay programas sintácticamente válidos que, sin embargo, no resultan ser programas correctos según las reglas de la semántica estática del lenguaje.

  • La semántica estática de un lenguaje está fuertemente relacionada con su sistema de tipos.

  • Por ejemplo:

    • Comprobar que los tipos de los datos a operar son los correctos:

      Si intentamos hacer 4 + 'hola', sintácticamente puede ser válido pero no tiene sentido sumar una cadena a un número.

    • Comprobar que un nombre está ligado a un valor antes de usarlo en una expresión.

      Sintácticamente puede ser válido hacer 4 + x, pero si no se sabe qué es x, el programa no puede realizar la operación.

    • Comprobar que el número y tipo de argumentos en la llamada a una función coincide con el número y tipo de parámetros de la función.

      Si se quiere calcular el coseno de 24 se puede hacer cos(24), pero no tiene sentido hacer cos(24, 35) (se llama a la función con dos argumentos en vez de uno) o cos('hola') (se la llama con una cadena en lugar de un número).

  • En el ejemplo que vimos de los niños y las vacas, hemos encontrado frases sintácticamente válidas según la gramática pero que no son completamente correctas o lógicas.

  • Por ejemplo, la frase «la niño grande salta poco.» es sintácticamente válida (podemos derivarla a partir del símbolo inicial de la gramática), pero sabemos que no es correcta porque no hay concordancia de género entre el artículo la y el sustantivo niño.

  • Ese error de concordancia es un error de semántica estática.

1.1.3 Semántica dinámica

  • La semántica dinámica (o simplemente semántica) de un lenguaje de programación expresa el significado de cada construcción del lenguaje.

  • Es un concepto muy complicado de formalizar y por ello se suele definir de manera informal en la documentación del lenguaje en función de los efectos que produce cada construcción del lenguaje dentro de un programa.

1.1.4 Marco general de un lenguaje

  • Al estudiar un nuevo lenguaje por primera vez, lo que un programador debería conocer nada más empezar es lo siguiente:

    • Cuales son los elementos primitivos del lenguaje.

      Ejemplo: números, operadores, nombres, etc.

    • Cuáles son los medios de combinación que me permiten crear elementos más complejos a partir de otros elementos.

      Ejemplo: expresiones, estructuras de control, etc.

    • Cuáles son los medios de abstracción que me permiten crear abstracciones, es decir, elementos cuyo diseño interno queda oculto y pueden usarse sin saber cómo están formados por dentro, como si fuera un elemento primitivo del lenguaje.

      Ejemplo: funciones, módulos, clases, etc.

2 Evolución histórica

2.1 Evolución histórica

  • 1804: El telar de Jacquard (Joseph Marie Jacquard)

    • Tarjetas perforadas para controlar los diseños en los tejidos.

  • 1837 – 1871: La máquina analítica (Charles Babbage)

    • En 1842, el matemático italiano Luigi Menabrea escribió una descripción de la máquina en frances.

    • En 1843, Ada Lovelace la traduce al inglés e incorpora unas anotaciones propias en las que especifica con detalle un método para calcular los números de Bernoulli con esa máquina. Por ello, se la considera la primera programadora de la historia.

  • 1890: Máquinas tabuladoras electromecánicas (Herman Hollerith, Tabulating Machine Company)

    • Hollerith está considerado el primer informático de la historia, por crear las primeras máquinas de procesamiento automático de la información.
    • Con ellas se creó el censo de los EE.UU.
    • Su empresa acabó llamándose IBM.

  • 1936: El gran año de los modelos formales computacionales:

    • Cálculo lambda (Alonzo Church)

      • Un modelo universal de computación basado en la abstracción y aplicación de funciones.

    • Máquinas de Turing (Alan Turing)

      • Un modelo universal de computación basado en máquinas abstractas que manipulan símbolos escritos en una cinta de acuerdo a una serie de reglas definidas.

    • Sorpresa: ambos modelos son equivalentes.

  • El trabajo de Konrad Zuse:

    • 1941: Ordenador Z3

      • El primer ordenador digital programable que realmente llegó a funcionar.

      • Por ello, Zuse es considerado el inventor del ordenador moderno.

    • 1945: Ordenador Z4

      • El primer ordenador digital comercial del mundo.

      • Se vendió a varias universidades.

    • 1948: Plankalkül

      • Considerado el primer lenguaje de programación.

      • Diseñado, pero no implantado en su época.

  • (Hasta aquí): Todo se programa en lenguaje máquina

  • 1949: Lenguaje ensamblador (EDSAC)

  • Primeros Autocódigos:

    • 1952: Autocódigo de Glennie (Alick Glennie, Universidad de Manchester)

    • 1955: Autocódigo del Mark 1 (Ralph Anthony Brooker, Universidad de Manchester)

  • 1957: Fortran (John Backus, IBM)

    • El primer lenguaje de alto nivel de propósito general de uso masivo en tener una implementación funcional.

  • 1958: LISP (John McCarthy, Instituto de Tecnología de Massachusetts)

    • Basado en el cálculo lambda.

    • Destinado al procesamiento simbólico y a la investigación en Inteligencia Artificial.

  • 1958 – 1960: Familia de lenguajes ALGOL (Backus, Naur, Wijngaarden, Bauer, Perlis, McCarthy y otros):

    • 1958: ALGOL 58

      • Introdujo el concepto de bloque de código (sentencia compuesta).

    • 1960: ALGOL 60

      • Influyó mucho en lenguajes posteriores.

      • Introdujo las funciones anidadas y el ámbito léxico.

  • 1959: FLOW-MATIC (Grace Hopper, Remington Rand)

    • El primer lenguaje de alto nivel orientado a las aplicaciones de gestión.

    • El primero en usar sentencias y palabras en inglés.

  • 1960: COBOL (Grace Hopper, Comisión CODASYL y Departamento de Defensa de los EE.UU.)

    • Inspirado en FLOW-MATIC.

  • 1962: Simula (Ole-Johan Dahl y Kristen Nygaard, Norwegian Computer Center)

    • Considerado el primer lenguaje orientado a objetos.

  • 1970: Pascal (Niklaus Wirth)

    • Lenguaje imperativo, procedimental, estructurado, pequeño, eficiente, heredero del ALGOL 60.

    • Muy usado en la enseñanza de la programación.

  • 1972: Prolog (Alain Colmerauer, Universidad de Marsella)

    • El primer lenguaje de programación lógica.

  • 1972: C (Dennis Ritchie, Laboratorios Bell)

    • Lenguaje de nivel medio (de alto nivel pero con acceso directo a la máquina y al sistema operativo).

    • Lenguaje de sistemas

  • 1975: Scheme (Gerald Jay Sussman, Guy L. Steele, Jr., MIT)

    • Lenguaje funcional basado en LISP con ámbito léxico.

  • 1978: ML (Robin Milner, Universidad de Edimburgo)

    • Lenguaje de programación funcional con sistema de tipos estático y polimórfico.

    • En realidad es una familia de lenguajes, entre los que se encuentran Standard ML, OCaml o F#.

  • 1980: Smalltalk (Alan Kay, Adele Goldberg, Xerox PARC)

    • Lenguaje orientado a objetos puro, reflexivo, con tipado dinámico, con un entorno propio de desarrollo y ejecución.

  • 1985: C++ (Bjarne Stroustrup, Laboratorios Bell)

    • Extensión orientada a objetos del lenguaje C.

  • 1990: Haskell (Simon Peyton Jones, Paul Hudak, Philip Wadler y otros)

    • Lenguaje funcional puro con evaluación no estricta y sistema de tipos polimórfico y fuertemente tipado.

  • 1991: Python (Guido Van Rossum, CWI de Holanda)

    • Lenguaje multiparadigma interpretado, dinámico y multiplataforma.

  • 1995: Un año especialmente destacable:

    • Java (James Gosling, Sun Microsystems)

      • Lenguaje orientado a objetos, el más usado en la actualidad.

      • Genera código para una máquina virtual presente en millones de dispositivos en todo el mundo.

    • JavaScript (Brendan Eich, Netscape Communications)

      • Lenguaje multiparadigma, basado en prototipos e interpretado.

      • Usado como lenguaje cliente en los navegadores web.

    • PHP (Rasmus Lerdorf)

      • Lenguaje multiparadigma e interpretado.

      • Usado principalmente como lenguaje de servidor en aplicaciones web.

    • Ruby (Yukihiro Matsumoto)

      • Lenguaje interpretado orientado a objetos puro.

  • 2000: C# (Anders Hejlsberg, Microsoft)

    • Lenguaje orientado a objetos para la plataforma .NET.

  • 2003: Scala (Martin Odersky, Escuela Politécnica Federal de Lausana, Suiza)

    • Lenguaje multiparadigma (funcional y orientado a objetos) para la máquina virtual de Java.

  • Swift, Kotlin, TypeScript, Julia, Go, Rust, Perl 6, Clojure…

Ejercicio
  1. Busca en Internet información sobre un lenguaje de programación que no se haya comentado aquí y que se haya creado no antes del año 2000. Anota el paradigma (o paradigmas) que soporta y los lenguajes que influyeron en su diseño.

3 Clasificación

3.1 Por nivel

  • Dependiendo del nivel del lenguaje de programación tenemos:

    • Lenguajes de bajo nivel

    • Lenguajes de alto nivel

3.1.1 Lenguajes de bajo nivel

  • Características:

    • Lenguajes basados en el paradigma imperativo.

    • Más cercanos a la máquina.

    • Con poca o nula capacidad de abstracción.

    • Se trabaja directamente con elementos propios del hardware del ordenador.

    • Atados a la arquitectura interna de la máquina para la que se programa.

    • Programas difíciles de escribir, depurar, mantener y portar.

    • Se consigue el máximo control del ordenador.

  • Principales ejemplos:

    • Código máquina

    • Ensamblador

3.1.2 Lenguajes de alto nivel

  • Características:

    • Lenguajes que pueden estar basados en cualquier paradigma, aunque la tendencia es que sean cada vez más declarativos.

    • Más cercanos al ser humano.

    • Mayor capacidad de abstracción.

    • Independiente de la arquitectura y los detalles internos del ordenador o el sistema operativo.

    • Programas más fáciles de escribir, depurar, mantener y portar.

    • Menor control de los recursos de la máquina.

  • Ejemplos de lenguajes de alto nivel:

    Fortran               Ruby
    LISP               C++
    COBOL               Python
    BASIC               JavaScript
    Pascal               C#
    C               PHP
    Java               Haskell
Ejercicio
  1. Ordena cronológicamente la lista anterior por el año de creación de cada lenguaje.

3.2 Por generación

  1. Primera generación: Se programa directamente en código máquina.

  2. Segunda generación: Aparece el lenguaje ensamblador como un lenguaje simbólico que se traduce a lenguaje máquina usando un programa ensamblador.

  3. Tercera generación: Aparecen los lenguajes de alto nivel con los que se puede programar con códigos independientes de la máquina. El código fuente se traduce a código máquina usando programas específicos llamados traductores.

  4. Cuarta generación: Herramientas que combinan un lenguaje de programación de alto nivel con un software de generación de pantallas, listados, informes, etc. orientado al desarrollo rápido de aplicaciones. Ejemplos característicos son los lenguajes de programación visual.

  5. Quinta generación: Es una denominación que se usó durante un tiempo para los lenguajes de programación de muy alto nivel (funcional y lógicos) destinados principalmente a resolver problemas de Inteligencia Artificial, pero como término ya ha caído en desuso.

3.3 Por propósito

  • Dependiendo del tipo de programa que podemos escribir con el lenguaje, tenemos:

    • Lenguajes de propósito general: Con ellos se pueden escribir programas muy diversos. No están atados a un tipo concreto de problema a resolver. Ejemplos: LISP, Pascal, C, Java, Ruby, C++, Python, C#, Haskell…

    • Lenguajes de propósito específico: Son lenguajes mucho más especializados y destinados principalmente a resolver un tipo determinado de problema. No sirven para escribir cualquier tipo de programa pero, dentro de su ámbito de actuación, suelen funcionar mejor que los lenguajes de propósito general. Ejemplos:

      • Lenguajes de consulta a bases de datos (SQL).

      • Lenguajes de descripción de hardware (VHDL).

      • Lenguajes para desarrollo de aplicaciones de gestión (COBOL).

3.4 Por paradigma

  • Dependiendo del paradigma de programación que soporta el lenguaje, podemos encontrar:

    • Lenguajes imperativos.

    • Lenguajes funcionales.

    • Lenguajes orientados a objetos.

    • Lenguajes lógicos.

    • Lenguajes dirigidos por eventos.

    • Lenguajes multiparadigma.

4 Traductores

4.1 Traductores

  • El único lenguaje que entiende directamente el ordenador es el lenguaje máquina o código máquina, que es un lenguaje de bajo nivel.

  • Para poder programar con un lenguaje de alto nivel, necesitamos usar herramientas software que traduzcan nuestro programa al lenguaje máquina que entiende el ordenador.

  • Estas herramientas software son los traductores.

    Traductor:

    Es un software que traduce un programa escrito en un lenguaje a otro lenguaje, conservando su significado.

  • El traductor transforma el programa fuente (o código fuente) en el programa objeto (o código objeto).

  • El código fuente está escrito en el lenguaje fuente (que generalmente será un lenguaje de alto nivel).

  • El código objeto está escrito en el lenguaje objeto (que generalmente será código máquina).

  • Durante el proceso de traducción, el traductor también informa al programador de posibles errores en el código fuente.

El proceso de traducción

4.2 Compiladores

  • Definición:

    Compilador:

    Es un traductor que baja el nivel de un programa; es decir, convierte un programa escrito en un lenguaje fuente de más alto nivel a un lenguaje objeto de más bajo nivel.

  • Generalmente, el lenguaje objeto suele ser código máquina, y muchas veces el resultado de la compilación es un programa ejecutable directamente por la máquina.

4.2.1 Ensambladores

  • Un caso particular de compilador es el ensamblador:

    Ensamblador:

    Es un compilador que traduce un programa escrito en lenguaje ensamblador a código máquina.

  • Muchas veces, los compiladores se construyen en cadena: en lugar de generar código máquina directamente, generan código ensamblador que sirve de entrada a un programa ensamblador que generará el código objeto final.

  • El tool chain es el nombre que se le da al proceso de coger código escrito por un humano y convertirlo en algo que el ordenador pueda ejecutar directamente.

  • En la práctica, también se le llama así al conjunto de herramientas que se usan durante ese proceso.

  • Esto incluye:

    • El compilador (o compiler).

    • El ensamblador (o assembler).

    • El enlazador (o linker).

    • El cargador (o loader).

    • El depurador (o debugger).

4.3 Intérpretes

  • Un intérprete es un caso muy especial de traductor.

  • En lugar de generar código objeto, el intérprete lee el código fuente y lo ejecuta directamente, reconociendo y ejecutando sus instrucciones una por una hasta que se acaba el programa.

  • El intérprete funciona, por tanto, como un emulador de una máquina que entiende directamente el lenguaje de alto nivel en el que está escrito el programa fuente. Esa máquina no existe físicamente, y por eso decimos que es una máquina abstracta, para distinguirla de la real.

  • En rigor, como los intérpretes no generan código objeto, no podríamos considerarlos traductores, sino que más bien entran dentro de la categoría más general de procesadores de lenguajes.

  • Un intérprete está formado por un analizador y un emulador:

    • El analizador es un traductor que traduce el código fuente a una representación interna llamada árbol sintáctico o AST (que no hay que confundir con el árbol de análisis sintáctico).

      Ese árbol sintáctico no se vuelca directamente a la salida, sino que es consumida directamente por el emulador.

    • El emulador se encarga de recorrer el árbol sintáctico y de ir ejecutando las instrucciones que éste representa, llevando a cabo las acciones que correspondan dependiendo de la instrucción que sea.

      Para ello, tiene que ir traduciendo sobre la marcha, instrucción por instrucción, las acciones a realizar sobre la máquina abstracta en acciones a realizar sobre la máquina real.

  • La interpretación se puede hacer de dos formas diferentes:

    1. Intérpretes puros (o directos): Se va traduciendo el programa fuente línea a línea a medida que se va leyendo, y el emulador va ejecutando cada instrucción del programa a medida que se va traduciendo.

      Ejemplos: Los intérpretes clásicos de BASIC, scripts de shell (.sh), scripts sencillos de AWK o versiones antiguas de JavaScript y Tcl.

    2. Intérpretes basados en bytecode (o híbridos): Primero se lee y se traduce por completo todo el programa fuente en forma de árbol sintáctico que contiene todo el código, y después el emulador ejecuta las instrucciones que forman el árbol sintáctico.

      Ventajas:

      • Mucho más rápidos en ejecución que los puros.

      • Si hay un error de sintaxis en la última línea, el programa falla de inmediato sin llegar a ejecutar nada.

      Ejemplos: Python (CPython), Ruby (YARV), PHP (Zend Engine), la JVM de Java o la CLI de .NET (antes de compilarse a nativo por JIT).

  • Hay lenguajes compilados y lenguajes interpretados, e incluso lenguajes que son ambas cosas (tienen compiladores e intérpretes).

  • Programar con un intérprete es una tarea más rápida de realizar que con un compilador, ya que, para poder ejecutar el programa, no hace falta compilar ni generar el código objeto, por lo que se evita dar un paso que en muchos casos puede llegar a consumir mucho tiempo.

  • Por la misma razón, a muchos programadores les resulta más cómodo y fluido programar usando un intérprete (aunque con los modernos entornos de desarrollo esto ya no supone tanta diferencia como antes).

  • Pero si el programa fuente tiene errores sintácticos (o ciertos errores de semántica estática), un intérprete no informará de ellos hasta el momento en el que traduzca e intente ejecutar la instrucción errónea.

    Es decir: esos errores se detectarán y se mostrarán en tiempo de ejecución, no en tiempo de compilación.

    En concreto, dependiendo del intérprete y del tipo de error, puede suponer que el error se muestre cuando se cargue el programa fuente en el intérprete o incluso cuando la ejecución del programa alcance la instrucción errónea.

  • Por tanto, muchos errores que pueden ser detectados por un compilador sólo se podrán detectar cuando ya se esté ejecutando el programa, lo que hace que el coste (en tiempo y dinero) de corregir el error sea mucho mayor.

  • Además, los programas interpretados suelen ser varias veces más lentos que los compilados, ya que:

    • Hay que ir recorriendo continuamente el árbol sintáctico para encontrarse con las instrucciones que allí aparecen, lo que consume tiempo y memoria.

    • Hay que traducir las instrucciones de la máquina abstracta a instrucciones de la máquina real, cosa que no se hace de una vez y para siempre, sino que se va haciendo poco a poco a medida que se va encontrando con una nueva instrucción al recorrer el árbol sintáctico.

    (Existen técnicas de compilación Just In Time (JIT) que reducen estos inconvenientes.)

  • En cambio, un compilador traduce todas las instrucciones de una vez y sólo una vez, de forma que, al ejecutarlas, ya están todas traducidas al lenguaje objeto, formando el código objeto.

4.3.1 Interactivos (REPL )

  • A los intérpretes que hemos visto hasta ahora se les denomina intérpretes por lotes, ya que tratan al programa fuente como un lote de instrucciones conjuntas, como un compilador.

  • A diferencia de los anteriores, los intérpretes interactivos son programas que solicitan al programador que introduzca por teclado, una a una, las instrucciones que se desean ejecutar, y el intérprete las va ejecutando a medida que el programador las va introduciendo.

  • Su comportamiento se resume en el siguiente bucle:

    1. Leer la siguiente instrucción por teclado (Read).

    2. Ejecutar o evaluar la instrucción (Eval).

    3. Imprimir por la pantalla el resultado (Print).

    4. Repetir el bucle (Loop).

  • Los compiladores son ideales para:

    • Desarrollar aplicaciones que demanden altas prestaciones y que necesiten sacar el máximo rendimiento de la máquina.

    • Acceder a los recursos de la máquina al más bajo nivel.

  • Los intérpretes por lotes son ideales para:

    • Desarrollo rápido de aplicaciones.

    • Escribir programas que requieran portabilidad, es decir, que el programa se pueda ejecutar en varias plataformas diferentes.

    • Escribir programas sencillos y rápidos que resuelvan tareas concretas.

  • Los intérpretes interactivos son ideales para:

    • Aprender conceptos de programación.

    • Experimentar con el lenguaje.

    • Probar rápidamente el efecto de una instrucción.

4.4 Licencias de software

  • Cuando desarrollamos un programa no solo debemos preocuparnos por su funcionamiento. También debemos tener en cuenta qué derechos tenemos sobre el software y qué podemos hacer con él.

  • La licencia de software es el conjunto de condiciones jurídicas que establece el titular de los derechos de un programa y que determina cómo puede utilizarse, copiarse, modificarse y distribuirse.

  • Generalmente se redacta en forma de documento legal que debe acompañar al programa.

  • Una licencia responde a preguntas como:

    • ¿Puedo utilizar el programa?

    • ¿Puedo copiarlo?

    • ¿Puedo modificarlo?

    • ¿Puedo acceder a su código fuente?

    • ¿Puedo distribuir copias?

    • ¿Puedo utilizarlo en un programa comercial?

    • Si modifico el programa, ¿puedo distribuir mi versión?

  • Para un programador es especialmente importante distinguir entre tener acceso al código fuente y tener permiso para utilizarlo.

  • Encontrar un proyecto publicado en Internet, por ejemplo en un repositorio público, no significa que podamos utilizar libremente su código.

  • Por ejemplo, supongamos que encontramos en Internet este código:

    def calcular_precio(precio, descuento):
  return precio - precio * descuento

  • Que podamos visualizarlo no significa automáticamente que podamos:

    • Copiarlo a nuestro proyecto.

    • Modificarlo.

    • Publicarlo.

    • Vender un programa que lo utilice.

  • Debemos comprobar qué licencia tiene el proyecto del que procede.

  • Por eso, antes de reutilizar código de terceros, es recomendable comprobar siempre:

    • Quién es el autor o titular de los derechos.

    • Qué licencia tiene el proyecto.

    • Qué usos permite la licencia.

    • Qué obligaciones debemos cumplir.

  • Si el autor no ha establecido una licencia que permita determinados usos, debemos actuar con cautela y respetar los derechos de autor.

Por tanto:

«Está en Internet» no significa «puedo copiarlo».

  • Para aplicar una licencia a un software, debemos ser los creadores del mismo y tener el copyright.

  • Eso nos da derecho a poner a nuestro software la licencia que queramos.

  • La licencia no determina cómo funciona un programa; determina qué podemos hacer legalmente con él.

  • Por eso, en programación, conocer las licencias es tan importante como saber utilizar correctamente el código de terceros.

  • Las licencias de software se clasifican principalmente en:

    • Dominio público.

    • Software privativo.

    • Software gratuito (freeware).

    • Software libre.

4.4.1 Dominio público

  • El software de dominio público es aquel cuyos derechos exclusivos de autor han expirado, han sido renunciados o no se aplican, por lo que puede utilizarse, copiarse, modificarse y distribuirse libremente, sin las restricciones propias del copyright.

  • En la práctica, es como decir que es el software que tuvo un autor y un titular de derechos originalmente, pero que ahora ya no tiene dueño, por los motivos que sea (por fallecimiento del autor o porque el mismo renunció a parte o todos sus derechos de copyright).

  • Depende de la legislación aplicable e incluso del país.

4.4.2 Software privativo

  • El software privativo es aquel cuyo titular mantiene el control sobre las condiciones de utilización, modificación y distribución del programa.

  • Normalmente, el usuario recibe una licencia que le permite utilizar el programa bajo determinadas condiciones, pero no tiene acceso al código fuente o no tiene permiso para modificarlo y redistribuirlo.

  • Por ejemplo, una licencia puede permitir instalar un programa en un ordenador, pero prohibir:

    • Modificar el programa.

    • Realizar ingeniería inversa, dentro de los límites establecidos por la legislación aplicable.

    • Distribuir copias a otras personas.

El hecho de que tengamos una copia de un programa no significa que seamos propietarios de los derechos sobre ese programa.

  • Cuando compramos una aplicación comercial, normalmente no estamos comprando los derechos de autor del programa. Estamos adquiriendo el derecho a utilizarlo bajo las condiciones establecidas por su licencia.

  • Para eso, se utiliza el llamado Contrato de Licencia de Usuario Final (CLUF o EULA).

4.4.3 Software gratuito (freeware )

  • Se denomina freeware al software que puede utilizarse gratuitamente.

  • Sin embargo, «gratuito» hace referencia al precio, no a las libertades que tiene el usuario.

  • Un programa puede ser gratuito y, al mismo tiempo:

    • No proporcionar su código fuente.

    • Prohibir su modificación.

    • Prohibir su redistribución.

  • Por tanto, un programa puede costar 0 € y seguir siendo software privativo.

4.4.3.1 Shareware

  • El shareware es un modelo de distribución en el que el software se ofrece para que pueda probarse, normalmente con determinadas limitaciones.

  • Por ejemplo, una versión shareware puede:

    • Funcionar solamente durante un periodo de tiempo;

    • Ofrecer menos funcionalidades;

    • Mostrar determinados avisos;

    • Requerir el pago para obtener la versión completa.

Por tanto:

Shareware describe principalmente un modelo de distribución, no una categoría de licencia software.

4.4.4 Software libre

  • El concepto de software libre no hace referencia a que el programa sea gratuito, sino a las libertades que tiene el usuario.

  • Las cuatro libertades esenciales del software libre son:

    • Libertad 0: La libertad de ejecutar el programa para cualquier propósito.

    • Libertad 1: La libertad de estudiar cómo funciona el programa y modificarlo para adaptarlo a nuestras necesidades. Para ello es necesario disponer del código fuente.

    • Libertad 2: La libertad de realizar y distribuir copias del programa para ayudar a otras personas.

    • Libertad 3: La libertad de modificar los programas y distribuir las versiones modificadas para que otras personas puedan beneficiarse de ellas. También es necesario disponer del código fuente para ejercer esta libertad.

  • Estas libertades permiten que los usuarios no sean únicamente consumidores del software, sino que puedan estudiarlo, modificarlo y compartirlo.

Importante:

Que un programa sea gratuito no significa necesariamente que sea software libre.

Es decir: freeware ≠ software libre

  • El concepto de software libre surgió con el nacimiento del movimiento del software libre, un movimiento social que apareció con el objetivo de garantizar las libertades que permiten a los usuarios el software en libertad.

  • En 1983, sobre la base de las tradiciones y filosofías de la cultura hacker y el mundo académico de los años 1970, Richard Stallman fundó formalmente el movimiento con el lanzamiento del Proyecto GNU.

  • En 1985, Stallman estableció la Fundación del Software Libre (Free Software Foundation) para apoyar el movimiento, y publicó el Manifiesto GNU para describir el propósito del proyecto y explicar la importancia del software libre.

  • En 1986 publicó la definición formal de «software libre» e introdujo el concepto de copyleft.

  • En 1989 publicó la primera versión de la Licencia Pública General de GNU (GNU GPL).

4.4.4.1 Software libre y software de código abierto

  • Los términos software libre (Free Software) y software de código abierto (Open Source Software) están estrechamente relacionados, aunque proceden de movimientos con diferentes enfoques.

  • El software de código abierto pone especialmente el énfasis en las ventajas prácticas que representa el hecho de que el código fuente esté disponible y pueda utilizarse y modificarse bajo las condiciones de una licencia que lo permita.

  • En cambio, el movimiento del software libre pone el énfasis en la libertad de los usuarios.

  • En la práctica, existe una gran zona de coincidencia entre ambos conceptos.

  • Siempre que sea posible, se debe hablar de software libre y no de código abierto.

4.4.4.2 Licencias de software libre y de código abierto

  • Existen numerosas licencias que establecen diferentes condiciones para utilizar, modificar y distribuir software.

  • Algunas de las más conocidas son:

    • GNU GPL

    • GNU LGPL

    • MIT

    • BSD

    • Apache License

  • No todas conceden exactamente los mismos derechos ni imponen las mismas obligaciones.

Licencia GNU GPL

  • La GNU General Public License (GPL) es una de las licencias de software libre más conocidas.

  • Permite, entre otras cosas:

    • Utilizar el programa.

    • Estudiar su código.

    • Modificarlo.

    • Copiarlo.

    • Distribuirlo.

  • Una característica fundamental de la GPL es el concepto de copyleft.

  • Debido al copyleft, cuando se distribuye una obra derivada bajo la GPL, las versiones modificadas deben mantenerse bajo las mismas condiciones de la GPL.

  • Por ello suele describirse de forma sencilla como una licencia de tipo:

«Puedes modificarlo y distribuirlo, pero las libertades deben mantenerse en las versiones derivadas.»

Licencia MIT

  • La licencia MIT es una licencia muy permisiva.

  • Permite utilizar, copiar, modificar y redistribuir el software, incluso como parte de software propietario, siempre que se respeten las condiciones establecidas por la licencia, entre ellas conservar los avisos de copyright y de licencia.

  • Por tanto, una empresa puede utilizar código bajo MIT en un programa comercial sin tener que publicar necesariamente todo el código de su programa.

Licencias BSD

  • Las licencias BSD también son licencias permisivas.

  • Permiten utilizar, modificar y redistribuir el código bajo determinadas condiciones.

  • Al igual que MIT, permiten su utilización en proyectos que posteriormente pueden ser distribuidos como software propietario.

Apache License

  • La Apache License es otra licencia permisiva.

  • Además de permitir utilizar, modificar y redistribuir el software, incluye disposiciones relacionadas, entre otras cuestiones, con los derechos sobre patentes.

  • Es una licencia muy utilizada en proyectos de software de gran tamaño.

5 Entornos integrados de desarrollo

5.1 Definición

  • Definición:

    Un entorno integrado de desarrollo o IDE (del inglés, Integrated Development Environment), es una herramienta software que proporciona servicios que facilitan el desarrollo de software al programador.

  • Está formado por un editor de textos donde el programador puede codificar el programa en el lenguaje de programación correspondiente, alrededor del cual pueden orbitar una serie de herramientas satélite, como:

    • Herramientas visuales para la creación de interfaces gráficas de usuario
    • Sistemas de control de versiones
    • Visor de documentación
    • Intérpretes interactivos

  • Asimismo, el editor de textos del IDE suele incorporar facilidades que ayudan a escribir código con más comodidad:

    • Resaltado de sintaxis

    • Autocompletado de código

    • Ayudas a la refactorización

  • Los IDE suelen ir asociados a un lenguaje o grupo de lenguajes de programación concreto y, por lo tanto, son herramientas especializadas utilizadas para programar en el lenguaje o lenguajes para los que han sido diseñadas. Por ejemplo:

    • PyCharm es un IDE para programar en el lenguaje Python.

    • IntelliJ IDEA es un IDE para programar en el lenguaje Java.

5.2 Editores de textos

  • Un editor de textos, por contra, es una herramienta software que, en principio, sólo cuenta con la posibilidad de editar texto «plano» cuyo contenido puede ser de cualquier tipo (no necesariamente un código fuente).

  • Al ser una herramienta general, no dispone de características específicas para escribir programas.

  • Los principales editores de textos que podemos encontrar en el mercado son:

    • Vim
    • Emacs
    • Atom
    • Sublime Text
    • Visual Studio Code

5.2.1 Editores vs. IDE

  • Los mejores editores de textos son extensibles, es decir, es posible ampliar su funcionalidad por medio de extensiones.

  • Esto hace que podamos personalizar su aspecto y funcionalidad hasta crear con ellos un IDE completo y ajustado a nuestras necesidades.

  • Gracias a ello, podemos usar el mismo editor de textos tanto para crear documentos de texto genéricos como para escribir programas. Por tanto, sólo tenemos que aprender el manejo de una única herramienta.

  • No obstante, los IDE suelen incorporar modos de funcionamiento que imitan a los de los editores de textos más conocidos (como Vim o Emacs).

5.2.2 Thonny

  • Es el IDE que vamos a usar en clase.

  • Es software libre, y por tanto podemos usarlo sin ningún tipo de restricción.

  • Además, está pensado para el principiante y proporciona una serie de ayudas pedagógicas muy interesantes para el que está aprendiendo Programación.

  • Una vez estemos familiarizados con su entorno, podremos pasar a otras herramientas más usadas en la industria y más flexibles como Visual Studio Code, Spyder o PyCharm.

6 El lenguaje de programación Python

6.1 Historia

  • Python fue creado a finales de los ochenta por Guido van Rossum en el Centro para las Matemáticas y la Informática (CWI, Centrum Wiskunde & Informatica), en los Países Bajos, como un sucesor del lenguaje de programación ABC.

  • El nombre del lenguaje proviene de la afición de su creador por los humoristas británicos Monty Python.

Logo de Python

  • Python alcanzó la versión 1.0 en enero de 1994.

  • Python 2.0 se publicó en octubre de 2000 con muchas grandes mejoras. Actualmente, Python 2 está obsoleto.

  • Python 3.0 se publicó en septiembre de 2008 y es una gran revisión del lenguaje que no es totalmente retrocompatible con Python 2.

6.2 Características principales

  • Python es un lenguaje interpretado, de tipado dinámico y multiplataforma, cuya filosofía hace hincapié en una sintaxis que favorezca un código legible.

  • Es un lenguaje de programación multiparadigma. Esto significa que más que forzar a los programadores a adoptar un estilo particular de programación, permite varios estilos: programación orientada a objetos, programación estructurada y programación funcional.

  • Es administrado por la Python Software Foundation y posee una licencia de software libre.

  • La estructura de un programa se define por su anidamiento.

  • Tiene una gran biblioteca estándar, usada para una diversidad de tareas. Esto viene de la filosofía «pilas incluidas» (batteries included) en referencia a los módulos de Python.

  • La biblioteca estándar de Python es el conjunto de módulos y paquetes que vienen incluidos por defecto con la instalación de Python, sin necesidad de instalar nada adicional.

  • Estos módulos proporcionan herramientas ya hechas para realizar tareas comunes, de forma que no tengas que reescribirlas desde cero.

  • Por ejemplo, en la biblioteca estándar podemos encontrar:

    • Manipulación del sistema y del intérprete.

    • Estructuras de datos y utilidades.

    • Fechas, horas y calendarios.

    • Archivos y directorios.

    • Internet y protocolos.

    • Compresión y formatos.

    • Manejo de datos estructurados.

    • Matemáticas y estadística.

    • Seguridad y cifrado.

  • En resumen, la biblioteca estándar de Python es como una «caja de herramientas oficial» que cubre la mayoría de las necesidades básicas y medias de un programa. Gracias a ella, muchas veces podemos resolver problemas sin instalar bibliotecas externas ni crear el código nosotros.

6.3 Instalación

  • Instalación en Debian GNU/Linux:

    1. Python 3 ya viene instalado en Debian, pero es conveniente ejecutar los siguientes comandos desde un terminal del sistema operativo:

      $ sudo apt update
$ sudo apt install python-is-python3 python3-pip
$ mkdir -p ~/.local/bin

      Al acabar, cerrar la sesión con el sistema operativo y abrir una nueva antes de continuar.

    2. Asimismo, es conveniente instalar algunos paquetes adicionales, aunque no son obligatorios:

      $ sudo apt install pylint mypy

  • Instalación en Windows:

    1. Visitar https://www.python.org/downloads/windows y descargar desde ahí la última versión estable.

    2. Durante la instalación, marcar la casilla que activa la opción de añadir comandos al PATH.

6.4 Funcionamiento del intérprete

  • El intérprete de Python tiene dos modos de funcionamiento:

    1. Modo interactivo (REPL): se abre una sesión interactiva con el intérprete donde éste nos solicita que introduzcamos una instrucción (sentencia o expresión) y, a continuación, la ejecuta inmediatamente, para luego volver a solicitar una nueva instrucción, repitiendo este ciclo indefinidamente en un diálogo continuo entre el programador y el intérprete.

      Es el modo más apropiado para aprender el lenguaje o hacer pruebas rápidas, y el que empezaremos a usar nosotros.

    2. Modo por lotes: el intérprete ejecuta un programa previamente escrito por el programador y almacenado en archivos fuente (llamados scripts) que contienen instrucciones que el intérprete va ejecutando una tras otra.

      Es el modo que utilizan los usuarios para ejecutar los programas previamente confeccionados por los programadores.

6.4.1 Entrar y salir del intérprete interactivo

  • Para entrar en el intérprete interactivo, se usa el comando python desde la línea de órdenes del sistema operativo:

    $ python
Python 3.13.3 (main, Apr 10 2025, 21:38:51) [GCC 14.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

    El mensaje que obtengamos puede que no sea exactamente igual, pero es importante comprobar que estamos usando Python 3 y no 2.

  • Para salir, se pulsa Ctrl+D en Debian o Ctrl+Z en Windows.

  • El >>> es el prompt del intérprete de Python, desde el que se ejecutan las expresiones y sentencias que tecleemos:

    >>> 4 + 3
7
>>>

Bibliografía

Aguilar, Luis Joyanes. 2008. Fundamentos de Programación. McGraw-Hill Interamericana de España.
Pareja Flores, Cristóbal, Manuel Ojeda Aciego, Ángel Andeyro Quesada, and Carlos Rossi Jiménez. 1997. Desarrollo de Algoritmos y Técnicas de Programación En Pascal. Ra-Ma.
Python Software Foundation. n.d. Sitio Web de Documentación de Python. https://docs.python.org/3.
Van-Roy, Peter, and Seif Haridi. 2004. Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming. MIT Press.