Elementos Fundamentales de los Lenguajes de Programación

¿Por qué estudiar los elementos fundamentales?

Todo lenguaje de programación —imperativo, orientado a objetos, funcional o lógico— se construye sobre un mismo puñado de decisiones de diseño. Antes de comparar paradigmas (Unidades III-V), necesitamos el vocabulario preciso para describir qué varía entre ellos.

Qué vamos a recorrer

Cinco subtemas más una sección de profundización en Python, enmarcados en una clase de 180 minutos. Cada bloque alterna teoría, animación y una corrida de escritorio que vuelve visible el proceso interno. Clic en cada bloque para ir a su diapositiva.

Nombre, objeto y binding

Un nombre (identificador) es una etiqueta textual. Un objeto es la entidad real en memoria. La asociación entre ambos se llama binding (ligadura) — y no siempre es de uno a uno.

Aliasing: varios nombres, un objeto

En lenguajes con semántica de referencia (Python, Java para objetos), una variable almacena una referencia al objeto, no el objeto mismo. Esto permite el aliasing.

a = [1, 2, 3]
b = a  # b y a son dos NOMBRES para el MISMO objeto
b.append(4)
print(a)  # [1, 2, 3, 4] — el objeto cambió, visible desde ambos nombres
print(id(a) == id(b))  # True: misma identidad de objeto

Entorno y bloque

Un bloque es una región textual del programa (cuerpo de función, if, for) que puede introducir nuevos nombres. Un entorno es la función que, en un punto de ejecución dado, mapea cada nombre visible a su binding.

Alcance estático vs. dinámico

Pila (stack) y montículo (heap)

Estrategias de liberación del heap

Expresión vs. comando (sentencia)

Secuencia y selección

def clasificar(n: int) -> str:
    if n < 0:
        return "negativo"
    elif n == 0:
        return "cero"
    else:
        return "positivo"

Iteración

Repetición de un bloque mientras se cumpla una condición (while) o sobre una secuencia (for).

def suma_iterativa(n: int) -> int:
    acumulado = 0
    for i in range(1, n + 1):
        acumulado += i
    return acumulado

acumulado, i = 0, 1
while i <= n:
    acumulado += i
    i += 1

Recursión

Un subprograma que se invoca a sí mismo (directa) o mediante una cadena de llamadas que regresa a él (indirecta/mutua). Requiere caso base y caso recursivo que progrese hacia él.

def factorial(n: int) -> int:
    if n == 0:          # caso base
        return 1
    return n * factorial(n - 1)  # caso recursivo

Funciones, procedimientos y sobrecarga

Un subprograma es una unidad de código nombrada, parametrizable e invocable desde distintos puntos del programa.

Mecanismos de paso de parámetros

Primitivos, compuestos y abstractos

Un tipo de dato define un conjunto de valores posibles y las operaciones válidas sobre ellos.

Sistemas de tipos: dos ejes independientes

x = 5
x = "ahora soy texto"   # válido: dinámico
"5" + 3   # TypeError — Python es FUERTE, no coerciona

Inferencia de tipos

Mecanismo por el cual el compilador deduce el tipo de una expresión sin anotación explícita, preservando las garantías del tipado estático con la brevedad del dinámico.

def area_circulo(radio: float) -> float:
    return 3.14159 * radio ** 2

¿Por qué Python como lenguaje de referencia?

A lo largo de la unidad usamos Python para ejemplificar cada concepto. Antes de la comparativa final, formalicemos por qué se comporta como se comporta.

Modelo de objetos: "todo es un objeto"

En Python, enteros, funciones, clases, módulos e incluso tipos son objetos con identidad (id()), tipo (type()) y valor. No hay "tipos primitivos" en el sentido de C — todo pasa por el mismo modelo de referencias.

def saludar(): pass

print(type(5))        # <class 'int'>
print(type(saludar))  # <class 'function'> — la función también es un objeto
print(id(5))          # dirección/identidad del objeto entero 5

Mutabilidad: la clave para entender el paso de parámetros

La animación de la sección 2.4 solo tiene sentido si distinguimos qué tipos de Python son mutables y cuáles no.

x = 5
def incrementar(n):
    n = n + 1   # int es inmutable: SIEMPRE crea un nuevo objeto y religa localmente
incrementar(x)
print(x)   # 5 — nunca cambia, sea cual sea el tipo, si solo se reasigna

Mapa conceptual de la unidad

Estos cinco ejes reaparecerán, con otro nombre, en cada paradigma de las Unidades III-V.

Actividad práctica

Para discutir