Esqueleto (programación informática)

La mayoría de los lenguajes de programación, si no todos, cuentan con código base que facilita la definición de todas las funciones y métodos integrados . Esto proporciona una manera sencilla para que los programadores principiantes comprendan la sintaxis y la implementación prevista de los métodos escritos.

Java , un lenguaje orientado a objetos , se centra en gran medida en una página de documentación estructurada con métodos completamente separados para cada objeto que forma parte de los paquetes de Java. ^{[ 4 ]} Los lenguajes orientados a objetos se centran en una estructura jerárquica para sus implementaciones, en lugar del enfoque simple de arriba hacia abajo que se encuentra en otros lenguajes. Los "objetos" almacenan datos y variables, lo que permite escribir un programa generalmente más eficiente. Estos objetos tienen funciones individuales que pueden acceder a variables internas, conocidas como métodos.

Cada método se define con el mismo formato, mostrando claramente en la parte superior del bloque tanto el nombre del método como la sintaxis que se utilizará en un entorno de desarrollo integrado . Gracias al énfasis de Java en el ámbito , los tipos de datos y la herencia , esta sintaxis resulta extremadamente útil para programadores principiantes, e incluso para todos. A continuación, se ofrece una explicación detallada del funcionamiento del método, con los errores correspondientes.

Python utiliza un enfoque similar para documentar sus métodos integrados, aunque imita la falta de fijación del lenguaje en el ámbito y los tipos de datos. ^{[ 5 ]} Esta documentación incluye la sintaxis de cada método, junto con una breve descripción y un ejemplo de su uso típico. El código base proporcionado en el ejemplo permite a los programadores comprender la función rápidamente.

Las clases escritas por desarrolladores externos, principalmente como parte de bibliotecas, también muestran su programación en forma de código esquemático. Esto ayuda a informar a quienes son nuevos en la biblioteca sobre cómo operan las funciones y los métodos. P5.Js utiliza este formato en su página de documentación para explicar el uso previsto de ciertas funciones incluidas. ^{[ 6 ]} Sin embargo , esto difiere de la documentación del lenguaje de programación , ya que utiliza código esquemático para mostrar parámetros en lugar de todos los usos posibles del método.

Las interfaces de lenguaje natural (ILN) se encuentran con mayor frecuencia en situaciones donde los programadores intentan tomar una entrada , generalmente denominada coloquialmente (sin usar jerga específica del lenguaje de programación ), y usarla para crear un programa o un método. Una implementación de esto utiliza un pequeño conjunto de código base para implicar la función que se ejecuta en segundo plano. ^{[ 7 ]}

Otras formas de NLI utilizan diferentes formas de entrada, desde usuarios que hablan distintos idiomas hasta entrada basada en gestos, para producir un resultado muy similar. Dado que los lenguajes de programación se desarrollan y escriben principalmente en inglés, a las personas que hablan otros idiomas les resulta difícil desarrollar software nuevo. En algunos estudios ^{[ 8 ]} se han utilizado NLI para ayudar a las personas en estas situaciones. El estudio mostró clases escritas en Java mediante el uso de NLI. Esto eliminó la necesidad de aprender reglas sintácticas, pero significó que la clase se escribió utilizando un conjunto básico de código base.

El polimorfismo es una ideología que sigue al paradigma de programación orientada a objetos , donde los métodos pueden ser sobrescritos o sobrecargados (métodos con el mismo nombre en una clase hija tendrán prioridad sobre un método escrito en una clase padre). La definición de métodos se basa en un marco esquelético definido por la sintaxis del lenguaje. ^{[ 9 ]}

De forma muy similar a la implementación de clases, el código esqueleto se puede utilizar para definir los métodos que forman parte de una interfaz . Una interfaz es esencialmente un plano de una clase, lo que permite a los lenguajes orientados a objetos estrictos (como Java ) utilizar clases de diferentes paquetes sin necesidad de comprender completamente las funciones internas. Las interfaces simplemente definen los métodos que deben estar presentes dentro de la clase, lo que permite a cualquier otra persona utilizar los métodos o implementar la clase para sus necesidades personales.

public skeletonExample ();

Una clase abstracta es prácticamente idéntica a una implementación de clase; sin embargo, dependiendo del lenguaje, al menos un método se define como abstracto. Esto implica que cualquier clase hija (que la herede o la implemente) debe tener un método definido para dicho método. Las clases abstractas tienen un estilo de definición muy similar al de las interfaces; no obstante, la palabra clave "abstract" se utiliza habitualmente para indicar que debe implementarse en las clases hijas.

public abstract skeletonExample ();

Estos ejemplos utilizan la sintaxis de Java .

Estos algoritmos básicos se utilizan para desarrollar programas que funcionan con software basado en grandes conjuntos de datos, generalmente identificando las conexiones entre los datos para su uso posterior. Los algoritmos de procesamiento paralelo de datos incluyen "mapeos", "bifurcaciones" y "reducciones" o "escaneos".

• Los "mapas" son los algoritmos de paralelismo de datos más utilizados y, por lo general, implican una única operación aplicada a un gran conjunto de datos. Para aumentar la eficiencia, esta operación se aplica simultáneamente a varios conjuntos de datos antes de que estos se vuelvan a estructurar al final.
• Las bifurcaciones son similares a los mapas, pero utilizan una operación diferente para ciertos tipos de datos. Esto se conoce como paralelismo de datos múltiples . ^{[ 10 ]}
• Las operaciones de "reducción" o "escaneo" se utilizan para aplicar prefijos a un conjunto de datos antes de realizar cualquier operación sobre ellos. Se diferencian de las operaciones de "mapeo" en que generan resultados parciales durante la ejecución del método.

Estas operaciones, como su nombre indica, trabajan con tareas. Cada tipo de algoritmo es diferente debido a la variación en el comportamiento entre tareas. Los algoritmos de paralelismo de tareas incluyen secuenciales, encadenamientos, encadenamientos, condicionales (if), bucles (for) y bucles continuos (while).

• 'Sequential' cierra y finaliza un conjunto anidado de algoritmos básicos. Los métodos y programas que forman parte de estos algoritmos básicos se incluyen como aspectos de finalización del programa, antes de su cierre.
• Las "granjas" se conocen como grupos de tareas, trabajadores o como nodos maestro o esclavo de otra función. Completan las tareas asignadas replicándolas en múltiples hilos y ejecutándolos simultáneamente. Esto divide la carga de trabajo de cada hilo, creando así una relación maestro/esclavo entre ellos.
• Los algoritmos en paralelo, conocidos como "pipes", se caracterizan por ejecutar cada método o función en una secuencia, siguiendo el orden en que el programador escribió su código. Paralelizan este proceso calculando simultáneamente diversas tareas sobre un conjunto de datos, generalmente de entrada, para mejorar el rendimiento y la velocidad. Cada cálculo simultáneo se denomina etapa. El algoritmo en paralelo puede anidarse, de modo que una etapa se encuentra dentro de otra, dividiendo así sus responsabilidades para aumentar la velocidad y el número de etapas.
• La instrucción 'If' divide las tareas del programa de forma condicional, dividiendo un conjunto de código base en dos secciones principales. Se le proporciona una instrucción condicional al programa, definiendo así un algoritmo específico a seguir.
• La instrucción 'for' ejecuta una tarea varias veces, según lo especifique el programador, lo que permite un código más eficiente. El número de veces que se ejecuta el código es un valor preestablecido, lo que significa que no se puede modificar durante la ejecución . La tarea debe completarse el número de veces indicado.
• El bucle `while` es muy similar al bucle `for`, donde una tarea se completa varias veces. Sin embargo, en los algoritmos `while`, el programa realiza la tarea varias veces antes de que se cumpla una condición. Esto significa que el algoritmo `while` puede realizar su tarea un número diferente de veces en cada ejecución.

Estos esqueletos son muy diferentes a los esqueletos típicos que se encuentran arriba. Los algoritmos de "resolución" utilizan una combinación de métodos para resolver un problema específico. El problema dado al algoritmo puede ser una "familia de problemas". ^{[ 10 ]} Hay dos tipos principales de estos esqueletos: "divide y vencerás" o "marca y ata".

• El algoritmo «divide y vencerás» se basa en un mapa y lo combina con un bucle while para resolver el problema. En los algoritmos de mapas, las funciones se aplican a los datos simultáneamente. En «divide y vencerás», se aplica una función al conjunto de datos proporcionado mediante el mapa; sin embargo, esta función puede aplicarse recursivamente con el bucle while. El bucle while solo se interrumpe cuando se resuelve el problema por completo.
• El algoritmo de ramificación y acotación también utiliza algoritmos de mapeo; sin embargo, en lugar de aplicar el bucle `while` para ejecutar las tareas simultáneamente, las divide en ramas. Cada rama tiene un propósito específico, o límite, que determina su finalización.