Algoritmosy

Programas

Introducción

El objetivo de esta sesión consistirá en explicar los conceptos de algoritmo, programa y lenguaje de programación. Así como explorar otros temas concurrentes.

Temática Sistemas de procesamiento de información. Concepto de Algoritmo. Lenguaje de programación. Datos, tipos de datos y operaciones

primitivas. Constantes y variables. Expresiones. Funciones intrínsecas. Asignación. Entrada y salida de información.

1. Sistemas de procesamiento de la

información

Un sistema de esta clase se define como un conjunto de componentes interconectados entre sí que transforman datos en información organizada, significativa y útil.

Esquemáticamente

Datos

Procesador

Información

Una primera definición

Un algoritmo consiste en el grupo de instrucciones que definen la secuencia de operaciones a realizar para resolver un sistema específico o clase de problema.

Conceptos importantes

Un lenguaje algorítmico es un conjunto de símbolos y reglas que permiten describir de manera explícita un proceso Es independiente de cualquier lenguaje de programación

Debe permitir una traducción clara del algoritmo al programa Existen dos tipos de lenguajes algorítmicos: Gráficos (por ej., los diagramas de flujo) No gráficos (por ej., el pseudocódigo)

INICIOEdad: EnteroESCRIBE “¿Cuál es tu edad?”LEE EdadSI Edad >= 18 ENTONCESESCRIBE “Eres mayor de edad”FINSIFIN

2. Concepto de Algoritmo La metodología de la

programación es aquella que es necesaria para resolver problemas mediante programas, su eje es el algoritmo.

ProblemaDiseño

del algoritmo

Programa

Pasos para la solución de un problema El diseño del algoritmo describe el

análisis del problema y desarrollo del algoritmo.

Expresar el algoritmo como un programa en un lenguaje de programación.

Ejecutar y validar el programa por la computadora.

Características de los algoritmos Preciso, indicará el orden de cada paso. Definido, el mismo resultado se

obtendrá al ejecutar el algoritmo “n” ocasiones.

Finito, deberá terminar en algún momento.

Ejemplo 2.1 Genere un algoritmo que solucione la entrega de un pedido a un cliente

Inicio. Leer el pedido. Examinar el historial crediticio del

cliente Si el cliente es solvente, entregar el

pedido. En caso contrario, rechazarlo.

Fin

Ejemplo 2.2 Genere un algoritmo que sume los números entre el 3 y el 30.

Inicio. Hacer SUMA igual cero. Establecer NUMERO igual a 3. Sumar NUMERO a SUMA. Incrementar NUMERO en 1 Si NUMERO es menor o igual que 30 ir a

4; si no imprimir a SUMA. Fin

Ejemplo 2.3 Genere un algoritmo que determine al mayor de tres números enteros.

Inicio Leer los números y guardarlos en NUM1,

NUM2 y NUM3 respectivamente Comparar NUM1 y NUM2, el número mayor

se guarda en AUX. Comparar AUX y NUM3, imprimir el número

mayor. Fin.

Tarea 2.1 Diseñe un algoritmo para determinar si un número es primo o no.

Tarea 2.2 Genere un algoritmo que sume los números entre el 2 y el 20.

Tarea 2.3 Genere un algoritmo que sume los números entre el 5 y el 50.

3. Los lenguajes de programación

Cuando el procesador de datos es una computadora entonces el algoritmo de solución se expresa en un programa.

Por tanto, un programa es escrito en un lenguaje de programación.

Luego, la programación consiste en expresar las operaciones en forma de programa de un algoritmo.

Tipos de lenguajes

Máquina; escritos en código binario.

Bajo nivel (ensamblador); escrito en nemotécnicos.

Alto nivel; diseñados para ser entendidos por el ser humano.

Instrucciones básicas

Entrada/Salida; transferencia de información entre dispositivos periféricos y memoria central.

Aritmético/Lógicas; ejecutan operaciones de éstos tipos.

Selectivas; seleccionan tareas en función de los resultados

Repetitivas; permiten la iteración de secuencias de instrucciones un número dado de veces

Traductores del Lenguaje

A) Intérpretes; Toma un programa fuente lo traduce e inmediatamente lo ejecuta.

Programa fuente IntérpreteTraducción y ejecución

en línea

Traductores del Lenguaje (cont.)

B) Compiladores; traduce un programa fuente a código objeto.

Programa fuente

Programa Objeto

Programa ejecutable

Compilador(Compiler)

Montador(Linker)

4. Datos, Tipos de Datos y Operaciones Primitivas

Un dato es la expresión general que describe los objetos con los cuales opera la computadora

Los tipos son: simples (no estructurados) y compuestos (estructurados). Aquellos se subdividen en:

Numericos (integer, real) Lógicos (booleans) Carácter (char, string)

Datos primitivos

Datos

CarácterNumérico Lógico

Entero Real

5. Constantes y Variables

Constantes: valores que durante la ejecución de un programa no cambian su valor.

Variables: valores que cambiarán durante la ejecución del programa

6. Expresiones

Se definen como una combinación de constantes, variables, símbolos de operación, paréntesis, y nombres de funciones especiales.

Una expresión consta de operandos y operadores.

Las expresiones se clasifican en aritméticas, lógicas y carácter.

Expresiones aritméticas

EnteroEnteromóduloMod

EnteroEnteroDivisión enteraDiv

RealReal División/

Entero o realEntero o realMultiplicación*

Entero o realEntero o realResta-

Entero o realEntero o realSuma+

Entero o realEntero o realExponenciación**

Tipo resultadoTipo de operandosSignificadoOperador

Reglas de prioridad

( )Parentesis

+, -Más y menos

Div, mod Div y mod

*, /Multi, divide

**Exponencial

GráfoOperador

Operadores de relación

Menor<

Distinto<>,!=

Mayor o igual>=

Menor o igual<=

Igual=

Mayor>

SignificadoOperador

Expresión 2Operador de relación

Expresión 1

Operadores lógicos

disyunciónP o QOr

ConjunciónP y QAnd

NegaciónNot pNot

SignificadoExpresión lógicaOperador lógico

7. Funciones Intrínsecas

TruncamientoTrunc(x)

Raíz cuadradaSqrt(x)

CuadradoSqr(x)

SenoSin(x)

RedondeoRound(x)

Log decimalLog10(x)

Log neperianoLn(x)

ExponencialExp(x)

CosenoCos(x)

Tangente inversaArctan(x)

AbsolutoAbs(x)

DescripciónFunción

8. Operación de Asignación

Es la forma de darle valores tanto a variables como constantes, se representa con el símbolo

Tipos de asignación

Aritmética

Lógica

Cadena de carácteres

9. Entrada y salida de información

La operación de lectura READ permite el ingreso de los datos necesarios para los cálculos computacionales.

La operación de escritura WRITE imprime la información procesada por el programa y su respectivo algoritmo.

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PROBLEMAS RESUELTOS CON COMPUTADORAS Y

HERRAMIENTAS DE PROGRAMACION

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INDICE

OBJETIVOSOLUCION DE PROBLEMASANALISIS DEL PROBLEMADISEÑO DEL ALGORITMOSOLUCION DEL PROBLEMA

MEDIANTE COMPUTADORAREPRESENTACION GRAFICA DE

ALGORITMOSPSEUDOCODIGO

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2.1 OBJETIVO

EXPONER LOS CONOCIMIENTOS INDISPENSABLES PARA EL

APRENDIZAJE DE LA PROGRAMACION.

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2.2 SOLUCION DE PROBLEMAS

Fases de fragmentación: Análisis del problema: definición concisa

a fin de que sea analizado en todo detalle.

Diseño del algoritmo: procedimiento, paso a paso, para la solucionar el problema dado.

Solución del algoritmo con la computadora: codificación del algoritmo en un lenguaje de programación

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2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA

El propósito es ayudar al programador a llegar a un cierto grado de comprensión de la naturaleza del problema.

Una buena definición del problema, junto con una descripción detallada de entrada y salida, son los requisitos más importantes para una solución eficaz.

2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont.

1. Que información debe proporcionar la solución del problema.

Solución del Problema

Análisis del Problema

Diseño del algoritmo

Solución por computadora

2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont.

2. Que datos se necesitan para resolver el problema.

Análisis del Problema

Definicióndel Problema

Especificaciones de entrada

Especificaciones de salida

2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont.

Ejemplo: leer los lados de un triángulo rectangulo e imprima la hipotenusa.

Entradas: valores de los lados (variable LADO1 y variable LADO2).

Salida: valor de la hipotenusa (variable LADO3).

Variables: LADO1, LADO2 y LADO3 (tipo reales).

2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO La información proporcionada al algoritmo

constituye su entrada y la información producida constituye su salida.

Los problemas complejos se resuelven eficazmente si se fragmentan en subproblemas que sean más sencillos de solucionar que el original. Esta técnica es conocida como divide y vencerás (divide and conquer).

2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

La descomposición del problema original en subproblemas cuya solución puede implementarse a través de la computadora se le denomina diseño descendente (top down design)

La descripción detallada de la solución mediante pasos específicos se le denomina refinamiento del algoritmo (stepwise refinement).

2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

Diseño del algoritmo

Diseño descendente

Refinamiento por pasos

Herramientas de programación

–diagramas de flujo -pseudocódigo

2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

Ejemplo: Determine a los números menores que 90 y múltiplos de 9, así como su sumatoria.

Definicióndel Problema

Especificaciones de entrada

Especificaciones de salida

Imprimir múltiplos de 9

y su suma siempre y

cuando sea menor que 90

TOTAL = 0 NUM = 9

LIMITE = 90

NUM, TOTAL

2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

Diseño descendente

Refinamiento por pasos

Herramientas de programación

Múltiplos de 9

Sumatoria

a) Num=9

b) Print num

c) Num <= 90 regresar a)

d) Num=+9

Total=+num

2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

1. Inicio

2. Total=0, Num=9, Limite=90

3. Print Num

4. Total=Total+Num

5. Si Num <= Limite entonces Num=Num+9 y regresar a 3

6. Print Total

7. Fin

tarea

1. Determine si una palabra es un palíndromo.

2. Determine el máximo común divisor para dos números enteros.

3. Lea e imprima una serie de números distintos de cero. El algoritmo terminará con un valor que no se debe imprimir . Finalmente obtenga la cantidad de valores leídos.

tarea

4. Imprima y sume la serie de números múltiplos de 3 en el rango cerrado de 3 y 99.

5. Lea cuatro números e imprima el mayor de ellos.

6. Calcule la superficie de un triangulo en función de la base y la altura.

2.5 SOLUCION DE PROBLEMAS MEDIANTE LA COMPUTADORA

Una vez diseñado el algoritmo y representado mediante una herramienta de programación se debe:

Solución del Problema por Computadora

Codificación del programa

Ejecución del programa

Comprobación del programa

2.6 REPRESENTACION GRAFICA DE LOS ALGORITMOS

Los métodos usuales para representarlo son:

1. Diagrama de flujo

2. Lenguaje de especificación de algoritmo

2.6 REPRESENTACION GRAFICA DE LOS ALGORITMOS cont

2.7 PSEUDOCODIGO

Es un lenguaje de especificación de algoritmos que permite una codificación rápida y simple.

Su ventaja radica en que el programador no debe preocuparse por la sintaxis de un lenguaje de programación en particular.

Utiliza palabras sencillas de entender para codificar programas.

ESTRUCTURAESTRUCTURA

DE UN DE UN

PROGRAMAPROGRAMA

Concepto de Programa

Conjunto de instrucciones que producirán la ejecución de una determinada tarea. Esencialmente es un medio para lograr

un fin.

PROCESO DE PROGRAMACION

Consiste en la solución de problemas y el desarrollo de

programas

Fases del proceso de programación

Definiciòn y análisis del problema. Diseño de algoritmos:

Diagrama de flujo. Diagrama (N-S). Pseudocódigo

Codificación del programa. Depuración y verificación del programa. Documentación. Mantenimiento.

Partes de un programa

concepto de caja negra

Entrada Algoritmo Salida

De inicio / fin.De asignación.De lectura,De escritura.De bifurcación.

Tipos de Instrucciones(acciones que resuelven un

problema)

Elementos básicos de un programa

Palabras reservadas. Identificadores (nombres de variables). Caracteres especiales. Constantes. Variables. Expresiones. instrucciones.

Otros elementos……

Iteraciones, Contadores, Acumuladores, Interruptores, Estructuras:

Secuenciales,Selectivas,Repetitivas.

Iteraciones

Es el segmento de un algoritmo o programa, cuyas instrucciones se repiten un número determinado de veces mientras se cumple una determinada condición. Sus partes son:

decisióncuerpo del buclesalida

Contadores

Un contador es una variable cuyo valor se incrementa o decrementa en una cantidad constante en cada iteración.

Acumuladores

Un Acumulador es una variable cuya misión es almacernar cantidades distintas resultantes de sumas sucesivas.

Interruptores

Un interruptor ( conmutador, bandera, flag) es una variable que puede tomar diversos valoresdurante la ejecución de un programa y que permite comunicar información desde una parte a otra del mismo.

Componentes de un algoritmo

Algoritmo

Cabecera del programaSección de declaraciónSección de acciones

PROGRAMACIÓNPROGRAMACIÓN

ESTRUCTURADA ESTRUCTURADA

Técnicas de Programación...

Programación modular: Descomposición del problema en

módulos.

Programación estructurada: Programación de cada módulo

mediante métodos estructurados.

Características de la programación modular

Todo programa tiene un módulo principal. Dicho módulo primario se divide en

submódulos, que a su vez ejecutan una tarea única y podrán codificarse de manera independiente de cualquier otra actividad. Sin embargo, al finalizar su función devolverán el control al módulo principal.

Esta independencia alude a que ningún otro módulo podrá accesarlo directamente, a excepción de sus propios subsubmódulos y al módulo principal.

Consideraciones ……. La descomposición de un programa podría

implemetarse así: Módulo principal. Submódulo impresión de títulos Submódulo de lectura de datos Submódulo ejecución de procesos Submódulo impresión de resultados

Conjunto de técnicas que reducen el tiempo requerido para escribir, verificar, depurar y mantener los programas.

Mediante el uso de: recursos abstractos, diseño descendente, estructuras básicas.

Características de la programación estructurada

Recursos Abstractos

Consiste en descomponer una determinada acción compleja en un número de acciones más simples, capaces de ser ejecutada por una computadora y sus respectivas instrucciones.

Diseño DescendenteTOP-DOWN DESIGN

Esta metodología efectúa una relación de refinamiento entre las distintas etapas de estructuración, de modo que se relacionen unas con otras, mediante entradas y salidas de información.

Descompone el problema en etapas o estructuras jerárquicas, de modo que se pueda considerar cada estructura desde dos puntos de vista: qué hace y cómo lo hace

Diseño DescendenteDesde el exterior …..

Diseño DescendenteDesde el interior …..

Estructuras básicasTeorema de la programación estructurada:

Un programa propio es aquel que cumple las siguientes características:

secuenciales, selectivas, y repetitivas.posee un solo punto de entrada y salida.se puede recorrer toda la estructura del

programa modular.todas las instrucciones son ejecutables y

no existen bucles infinitos.

Instrucciones Secuenciales

Instrucción Selectiva Simple

Instrucción Selectiva Compuesta

Instrucción Selectiva Múltiple

Instrucción Repetitiva “While”

Instrucción Repetitiva “Repeat”

Instrucción Repetitiva “For”

F I N