01 presentación - módulo n°1 • algoritmos

INFORMÁTICA II.

ContenidoMÓDULO N 1: Algoritmos.

1.1. Terminología empleada en algoritmos.1.1.1. Definición de problema.1.1.2. Definición de algoritmo.1.1.3. Características de los algoritmos.1.1.4. Entidades Primitivas para el Desarrollo

de Algoritmos.1.1.4.1. Tipos de datos.1.4.1.2. Expresiones.1.4.1.3. Operadores y Operandos.

1.2. Metodología de solución de problemas.1.2.1. Definición del Problema.1.2.2. Análisis de Problema.1.2.3. Diseño del Algoritmo.1.2.4. Codificación del Programa.1.2.5. Prueba y Depuración.1.2.6. Documentación.1.2.7. Mantenimiento.

1.3 Técnicas de Diagramación de Algoritmos.1.3.1. Estructuras Algorítmicas.1.3.2. Lenguaje Natural.1.3.3. Lenguaje de Pseudocódigo.1.3.4. Diagramas de Acción.1.3.5. Diagramas de Flujo.1.3.6. Diagramas Nassi/Scheiderman.

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MÓDULO N 1: ALGORITMOS.

1.1. Terminología empleada en algoritmos.

Asignación N 1: Realizar un Wiki con los siguientes Términos:

1. Acumulador.

2. Algoritmo.

3. Aplicación.

4. Bandera.

5. Bucle.

6. Condición Múltiple.

7. Condición Simple.

8. Conector.

9. Constante.

10. Contador.

11. Dato.

12. Datos Alfabéticos.

13. Datos Alfanuméricos.

14. Datos Lógicos.

15. Datos Numéricos.

16. Declaración.

17. Diagrama de Flujo.

18. Hardware.

19. Operadores Lógicos.

20. Operadores Relacionales.

21. Palabra Reservada.

22. Proceso.

23. Programa.

24. Pseudocódigo.

25. Salida.

26. Software.

27. Valor.

28. Variable de Trabajo.

29. Variable.

Nota: Utilice el sitio http://www.wikispaces.com/ u otro sitio en internet donde pueda hacerlo.

http://www.wikispaces.com/

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1.1.1 Definición de problema:

La solución a la medida de un problema por computadora, requiere como en otras disciplinas de unametodología que nos enseñe de manera gradual, la forma de llegar a estas soluciones. La Metodología parala solución de Problemas por computadora establece 7 pasos, dispuestos de tal forma que cada uno esdependiente de los anteriores, lo cual indica que se trata de un proceso complementario y por lo tanto cadapaso exige el mismo cuidado en su elaboración.

1. Definición del problema.

2. Análisis del Problema.

3. Diseño del algoritmo.

4. Codificación del Programa.

5. Prueba y depuración.

6. Documentación.

7. Mantenimiento.

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1.1.2 Definición de algoritmo.

“Un algoritmo se define como un método que se realiza paso apaso para solucionar un problema que termina en un númerofinito de pasos”.

“Es un conjunto de instrucciones o reglas bien definidas,ordenadas y finitas que permite realizar una actividad mediantepasos sucesivos que no generen dudas a quien lo ejecute. LosAlgoritmos tienen un inicio y una entrada, siguiendo los pasossucesivos por lo general ocurre un proceso y finalmente seobtiene una salida o una solución del problema.”

“Es un Método para resolver un problema mediante una serie depasos precisos , definidos y finitos. Un algoritmo es una serie deoperaciones detalladas ,en otras palabras un algoritmo es unconjunto de reglas para resolver una cierta clase de problemas yse puede formular de muchas formas con el cuidado de que noexista ambigüedad. “

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1.1.3 Características de los algoritmos.

Debe ser preciso. e indicar el orden de realización de cada paso.

Debe ser definido. Si se sigue un algoritmo dos veces, se debe obtener el mismo resultado cada vez.

Debe ser finito. Si se sigue un algoritmo, se debe terminar en algún momento ; o sea debe tener un número finito de pasos.

Debe describir tres partes : Entrada, Proceso y Salida. Debe ser Sencillo , Legible. Debe ser Modular. Debe ser Eficiente y Efectivo. Debe desarrollarse en el menor tiempo posible. Romper

con el paradigma de Eficiencia vs Eficacia. Debe ser Correcto. Sin errores. Debe cero ó mas entradas. Debe tener al menos una salida y ésta debe ser tangible.

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En la vida cotidiana se emplean algoritmos en multitud deocasiones para resolver problemas. Algunos ejemplos son:

1. Los manuales de usuario, que muestran algoritmos parausar un aparato, o

2. Las instrucciones que recibe un trabajador por parte de supatrón.

3. Los pasos de una receta de una ensalada Cesar con Pollo.4. El cambio de un neumático.5. El lavar los platos en la cocina.6. Los pasos a seguir en un día normal de trabajo.7. El como cambiar una bombilla eléctrica.


1.1.3.1. Algoritmos Cotidianos

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1.1.3.1. Algoritmos Cotidianos

Diseñar un algoritmo para cambiar una llanta a un coche.

1. Inicio. 2. Traer gato. 3. Levantar el coche con el gato. 4. Aflojar tornillos de las llantas. 5. Sacar los tornillos de las llantas. 6. Quitar la llanta. 7. Poner la llanta de repuesto. 8. Poner los tornillos. 9. Apretar los tornillos.

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El pseudocódigo es un lenguaje de programaciónalgorítmico; es un lenguaje intermedio entre el lenguajenatural y cualquier lenguaje de programación específico,como son: C, FORTRAN, Pascal, etc. No existe una notaciónformal o estándar de pseudocódigo, sino que, cadaprogramador puede utilizar la suya propia.


1.1.3.2. Definición de los Lenguajes Algorítmicos.

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1.1.3.3. Historia y Aplicación de los Lenguajes Algorítmicos.

La palabra algoritmo proviene del nombre del matemático persa llamadoAbu Abdullah Muhammad bin Musa al-Khwarizmi que vivió entre lossiglos VIII y IX. Su trabajo consistió en preservar y difundir elconocimiento de la antigua Grecia y de la India. Sus libros eran de fácilcomprensión, he aquí que su principal valor no fuera el de crear nuevosteoremas o nuevas corrientes de pensamiento, sino el simplificar lasmatemáticas a un nivel lo suficientemente bajo para que pudiera sercomprendido por un amplio público. Cabe destacar, como él señaló lasvirtudes del sistema decimal indio, (en contra de los sistemastradicionales árabes) y como explicó que mediante una especificaciónclara y concisa de cómo calcular sistemáticamente, se podrían definiralgoritmos que fueran usados en dispositivos mecánicos en vez de lasmanos (por ejemplo, ábacos). También estudió la manera de reducir lasoperaciones que formaban el cálculo. Es por esto que aun no siendo él elcreador del primer algoritmo, el concepto lleva aunque no su nombre, sísu pseudónimo.

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Así, de la palabra algoritmo que originalmente hacía referenciaa las reglas de uso de la aritmética utilizando dígitos arábigos,se evolucionó a la palabra latina, derivación de al-Khwarizmi,algobarismus, y luego más tarde mutó en algoritmo en el sigloXVIII. La palabra ha cambiado de forma que en su definición seincluyen a todos los procedimientos finitos para resolverproblemas.

Ya en el siglo XIX, se produjo el primer algoritmo escrito paraun computador. La autora fue Ada Byron en cuyos escritos sedetallaban la máquina analítica en 1842. Es por ello que esconsiderada por muchos como la primera programadoraaunque, desde Charles Babbage nadie completó su máquina,por lo que el algoritmo nunca se implementó.


1.1.3.3. Historia y Aplicación de los Lenguajes Algorítmicos.

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1.1.3.4.1 Tipos de datos.

1.1.3.4.2 Expresiones.

1.1.3.4.3 Operadores y Operandos.


1.1.3.4. Entidades Primitivas para el desarrollo de Algoritmos.

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Clasificación de los tipos de datos simples: Los tipos de

datos simples se clasifican en predefinidos y definidos por

el programador. La clasificación completa es:

1.1.3.4.1. Tipos de Datos.

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Las expresiones son combinaciones de constantes, variables, símbolos

de operación, paréntesis y nombres de funciones especiales. Por

ejemplo:

a+(b + 3)/c

Cada expresión toma un valor que se determina tomando los valores de lasvariables y constantes implicadas y la ejecución de las operaciones indicadas.

Una expresión consta de operadores y operandos. Según sea el tipo de datosque manipulan, se clasifican las expresiones en:

Aritméticas. Relaciónales. Lógicas.

1.1.3.4.2. Expresiones.

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Operadores: Son elementos que relacionan de forma

diferente, los valores de una o más variables y/o

constantes. Es decir, los operadores nos permiten

manipular valores.

Tipos de Operadores:1. Operadores Aritméticos en pseudocódigo.

2. Operadores relacionales en pseudocódigo.

3. Operadores Lógicos en pseudocódigo.

4. Operadores de Cadena en pseudocódigo.

1.1.3.4.3. Operadores y Operandos.

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Prioridad de los Operadores aritméticos, relacionales, lógicos y de cadena (de mayor a menor) en pseudocódigo).

1.1.3.4.3. Operadores y Operandos.

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1.2.1 Definición del problema.

Esta fase está dada por el enunciado del problema, el cual

requiere una definición clara, precisa y completa. Es

importante conocer y delimitar por completo el problema y

que se desea que realice la computadora; mientras esto no

se conozca del todo no tiene mucho caso continuar con la

siguiente paso.

1.2. Metodología de solución de problemas.


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1.2.2 Análisis del problema.

Una vez que se ha comprendido lo que se desea de la computadora, es necesario definir:

a. Los datos de entrada.

b. Cual es la información que se desea producir (salida)

c. Los métodos y fórmulas que se necesitan para procesar los datos.

d. Una recomendación muy practica es el que nos pongamos en el lugar de la

computadora y analicemos que es lo que necesitamos que nos ordene y en que

secuencia para producir los resultados esperados.

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1.2.3 Diseño del Algoritmo.

Las características de un buen algoritmo son:

a. Debe tener un punto particular de inicio.

b. Debe ser definido, no debe permitir dobles

interpretaciones.

c. Debe ser general, es decir, soportar la mayoría de

las variantes que se puedan presentar en la

definición del problema.

d. Debe ser finito en tamaño y tiempo de ejecución.

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1.2.4 Codificación del Programa.

La codificación es la operación de escribir la solución del

problema (de acuerdo a la lógica del diagrama de flujo o

pseudocódigo), en una serie de instrucciones detalladas, en

un código reconocible por la computadora, la serie de

instrucciones detalladas se le conoce como código fuente, el

cual se escribe en un lenguaje de programación o lenguaje

de alto nivel.

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1.2.5 Prueba y Depuración.

Los errores humanos dentro de la programación de computadoras son muchos y

aumentan considerablemente con la complejidad del problema. El proceso de

identificar y eliminar errores, para dar paso a una solución sin errores se le llama

depuración. La depuración o prueba resulta una tarea tan creativa como el

mismo desarrollo de la solución, por ello se debe considerar con el mismo

interés y entusiasmo. Resulta conveniente observar los siguientes principios al

realizar una depuración, ya que de este trabajo

depende el éxito de nuestra solución.

Prueba es el proceso de identificar los errores que se presenten durante la

ejecución del programa; es conveniente que cuando se pruebe un programa

se tomen en cuenta los siguientes puntos:

1. Tratar de iniciar la prueba con una mentalidad saboteadora, casi

disfrutando la tarea de encontrar un error.

2. Sospechar de todos los resultados que arroje la solución, con lo

cual se deberán verificar todos.

3. Considerar todas las situaciones posibles, normales y aún las

anormales.

La Depuración consiste en eliminar los errores que se hayan detectado

durante la prueba, para dar paso a una solución adecuada y sin errores.

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1.2.6 Documentación.

Es la guía o comunicación escrita es sus variadas formas, ya sea en enunciados,

procedimientos, dibujos o diagramas. Es la guía o comunicación escrita que sirve

como ayuda para usar un programa, o facilitar futuras modificaciones. A menudo un

programa escrito por una persona es usado por muchas otras, por ello la

documentación es muy importante; ésta debe presentarse en tres formas: EXTERNA,

INTERNA y AL USUARIO FINAL.

Documentación Interna: Consiste en los comentarios o mensajes que se

agregan al código del programa, que explican las funciones que realizan ciertos

procesos, cálculos o fórmulas para el entendimiento del mismo.

Documentación Externa: También conocida como Manual Técnico, está

integrada por los siguientes elementos: Descripción del Problema, Nombre del

Autor, Diagrama del Flujo y/o Pseudocódigo, Lista de variables y constantes, y

Codificación del Programa, esto con la finalidad de permitir su posterior

adecuación a los cambios.

Manual del Usuario: Es la documentación que se le proporciona al usuario

final, es una guía que indica el usuario como navegar en el programa,

presentando todas las pantallas y menús que se va a encontrar y una explicación

de los mismos, no contiene información de tipo técnico.

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1.2.7 Mantenimiento.

Se lleva acabo después de terminado el programa, cuando se detecta

que es necesario hacer algún cambio, ajuste o complementación al

programa para que siga trabajando de manera correcta. Para poder

realizar este trabajo se requiere que el programa este correctamente

documentado.

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1.3 Técnicas de Diagramación de Algoritmos.


1.3.0. Estructuras Algorítmicas.

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1.3.0.1. Estructura Algorítmica Secuencial.

InicioAccion1Accion2..Acción N

Fin

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1.3.0. 2 Estructuras Algorítmicas Condicionales.

Si <condición> entoncesAcción(es)

Fin−si


si noAcción(es)

Fin−si


si noSi <condición> entonces

Acción(es)si no

.

. Varias condiciones

.Fin−si

Fin−si

Casos VariableOp1: Acción(es)Op2: Acción(es)OpN: acción

Fin−casos

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1.3.0.3. Estructuras Algorítmicas Cíclicas.

Hacer para V.C = L.I a L.S VC=LIAccion1 Vc = LS VAccion2 vc=vc+1.. F.AccionN Cuerpo del ciclo)

Fin−para

Donde: V.C Variable de control del ciclo L.I Limite inferior L.S Limite superior

Son aquellos en que el número deiteraciones se conoce antes deejecutarse el ciclo. La forma de estaestructura es la siguiente:

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Repetir−Hasta: Esta es una estructura similar en algunascaracterísticas, a la anterior. Repite un proceso unacantidad de veces, pero a diferencia del Hacer−Mientras, elRepetir−Hasta lo hace hasta que la condición se cumple yno mientras, como en el Hacer−Mientras. Por otra parte,esta estructura permite realizar el proceso cuando menosuna vez, ya que la condición se evalúa al final del proceso,mientras que en el Hacer−Mientras puede ser que nuncallegue a entrar si la condición no se cumple desde unprincipio. La forma de esta estructura es la siguiente:

RepetirAcción 1Acción 2..Acción N

Hasta <condición> NO

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Hacer−Mientras: Esta es una estructura querepetirá un proceso durante N veces, donde Npuede ser fijo o variable. Para esto, lainstrucción se vale de una condición que es laque debe cumplirse para que se sigaejecutando. Cuando la condición ya no secumple, entonces ya no se ejecuta el proceso.La forma de esta estructura es la siguiente:

Hacer mientras <condición>Acción 1 NOAcción2.. SIAcción N

Fin−mientras




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Repetir−Hasta: Esta es una estructura similar en algunascaracterísticas, a la anterior. Repite un proceso una cantidad deveces, pero a diferencia del Hacer−Mientras, el Repetir−Hastalo hace hasta que la condición se cumple y no mientras, comoen el Hacer−Mientras. Por otra parte, esta estructura permiterealizar el proceso cuando menos una vez, ya que la condiciónse evalúa al final del proceso, mientras que en elHacer−Mientras puede ser que nunca llegue a entrar si lacondición no se cumple desde un principio. La forma de estaestructura es la siguiente:

RepetirAcción 1Acción 2..Acción N

Hasta <condición> NO




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1.3.1. Lenguaje de Pseudocódigo

algoritmo <nombre_del_algoritmo>

[ constantes<declaraciones_de_constantes> ]

[ tipos_de_datos<declaraciones_de_tipos_de_datos> ]

[ variables<declaraciones_de_variables> ]

inicio<bloque_de_instrucciones>

fin

Sintaxis de un Algoritmo en pseudocódigo.

inicioacumulador ← 0contador ← 0hacer mientras

escribir( "Introduzca un número entero: " )leer( numero )acumulador ← acumulador + numerocontador ← contador + 1escribir( "Ha introducido ", contador, " número(s)" )escribir( "La suma es ", acumulador )escribir( "¿Desea introducir otro número (s/n)?: " )leer( seguir )

fin_mientras ( seguir <> 'n' )escribir( "La media aritmética es ", acumulador / contador )

fin

Sintaxis de un Algoritmo en pseudocódigo.

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Este algoritmo es caracterizado porque sigue unproceso de ejecución común y lógico,describiendo textualmente paso a paso cadauna de las actividades a realizar dentro de unaactividad determinada.

1. Levantarse.2. Bañarse.3. Vestirse.4. Desayunar.5. Cepillarse los dientes.6. Salir de casa.7. Tomar el autobús.8. Llegar la Universidad.9. Buscar el aula.10. Ubicarse en un asiento.



1.3.1. Lenguaje de Pseudocódigo

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1.3.2. Diagramas de Acción.

Estructura Condicional de un Diagrama de Acción. Estructuras de Repetición de un Diagrama de Acción.

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1.3.2. Diagramas de Flujo.

Son la representación gráfica de la soluciónalgorítmica de un problema. Para diseñarlos seutilizan determinados símbolos o figuras querepresentan una acción dentro del procedimiento.Utilizan unos símbolos normalizados, con los pasosdel algoritmo escritos en el símbolo adecuado ylos símbolos unidos con flechas, denominadaslíneas de flujo, que indican el orden en que lospasos deben ser ejecutados.

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1. Se escribe de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha .2. Se deben usar solamente líneas de flujo horizontales y/o verticales.3. Siempre se usan flechas verticales u horizontales, jamás curvas.4. Evitar cruce de flujos.5. En cada paso expresar una acción concreta .6. Se deben usar conectores sólo cuando sea necesario. 7. Se debe evitar el cruce de líneas utilizando los conectores. 8. No deben quedar líneas de flujo sin conectar. 9. Se deben trazar los símbolos de manera que se puedan leer de arriba hacia

abajo y de izquierda a derecha. 10. Todo texto escrito dentro de un símbolo deberá ser escrito claramente,

evitando el uso de muchas palabra11. La secuencia de flujo normal en una solución de problema .

a. Tiene un inicio.b. Una lectura o entrada de datos.c. El proceso de datos.d. Una salida de información.e. Un final.

12. Simbología para diseñar flujogramas.

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1.3.2. Simbología.

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1. Rápida comprensión de las relaciones.2. Análisis efectivo de las diferentes secciones del programa.3. Pueden usarse como modelos de trabajo en el diseño de nuevos

programas o sistemas.4. Comunicación con el usuario.5. Documentación adecuada de los programas.6. Codificación eficaz de los programas.7. Depuración y pruebas ordenadas de programas.

1. Diagramas complejos y detallados suelen ser laboriosos en suplanteamiento y diseño.

2. Acciones a seguir tras la salida de un símbolo de decisión, pueden serdifíciles de seguir si existen diferentes caminos .

3. No existen normas fijas para la elaboración de los diagramas de flujoque permitan incluir todos los detalles que el usuario desee introducir.

Ventajas.

Desventajas.


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1.3.4. Diagramas N-S (Nassi-Schneiderman o de Chapin).

Es una herramienta que favorece la programación estructurada yreúne características gráficas propias de diagramas de flujo ylingüísticas propias de pseudocódigos.

Los diagramas N-S permiten representar de forma sencilla los pasosque conforman un algoritmo y por su combinación de texto e imagenson muy fáciles de interpretar.

Constan de una serie de cajas contiguas que se leerán siempre dearriba-abajo al igual que los diagramas de flujo poseen estructuraslógicas y simbología.

Es importante mencionar que el diseño de algoritmos no sólorequiere conocer metodologías de representación, sino tambiéndesarrollar el pensamiento lógico para generar soluciones y esto seconsigue mediante el desarrollo de ejercicios.

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1.3.4. Diagramas N-S (Nassi-Schneiderman o de Chapin).

Definición del problema: Leer 10 números ysumarlos, determinar el promedio, el número menory el número mayor.

Análisis del problema:Datos de entrada: Número

Datos de salida: Sumatoria, promedio, número menor y número

mayor.

Proceso:suma = suma + númeropromedio = suma / 10

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