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Introducción a los sistemas de Información

PROVINCIA DE BUENOS AIRES

DIRECCION GENERAL DE CULTURA Y EDUCACION

DIRECCION DE EDUCACION SUPERIOR

INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACION DOCENTE Y TECNICO Nº 134

PROGRAMA DE ESTUDIOS

CARRERA: Técnica turra superior en analista de sistemas

Unidad curricular: Introducción a los sistemas de información

Curso: primer año

Carga horaria: 2 módulos

Cantidad de horas anuales: 64 horas reloj

Ciclo lectivo: 2010

PROFESOR: Fabián Alberto Escudeiro

Calculista Científico UNLP

Plan aprobado por resolución 5817-03

Contenidos

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UNIDAD 1SISTEMA: TIPOS DE SISTEMAS-COMPONENTES DE UN SISTEMA-SISTEMAS INTEGRADOS-DEFINICION SEGÚN LA TEORIA GENERAL DE SISTEMAS-ANALISIS POR PARTE DE LA DEFINICION-ACCION-PROCESOS-PROCESADOR-ALGORITMOS: CARACTERISTICAS.DATOS: TIPOS DE DATOS (NUMERICOS Y NO NUMERICOS)OPERACIONES PRIMITIVASCONSTANTES-VARIABLES-EXPRECIONES ARITMETICAS Y BOOLEANAS.

UNIDAD 2DIAGRAMAS DE FLUJO-DIAGRAMAS DE DETALLES. SIMBOLOS.DIAGRAMAS DE FLUGO ESTRUCTURADOS: ESTRUCTURAS SECUENCIALES-SELECTIVAS-REPETITIVAS.REGLAS PRÁCTICAS PARA LA CONSTRUCCION DE DIAGRAMAS DE FLUJO.VENTAJAS Y LIMITACIONESPSEUDO CODIGO-DIAGRAMA DE NASSI SHNEIDERMAN: SECUENCIALES-ALTERNATIVOS DE SELECCIÓN DOBLE O MULTIPLE-REPETITIVOS.

UNIDAD 3PROGRAMAS: METODOLOGIA DE LA PROGRAMACION: ETAPASESTRUCTURA GENERAL DE UN PROGRAMA-LENGUAJE DE PROGRAMACION: DEFINICION-COMPONENTES DEL LENGUAJE-CLASIFICACION DE LOS LENGUAJES:TRADUCTORES: INTERPRETES Y COMPILADORES. COMPARACION ENTRE AMBOS.PARTES CONSTITUTIVAS DE UN PROGRAMA: ENTRADA DE DATOS-SALIDA DE RESULTADOS-ALGORITMOS DE RESOLUCION-TIPOS DE INSTRUCCIONES.

UNIDAD 4 ELEMENTOS BASICOS DE UN PROGRAMA-LAS PALABRAS CLABES E identificadores.CONSTANTES: REAL, ENTERA, DE CARÁCTER. BOOLEANA.VARIABLES: NUMERICAS (ENTERAS DE DOBLE Y SIMPLE PRECISION)EXPRECIONES: ARITMETICAS, BOOLEANAS. OPERADORES LOGICOS, DE RELACION.SENTENCIAS DE ASIGNACION.CAMPOS DE MEMORIAS: DE ENTRADA, DE SALIDA, DE TRABAJO.

UNIDAD 5TECNICAS DE PROGRAMACION:BUCLES E ITERACCIONES: COMPONENTES DEL BICLECONTADORES: DEFINICION, REPRESENTACIONES ALGORITMICAS, APLICACIÓN EN PROGRAMAS. EJEMPLOS.ACUMULADORES: DEFINICION, REPRECENTACION ALGORITMICA. APLICACIÓN EN PROGRAMAS, EJEMPLOSINTERUPTORES O CONMUTADORES: DEFINICION, TECNICAS DEL INTERUPTOR. SUBRUTINAS O SUBPROGRANAS: COSOS DE UTILIZACION DE SUBRUTINAS.ACCION QUE REALIZA UN SUBPROGRAMA: GRAFICOS DE LAS DISTINTAS LLAMADAS A UN SUBPROGRAMA DESDE EL PROGRAMA PRINCIPAL U OTROS SUBPROGRAMAS. EJECUCION Y RETORNO. COMO SE DEFINEN LOS PROGRAMAS, CUANDO SE EJECUTAN LOS PROGRAMAS. COMO SE PROPORCIONA LA INFORMACION A LOS SUBPROGRAMAS.

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COMO PROPORCIONAN LA INFORMACION LOS SUBPROGRAMAS.SUBRUTINAS Y PROCEDIMIENTOS: LLAMADO, EJECUCION Y RETORNO. GRAFICOFUNCIONES: LLAMADO, EJECUCION Y RETORNO. EJEMPLO DE FUNCIONES CON SUS ARGUMENTOS.

UNIDAD 6ESTRUCTURAS BASICAS. DEFINICION DE PROGRAMA PROPIO.ESTRUCTURA SECUENCIAL: DEFINICION, APLICACIÓN.ESTRUCTURAS SELECTIVAS: DE ALTERNATIVA SIMPLE (CONDICIONAL IF THEN), (IF THEN ELSE) Y MULTIPLE (CASE).ESTRUCTURAS ITERATIVASDO WHILE REPEAT UNTILFOR NEXTESTRUCTURAS ESPECIALES (GO TO)

UNIDAD 7SISTEMA DE DOTOSLOS DATOS: MANIPULACION DE LOS DATOS. ESTRUCTURA DE DATOS.CLACIFICACION DE LAS ESTRUCTURAS DE DATOS: VECTORES, MATRICESLISTAS: LISTAS LINEALES. INSERCION DE UN ELEMENTO. ALMACENAMIENTO DE UN ELEMENTO. PILAS Y COLAS: INSERCION Y ELIMINACION DE UN ELEMENTO. ALGORITMOS. GRAFICOS.

BIBLIOGRAFIA

Luis joyanes Aguilar Metodología de la programación de Ed/Mc Graw Hill 1995. Edward yourdon: análisis estructurado maderno de Ed Prentice Hall 1993. Apuntes de cátedra.

Evaluación

De acuerdo a la resolución 1434/04

El alumno deberá cumplimentar los siguientes requisitos para aprobar la cursada: 80% de asistencia como mínimo de clases dictadas. Por razones de salud y

laborales debidamente justificadas el porcentaje disminuye a 70%. Deberá recibir 2 informes evaluativos cuatrimestrales, el primero en la primera

quincena de julio, y el segundo en la primera quincena de noviembre. Ambos informes para estar aprobados deberán tener como mínimo la nota de

4 (cuatro) puntos.Los informes serán el resultado de pruebas escritas, trabajos de investigación, prácticas de laboratorios, exposiciones, etc. Los criterios de evaluación habrán de tener en cuenta tanto la calidad de producción del alumno en lo conceptual, lo procedimental, su asistencia y la participación en clase. El alumno que desaprobare o este ausente debidamente justificado un

cuatrimestre, podrá recuperar por única ves en las dos semanas posteriores a la finalización de la cursada. La fecha la fijara la dirección.

El alumno que desapruebe o este ausente en los dos cuatrimestres deberá recruzar la materia.

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Evaluación con acreditación para examen final:Para poder dar el examen final deberá aprobar la cursada.

ALGUNOS CONCEPTOS SISTEMICOS

SISTEMA

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Hablamos mucho acerca de sistemas, o al menos empleamos con gran frecuencia la palabra “sistema”.Solemos referirnos a sistemas políticos o filosóficos, al sistema nervioso, a un sistema de aire acondicionado o de calefacción, a sistemas deductivos , sistemas de producción, distribución o ventas, a sistemas para aprender dactilografía o corte y confección en los últimos tiempos, claro esta, se oyen muchas menciones acerca de los sistemas informáticos o de computación .Tal parece que vivimos rodeados de sistemas.Semejante afirmación es cierta, pero peca de timidez. No solo vivimos rodeados de sistemas: También formamos parte de sistemas, y además nosotros mismos somos un sistema, integrados a nuestra vez por multitud de subsistemas mayores en relación con estos. La palabra sistema, que tanto tiene que ver con nosotros y con lo que nos rodea, esta lejos de representar un concepto nuevo, introducido por la cibernética o la T.G.S.: lo que si es nuevo es la importancia que se asigna a esta idea como herramienta para interpretar la realidad, el análisis de las relaciones que forman las cosas de un sistema, del orden que preside esas relaciones y del vinculo entre cada sistema y el resto del universo.Este vinculo y esta diferencia entre lo viejo y lo nuevo acerca de los sistemas-conviene que aclaremos esto ahora-ha llevado a acuñar un neologismo.Todo lo perteneciente o relativo a un sistema, en la concepcion clásica, se llama sistemático (decimos que es sistemático lo que sigue un sistema o se ajusta a el, como cualquier actividad escrupulosamente metódica o regida por principios); pero para designar lo relativo al moderno enfoque de la Teoría general de sistemas se usa el adjetivo “sistémico”: hablamos así de conceptos sistémicos, de análisis sistémico de la realidad, de enfoque sistémicos de los problemas.Comencemos, pues, nuestros estudios sistémicos para indagar sobre el concepto mismo de sistema.Por lo pronto, un sistema es un conjunto de elementos (seguir llamándolos cosas podría traer algunas dificultades clasificatorias). Estos elementos pueden ser de muy diversas clases: proposiciones (como en un sistema filosófico), objetos (como en una maquina), seres humanos (como en una familia) elementos combinados de cada una de dichas clases (como en un sistema industrial) o animales, vegetales y minerales en general (como en el sistema ecológico).Claro esta que no cualquier conjunto o colección de elementos (como la Biblia junto al calefón que imaginaba Dicepolo) es un sistema: se requiere que tales elementos estén relacionados entre si de tal modo que el conjunto funcione organizadamente como un todo.Una definición que, con sus más y sus menos, puede satisfacer nuestras necesidades es la que proponemos aquí: un sistema es una unidad de interacción con otras o dentro de la cual se distinguen elementos en interacción.No todos los aspectos implícitos en esta definición pueden explicarse ahora: los advertimos a medida que avancemos en el estudio de sistemas.Pero uno, muy importante, merece ser analizado en este momento.Distinguir un conjunto de elementos de otro conjunto de elementos es materia de decisión antes que de observación, ya que cualquier elemento puede pertenecer a infinitos conjuntos, según se nos ocurra imaginar estos. Es mas: distinguir un elemento de otro elemento (aun cuando se trate –para hacerlo fácil-de objetos materiales) también es materia de decisión (personal, convencional o tradicionalmente aceptada): somos nosotros quienes subdividimos la realidad en segmentos que individualizamos y eventualmente nombramos en función de nuestros intereses, de nuestros temores, de nuestra historia o de nuestro mero capricho.Por esto definimos sistemas como una unidad: esta palabra es poco comprometida. Si queremos pensar en las unidades como cosas –que –están-allí, santo y bueno. Si preferimos afirmar (como lo hacemos mas arriba) que cada unidad depende de una decisión individualizadora, tanto da. La palabreja no prejuzga acerca de la posición

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filosófica de la que se parte, y sirve a tirios y troyanos.Lo mismo achure con el verbo “distinguir”: puede ser que distingamos las cosas porque son distintas o que elles sean distintas porque las distinguimos. Cada cual con su idea, y todos en el estudio de los sistemas, que no es una filosofía sino un método.De un modo parecido debe interpretarse la palabra “interacción “, ya sea como una acción efectiva, ya sea como una disposición a la acción. Después de todo, cuando decimos que Carlos y David están en contacto epistolar (lo que implica la idea de comunicación interactiva) no queremos afirmar que ambos se escriben cartas veinticuatro horas por día, sino que están dispuestos a escribirse, tienen la posibilidad de hacerlo y de hecho lo hacen cuando les parece conveniente.Con todo lo dicho no hemos resuelto la controversia acerca del concepto de sistema (ni mucho menos), pero disponer de un punto de apoyo para ir más allá. Consideremos, pues, las distintas clasificaciones que suelen trazarse para distinguir unos sistemas de otros.

SISTEMAS ABIERTOS Y SISTEMAS CERRADOS

Quedamos en que unos de los motivos que pueden llevarnos a individualizar un segmento de la realidad como sistema es el deseo de analizar su interacción con otros segmentos. Esta interacción del sistema con el medio que lo rodea (llamado entorno) consiste en un ir y venir de energía (entendámonos: materia, de energía o de información, o de cualquier combinación de las tres).Un automóvil (el sistema automóvil)recibe energía cuando se le llena el tanque, materia cuando suben pasajeros o se carga el baúl e información proveniente de el manejo o de su conductor ; y entrega materia cuando se bajan los pasajeros o se descarga el baúl, así como por el caño de escapes; energía mediante el movimiento de las ruedas otros mecanismos(como el limpiaparabrisas) o el calor despedido por el motor, e información mediante los indicadores de su tablero y las luces de posición y de giro.En este sentido, el automóvil es un sistema abierto.En el mismo sentido, un sistema cerrado es el que no intercambia con su entorno materia, energía ni información (y, para hablar con mayor rigor, carece de entorno, ya que lo exterior al sistema solo se llama entorno por su relación con este).Los sistemas “reales” (es decir, aquellos sectores de la realidad que nos tomamos el trabajo de analizar sistémica mente) son abiertos, pero no completamente: o cerrados. Pero selectivamente. De echo, son sistemas abiertos-cerrados: reciben influencia del resto del universo, pero solo a través de ciertas vías especificas llamadas entradas, y ejercen influencia sobre el resto del universo, pero solo a través de ciertas vías especificas llamadas salivasen el ejemplo del automóvil, la boca del tanque de combustible es una entrada, las ruedas y el caño de escape son salidas y las puertas y la tapa del baúl son tanto entradas como salidas. Los indicadores del tablero son salidas: el volante y la palanca de cambio, entradas.Por las entradas el sistema recibe sus ingresos (imputs) de materia, energía o información. Por las salidas emite sus egresos (outputs) de los mismos elementos. El resto del sistema opone cierta resistencia a ingresos y egresos: tal es la noción de frontera entre sistema y entorno (por ejemplo, la chapa que recubre la carrocería del automóvil).

GRAFICO

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SISTEMA Y ENTORNO

SISTEMAS ESTATICOS Y DINAMICOS

Solemos llamar estático a lo que esta quieto, y dinámico a lo que se mueve. Como el universo real se mueve y evoluciona constantemente, un sistema estático solo puede concebirse en el plano de lo abstracto.En efecto, llamamos sistemas estáticos a un conjunto de enunciados que poseen entre si ciertas relaciones lógicas. Una clase de sistemas estáticos particular mente importante para la ciencia es la de los sistemas axiomáticos, en los cuales, a partir de determinadas proposiciones admitidas de antemano, llamadas axiomas. Se infieren lógicamente otras proposiciones, llamadas teoremas. En épocas modernas se han desarrollado los sistemas deductivos formales, en los que la estructura lógica se ha desligado del contenido por medio de uso de símbolos arbitrarios, con lo que los sistemas adquieren un alto grado de abstracción.Todos los sistemas que hemos mencionado aquí se componen de un conjunto de enunciados vinculados entre si por ciertas reglas (la exactitud y la precisión de estos vínculos se han incrementado notablemente a partir del desarrollo de la lógica moderna y de la creación de sistemas abstractos).Como se trata de conjuntos de enunciados que responden a ciertas reglas de agrupación, estos sistemas son atemporales. Esto no significa que hayamos de ser indiferentes a la época en que se construyen, ni que su elaboración no responda a las necesidades, creencias, prejuicios o condicionamientos del momento histórico en que aparecen. Como obra humana tienen un principio y pueden ser abandonados, rechazados u olvidados, pero como sistemas tienen algo de eterno, de ajeno al tiempo. Los enunciados de la geometría o de la lógica no están referidos a un momento determinado: los ángulos interiores de un triangulo equivalen a dos rectos en cualquier tiempo y lugar en que se utilice la geometría de Euclides, y esta geometría puede usarse en cualquier tiempo y en cualquier lugar (que convenga hacerlo es harina de otro costal).Los sistemas dinámicos, por su parte, tienen mayor relación con lo concreto. No solo pueden estar compuestos por enunciados, sino también por objetos, seres humanos o mezclas de cualquier tipo. Incluyen mecanismos de movimiento, cambio o evolución, y se hallan por lo tanto sujetos al tiempo: son temporales. La mecánica celeste es un sistema basado en el movimiento relativo de los cuerpos que componen el universo, un animal existe gracias a la efectiva interacción de sus órganos, y esta existencia

SISTEMA

ENTORNO

ENTRADA SALIDA

INGRESO EGRESO

FRONTERA

FRONTERA

ENTORNO

ENTORNO

ENTORNO

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tiene un principio y un fin, la muerte. Un sistema político rige las relaciones dinámicas entre individuos y grupos, y también aparece en un momento histórico para ser destruido abandonado o reemplazado en otro, cuando sus posibilidades de autoconcervacion y defensa se han agotado. Una maquina de escribir es un conjunto organizado de piezas que interactúan cuando se las pone en funcionamiento, y su existencia ocupa también un espacio temporal.

SISTEMAS INTEGRADOS

Hemos examinado hasta aquí la noción de sistema y un par de clasificaciones entre las que suelen aplicarse a los sistemas. Sin embargo el interés central de la T.G.S y de la cibernética no gira en derredor de los sistemas cerrados ni de los sistemas estáticos, ni de cualquier clase de los sistemas dinámicos. Los sistemas más interesantes, los que constituyen el paradigma de la noción de los sistemas, son los sistemas integrados. Un sistema integrado es un caso especial de sistema dinámico, que pueden describirse como una identidad autónoma, estructurada y con funcionalidad propia para el cumplimiento de sus objetivos, con una frontera que la coloca en relación selectiva con un entorno específico y dotado de estabilidad dinámica dentro de una evolución irreversible.¿No se entiende, verdad? Claro que no. Pero saldremos fácilmente del paso si examinamos, una por una, las características mencionadas en la definición. Respiremos hondo y empecemos.

AUTONOMIA

Decimos abecés que una avión posee mayor autonomía de vuelo que otro. ¿Qué significa esto? Que la relación entre su potencia, su velocidad y su consumo es tal que le permite volar mas tiempo, o mayor distancia, sin necesidad de reabastecerse. Esto depende también, naturalmente, de su capacidad de almacenar combustible acumulado en el depósito del avión es la reserva del sistema-avión. Del mismo modo una empresa puede mantenerse cierto tiempo sin créditos, gracias a sus reservas financieras. Un ser humano puede subsistir cierto tiempo sin comer, gracias a sus reservas de proteínas, hidratos de carbono y otras sustancias necesarias para la vida (eventualmente acumuladas balo la forma grasa).Las reservas (también llamadas variedad) constituyen, pues, el medio por el que el sistema adquiere una relativa independencia del entorno: si en el entorno las condiciones no son propicias para el intercambio, el sistema puede reducir o aun suprimir temporalmente algunos aspectos de ese intercambio, o bien adaptarse a las condiciones imperantes en el exterior. En esto consiste la autonomía.Adaptarse: he aquí una idea que obliga a profundizar el concepto de variedad o reserva. Hasta ahora imaginábamos la reserva como un depósito lleno de combustible, de dinero, de sustancias químicas o de lo que fuere necesario para hacer funcionar el sistema. Pero seto no es todo: el sistema tiene también mecanismos mas útiles para hacer frente a las modificaciones (el termino técnico es variaciones) en los ingresos que recibe el entorno. Si hace frió neutro cuerpo genera mas calor; si es calor es excesivo, lo disipamos mediante transpiración y evaporación; si el aire que respiramos se hace menos rico en oxigeno (como en las zonas muy altas), luego de un periodo,

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de carencia (apuramiento) nuestra sangre se hace mas rica en glóbulos rojos y así absorbe mejor en oxigeno escaso.Si nos atacan, nos defendemos o huimos. Esta capacidad para reaccionar ante las variaciones del entorno se llama variabilidad: pero el ejercicio de la variabilidad requiere echar mano de la variedad o acumulación de recursos: salud, fuerza física, inteligencias como nuestra capacidad para utilizar la energía acumulada como reserva en nuestro cuerpo es inútil cuando hace dos meses que no comemos, el impulso de defendernos necesita el apoyo de nuestra fuerza física o de la inteligencia necesaria para hacerlo: huir eficazmente requiere la velocidad que hemos adquirido mediante algún entrenamiento: adaptarnos a la vida en Francia es mas fácil si hemos acumulado algún conocimiento del idioma francés, y así es en todo. Cuando mayor sea la variedad de un sistema (y cuando mejor sea su esquema de variabilidad que le permite utilizar esa variedad con eficacia), tanto mayor será la autonomía de ese sistema frente a la variaciones del entorno. Es conveniente en este punto que no nos perdamos en el destravalenguas de los conceptos relativos ala autonomía: variación es la modificación (o fluctuación) de las condiciones externas; variedad, las reservas con que cuenta los sistemas para hacer frente aquellas modificaciones; variabilidad, la capacidad del sistema para echar mano de aquellas reservas de un modo eficaz.Aclaremos esto con u ejemplo. Dos ejércitos se encuentran en plena batalla. Uno de ellos envía una columna que, inesperadamente, atacan al otro por retaguardia (variación). Si el otro ejercito no cuenta con tropas disponibles para hacer frente a este ataque, le falta variedad. Si las tiene, pero por incapacidad táctica de su jefe no logra ponerlas en acción, su variabilidad es insuficiente. En cualquiera de los dos casos es probable que pierda la batalla, y un ejército derrotado suele desaparecer como sistema. La constante batalla por la subsistencia del sistema se pierde cuando la variación es demasiado grande o demasiado prolongada en el tiempo: la variedad se agota, la variabilidad queda sin recursos y el sistema desaparece, muere, se transforma a caso en otro sistema o en parte de otro sistema.

EXTRUCTURA Y FUNCION:

Sabemos que los elementos que componen un sistema interactúan según ciertas relaciones. Estas relaciones configuran una organización, y para conservar y facilitar la organización hace falta una estructura. La estructura es el orden en que se haya distribuido los elementos del sistema. Así, en un animal los tejidos óseos son diferentes de los epiteliales, y se hayan agrupado de distintas maneras y en diferentes lugares. Una empresa industrial tendrá un sector de fabrica, otro de ventas y otro de administración, cada uno con sus propios órganos de dirección, y uno organigrama en cada sector, divididos en distintos niveles jerárquicos, se hallaran finalmente supeditado a la dirección general. Cada elemento del sistema se halla situado en la estructura de acuerdo con la función que le compete; esto es, con el tipo de actividad que es propia de ese elemento en relación con los demás. Estructura y función son concepto que a menudo se interpretan como antitéticos. ¿Que es más importante: la estructura o la función? ¿Es la estructura la que determina la función, o la función incide en el diseño de la estructura? Para T.G.S esta dicotomía está vieja e inútil como preguntarse si fue antes el huevo o la gallina. Algunas disciplinas la han superado: En las ciencias biológicas conviven armónicamente la anatomía (que estudia estructuras) y la fisiología (que examina funciones) .Pero en las ciencias sociales la polémica ha sido particularmente extensa. Y en antropología se ponen aun las escuelas estructuralistas y funcionalistas.

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Desde el punto de vista sistemático carece de utilidad plantear preeminencias semejantes. Estructuras y funciones son dos enfoques complementarios de una misma realidad, y ninguno describe acabadamente, por si solo, el sistema. Los elementos ocupan un lugar determinado dentro de la estructura y se distinguen unos de otros por su función. Sin estructura no habría función, y sin función la estructura desaparecería (junto con el sistema). La diferencia reside en gran medida en la óptica desde la que nos dispongamos a apreciar el sistema: un enfoque diacrónico pone de resalto la función, en tanto otro sincrónico solo permite ver la estructura.Por parte, si lo que nos lleva a ensanchar la diferencia entre estructura y función es el carácter estático de la primera y la condición dinámica de la segunda, hemos de tener en cuenta que esta distinción es apenas relativa: una estructura es un proceso lento, cuya apreciación estática depende de nuestra escala temporal. Un ejemplo al paso: nada hay más inmóvil (inmueble, dicen los abogados) que la tierra “tierra firme”, repiten, con cierta redundancia, los marinos. Pero los continentes flotan como placa sobre un mar de roca fundido y se mueven unos respectos de los otros, algunos centímetros por siglo. Para la apreciación humana (que, fiel a aquello de que “el hombre es la medida de todas las cosas” aprecia el tiempo por comparación con la vida del homo sapiens), este movimiento es prácticamente imperceptible y, por lo tanto, desapreciadle. Pero ¿Cómo lo vería un ser capaz de vivir decenas de miles de millones de años? Y una mariposa, que vive solo un dia, ¿Cómo podría concebir la evolución de un hombre desde el nacimiento hasta la muerte? Toda estructura, apreciada con suficiente perspectiva temporal, es un proceso de cambio y transformación. Todo proceso, apreciado en un lapso suficientemente breve, es una estructura.Aclarado este punto, examinaremos la estructura de un sistema. Veremos que los distintos subsistemas que lo componen están relacionados entre si de diversas maneras. Algunas de esas maneras son simétricas(los subsistemas A y B se influyen recíprocamente), y otras son asimétricas (el sistema A influye en el B, pero no a la inversa).Estas relaciones asimétricas determinan jerarquías dentro del sistema: decimos que un subsistema A es superior al B (que llamamos inferior en relación con el primero) cuando A determina asimétricamente la conducta o función de B. En todo sistema, tratase de un organismo, de una empresa, de la sociedad entera, existen subsistemas de control, cuya función consiste en determinar las conductas o funciones de los subsistemas de nivel inferior.

FINALIDAD

Un sistema tiende a cumplir sus objetivos. Esta característica introduce la noción de finalidad, que puede hacer enarcar las cejas a más de uno. En efecto, a primera vista parece que afirmáramos que un sistema fija o persigue conscientemente sus propios objetivos. Si tal afirmación es aceptable para muchos (no para todos) cuando se trata de sistemas humanos, lo es menos cuando hablamos de una ameba o del sistema solar; y el tema puede suscitar reflexiones filosóficas, metafísicas y hasta éticas.No es preciso, sin embargo, que nos sumerjamos en tales honduras, ya que una cosa es finalidad y otra intencionalidad. La intencionalidad, propia de los sistemas humanos, es una propiedad declarada por el sistema y requiere cierto grado de autoconciencia y capacidad volitiva. La finalidad es simplemente una propiedad rebelada por el comportamiento efectivo del sistema, por lo que se la ha definido como el “objetivo o meta que el sistema parece perseguir, pese a las modificaciones de su entorno”. En otras palabras, cuando vemos que un sistema reacciona a lo largo del tiempo frente a muy diversas variaciones del entorno de modo tal que cierta función o cierto grupo de funciones se mantiene incólume, podemos identificar (al menos provisionalmente) a dicha función o dicho grupo de funciones como finalidad del sistema, ya que el sistema

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se comporta en la practica como si, en la hipótesis de ser conciente y racional, persiguiera deliberadamente ese objetivo por encima de los demás.Para la mayoría de los sistemas vivientes puede decirse que su finalidad es perpetuar la especie, y esta finalidad determina las funciones de los subsistemas, tales como el aparato digestivo, el sistema nervioso, etc.Cuando se trata de sistemas o subsistemas sociales la finalidad es mas difícil de identificar, no solo porque cuando mayor es un sistema tanto mas reducido es, en relación con el, el ámbito espacial y temporal en el que puede examinarse su comportamiento, sino también porque los sistemas y subsistemas sociales suelen hacer explicita la que consideran su finalidad, y en este punto. Aun con buena fe, finalidad e intencionalidad no siempre coinciden. La historia esta repleta de organizaciones sociales que, creyendo perseguir un objetivo, colaboran eficazmente para lograr otro muy distinto.

FRONTERA

En el párrafo 5.4.2 introdujimos la noción de frontera. La frontera de un sistema determina la relación adentro-afuera; esto es, permite establecer, entre todas las cosas del universo, cuales serán consideradas elementos del sistema y cuales quedaran excluidas de tal privilegio. Sin una frontera el sistema será indiscernible de su entorno, y en muchos casos depende de decisiones por lo menos lingüísticas y casi siempre pragmáticas. Así, la frontera de un Estado (el limite geográfico) se extiende hasta abarcar las embajadas que ese estado posee en países extranjeros, que (hasta cierto punto) se considera parte del territorio nacional.Pero tampoco hay una respuesta univoca a preguntas aparentemente sencillas, como “¿Cuál es la frontera de un ser humano?”. Sin duda la piel funciona como frontera; pero ¿la frontera estará dada por la línea imaginaria trazable entre los dientes de arriba y de abajo? ¿Y si tomamos en cuenta los ingresos y los egresos?Respecto de los ingresos, puede decirse que algo (un aliento, por ejemplo) ha transpuesto la frontera del organismo cuando empieza a ser asimilado en el estomago. ¿Deberemos, entonces, decir que la frontera del organismo es la pared estomacal? En este punto como en otros no hay respuesta verdadera: la constitución del sistema depende del observador y de las decisiones metodologicas que este adopte para mejor perseguir sus propios fines.

INGRESO, PROCESO, EGRESO

La frontera de un sistema (concepto que incluye las entradas y salidas a las que nos hemos referido en el párrafo 5.4.2.) es selectiva. Esto significa que no cualquier elemento puede ingresar al sistema o salir de el (es decir, convertirse en ingreso o egreso).Respecto de un sistema, los objetivos capaces de ingresar o egresar pueden clasificarse en relevantes o irrelevantes. Son relevantes aquellos cuyo ingreso o egreso produce alguna modificación en el sistema, como la población en un Estado o las mercaderías en una empresa. Son irrelevantes aquellos que, aunque transpongan la frontera, no inciden en el funcionamiento del sistema (una bandada de golondrinas que atraviesa los limites de un país, el polvo atmosférico que se inhala con el aire al respirar).

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A su ves los objetos relevantes pueden ser beneficiosos, si se tratan de elementos que hacen crecer el sistema o lo estabilizan, como (dentro de ciertas proporciones) la inmigración en un estado poco poblado y en expansión o el alimento en un ser biológico, o perjudiciales si tienden a alejar al sistema del punto de equilibrio o hacerlo desaparecer como sistema, tales como una invasión o un veneno.Si el sistema tiene una finalidad, esta finalidad esta necesariamente relacionada con los ingresos y egresos; o, más concretamente, con el proceso que en su interior sufren los ingresos hasta transformarse en egresos: si el egreso fuera idéntico al egreso el sistema carecería de finalidad, ya que su existencia no traería cambio alguno en el mundo. Un motor transforma energía en movimiento; una vaca transforma hierbas y agua en carne, cuero, estiércol,…mas vacas. Una universidad transforma bachilleres en graduados, en los que distribuye información que absorbe del entorno. Todo sistema procesa materia, energía o información para devolverlas en otra forma o en otro lugar. Los pasos de esta transformación son diferentes para cada tipo de ingresos y para cada tipo de sistema, que los procesa en forma diferente.Por semejanzas con los conceptos de las ciencias biológicas, suelen llamarse anabolismo a la recepción de elementos provenientes del entorno, metabolismo al proceso de transformación y aprovechamiento que ejerce el sistema sobre los ingresos para asegurar el crecimiento y el mantenimiento propios y catabolismo a la descomposición en el sistema de elementos complejos (con liberación de energía, de trabajo y de desechos) y su expulsión hacia el entorno.

ENTORNO

Al tratar sobre los sistemas en general (párrafo 5.4.2.) nos hemos aproximado a la noción de entorno (que hemos usado de allí en adelante) describiendo a este como el medio que rodea al sistema.En efecto, ningún sistema que no sea cerrado (y los sistemas cerrados no lo son) funciona en el vació, sino en constante relación con el entorno. El entorno, a su vez, suele ser un sistema más amplio, que recibe entonces el nombre de meta sistema respecto del sistema que contiene. El hombre por ejemplo, se halla rodeado por otros hombres y todos forman parte del metasistema social. El entorno del sistema social incluye a animales, plantas y demás elementos de la naturaleza, los que a su vez forman el sistema ecológico, cada sistema mayor es un metasistema respecto del menor. Cada sistema menor es un subsistema respecto del mayor si cumple dentro de el una función.Pero ¿Cómo distinguir el sistema del entorno? Recordemos aquí lo dicho en el párrafo 5.4.1.: la identificación de un sistema depende de una decisión individualizadora, fundada a su vez en razones prácticas. Pues bien, la distinción entre sistema y entorno (es decir, el trazado de la frontera) depende de la misma decisión. Claro esta que hay decisiones mas razonables que otras, en el sentido que nos ayudan a examinar la realidad de un modo mas sencillo y mas útil para nuestros fines.El sistema y el entorno se definen, pues, recíprocamente, dado que los ingresos del sistema son egresos del entorno y viceversa.Examinamos el funcionamiento del intercambio sistema-entorno en un ejemplo simplificado. Un motor de automóvil (ver grafico 5.4) recibe del entorno nafta, agua, aceite y electricidad. Procesa estos ingresos en su interior y los transforma en egresos: trabajo (movimiento), electricidad (alternador), calor (que se disipa en la atmósfera), vapor y gases (por medio del escape, y también destinados a disiparse en la atmósfera) e información (si tiene un cuentavueltas).Naturalmente, un ingreso diferente del especifico (agua en el tanque de nafta, por ejemplo) no producirá el resultado esperado. Sin embargo, la cantidad de los ingresos puede sufrir variaciones siempre que esta se situé dentro de determinados valores de

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tolerancia (como algunos aprovechados dueños de estaciones de servicio saben, puede haber una mínima cantidad de agua en la nafta).Un motor es un sistema destinado a transformar materia-energía en trabajo mecánico (en el caso de un automóvil, el trabajo producido por el subsistema motor se comunica a las ruedas para mover el sistema-vehículo. Pero todo el proceso de este tipo genera subproductos (calor, gases, vapor). Por medio del alternador, el motor genera electricidad, que sirve para recargar la batería (subsistema de almacenamiento de energía), y de allí va otra ves al motor, con lo que se cierra un circulo de realimentación. Pero esta es otra historia, a la que llegaremos pronto.

GRAFICO 5.4EL MOTOR DEL AUTOMOVIL

Consideremos ahora el automóvil entro como sistema: respecto de el, el individuo que lo maneja forma parte del entorno (una parte muy importante, pues le proporciona todos sus ingresos, incluida la información contenida en el manejo mismo). Pero ¿Por qué no imaginar un sistema que incluya al hombre? Será un sistema hombre-maquina, con un grado de autonomía mucho mayor. Supongamos para simplificar, que se trata de un taxi. El trabajo que egresa del sistema (transporte) es vendido a los pasajeros (entorno), y con el producto de esa venta el subsistema-hombre compra los ingresos necesarios para la subsistencia y el funcionamiento de ambos subsistemas (alimentos, abrigo, nafta, aceite).

GRAFICO 5.5.

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SISTEMAMOTOR

NAFTA ACEITE AGUA ELECTRICIDAD

TRABAJO INFORMACION VAPOR, GASES CALOR

ENTORNO

ENTORNO


EL SISTEMA TAXI

La figura muestra un modelo simplificado del sistema hombre-maquina en que consiste un taxi con su conductor. El rectángulo central representa la combinación de los dos subsistemas, relacionados recíprocamente (flecha interna de dos puntas) mediante intercambio de información, materia y energía: el hombre proporciona manejo y recibe los datos del tablero; se encarga de introducir combustible y otros insumos y sirve de intermediario para la venta del trabajo producido por la maquina.El sistema produce calor. Vapor y gases, que se disipan en el entorno.También entrega el entorno información (luces de giro, por ejemplo). El trabajo llega al entorno para convertirse en dinero, y parte del dinero es convertido a su ves en insumos para el subsistema maquina (nafta, aceite, agua) y para el subsistema hombre (alimento, abrigo).En este esquema no figura ya la electricidad (ver grafico 5.4.), porque ella es producida y consumida dentro del subsistema maquina: no es ingreso ni egreso del sistema (salvo por la provisión de batería o lo necesario para servir de soporte a la información que egresa) sino de los subsistemas internos de subsistema maquina (motor, alternador, batería).

EQUILIBRIO DINAMICO

“nadie se baña dos veces en el mismo rió”, dijo una vez Heráclito. No quería decir con esto que sus coetáneos fuesen limpios y empedernidos turistas o sedentarios pringosos: aludía al perpetuo devenir de la naturaleza. Y, en efecto, un rió corre y se

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pierde en el mar, de modo que las moléculas de agua que lo componen se renuevan constantemente.Desde luego, la famosa frase de aquel remoto pensador es, Vista con ojos contemporáneos, poco más que una licencia poético-filosófico. El criterio común de uso de la palabra “mismo” no incluye, cuando se aplica a un rió, la exigencia de que las moléculas que lo componen sean idénticas en cada observación. El rió permanece “idéntico” (para nuestra manera de nombrarlo y hablar de el) aunque su agua fluya, aunque su nivel varié, e incluso, aunque su cause sufra alguna modificación. En otras palabras, el rió se extiende en el tiempo a pesar de sus fluctuaciones (y, en parte, gracias a estas).Esto no es extraño. El rió es un sistema (o puede ser examinado como tal), y los sistemas se mantienen con una forma peculiar de equilibrio. Cuando lo pierden, desaparecen: mueren, dejan de existir como sistema ¿Qué equilibrio es este? Ahora lo veremos.Imaginemos una esfera apoyada sobre una superficie cóncava. La esfera se alojara en el punto mas bajo de la superficie y, si la movemos un poco, tendera volver al mismo sitio. Los físicos llaman a esto equilibrio estable.Supongamos ahora que la superficie es perfectamente plana y horizontal.La esfera se quedara quieta en cualquier punto en que la coloquemos, y si la movemos permanecerá donde nuestro movimiento cese. Este es el equilibrio indiferente. ¿Y si la superficie donde apoyamos la esfera es convexa? Hacer que la esfera quede quieta será tan difícil como el legendario experimento del huevo de Colon.Pero admitamos que, con paciencia y precisión infinitas, logramos que permanezca en el punto mas alto de la protuberancia: es claro que el menor movimiento, la mas leve trepidación hará que se desplace, caiga hacia un costado y ya no vuelva por si sola al lugar donde la habíamos colocado. Se trata aquí del equilibrio inestable.Estas tres especies de equilibrio pertenecen a un mismo género: el equilibrio estático, ya que en todos los casos mencionados se produce una equiparación de fuerzas que torna inmóvil al objeto. Esta inmovilidad es, por cierto, mucho más precaria en el equilibrio inestable, pero existe en un momento dado y mientras no cambien las condiciones: consiste en la inmovilidad del objeto y, en ocasiones, depende de tal inmovilidad (como en el caso del equilibrio inestable).Pero los sistemas tienen otro tipo de equilibrio: un equilibrio que depende del movimiento, y por eso se llama dinámico.

GRAFICO 5.6EQUILIBRIO

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Pensemos en un individuo que esta inflando un globo. A medida que él sopla, el globo se hincha por la presión del aire contenida en su interior. En cada momento en cada soplido, el globo se haya en equilibrio estático: la presión interior se compensa exactamente con la resistencia ejercida en sentido contrario por la goma.Pero supongamos ahora que en el globo hay un diminuto orificio; debidamente reforzado en sus bordes para que el globo no estalle. Por ese agujero saldrá aire a presión. Y, en el mismo momento, nuestro amigo sigue soplando como si tal cosa. Si el aire que entra es más que el que sale el globo seguirá hinchándose y acabara por explotar cuando se agote la resistencia de la goma. Si es menor, el globo disminuirá su tamaño hasta perder toda la presión interna. Pero si la corriente de entrada y de salida son equivalentes, el globo permanecerá inflado y conservara indefinidamente su tamaño. Esta compensación de los cambios, es la armonía de las modificaciones, esta permanencia de estructura y funciones en medio del flujo de movimientos es el equilibrio dinámico.Pero es preciso recordar aquí que el globo puede fluctuar dentro de ciertos límites sin desinflarse ni estallar: mientras nuestro amigo tome aire para seguir soplando el globo se contrae, y esta contracción es tal vez compensada luego con un soplido mas fuerte. Algo semejante ocurre con el río, cuyo caudal puede aumentar o disminuir, también dentro de ciertos límites, sin que el río desaparezca por inundación ni por desecamiento. Estas fluctuaciones, o variaciones en torno al punto ideal del equilibrio, se consideran normales dentro de la vida (o incluso dentro de la “salud”) de un sistema.Sin embargo, existe siempre un margen para esta saludable fluctuación. A cierta distancia por debajo del punto ideal de equilibrio aparecen los puntos críticos, mas allá de los cuales el equilibrio se pierde. Así, un organismo puede hallarse en equilibrio con su entorno en una determinada banda de valores de temperatura, y tener reservas y variabilidad para soportar bastante bien las fluctuaciones dentro de esa banda; pero si el frío es excesivo se congela y muere, así como el excesivo calor (dentro de una cacerola) convierte a un crustáceo vivo y coleando en una apetitosa langosta a la termidor, resto de un ex sistema viviente que se incorpora al sistema (aun viviente) de cada comensal.

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Grafico 5.7Fluctuación

Se representa aquí la fluctuación de un sistema en torno a su mediana de equilibrio, dentro y fuera de la zona de regulación económica, hasta la pérdida del equilibrio dinámico. Conviene aclarar que, como en todo modelo, se trata de una representación muy significada. Las líneas de puntos críticos no son necesariamente precisas ni rectilíneas, sino zonas en las que aumenta considerablemente la probabilidad de la perdida del equilibrio. A la vez, el limite entre la zona de regulación económica y la zona de regulación costosa es mas o menos arbitrario, ya que el mayor o menor costo de la regulación, y lo que pueda entenderse como uso extraordinario de reserva es cuestión de grado.Pero sin llegar a tales extremos (o antes de llegar a ellos), el sistema en equilibrio se halla sujeto a distintos grados de exigencia para el mantenimiento de ese equilibrio. En efecto, cada fluctuación requiere cierto gasto de energía para volver a acercarse al punto ideal de equilibrio; y, transpuesto este, un nuevo gasto para producir la nueva inflexión de la curva y acercarse otra vez a él. Dentro de ciertos limites, estos gastos de energía son normales y corresponden a lo que podría denominarse zona de regulación económica (ver grafico 5.6).

Retroalimentación

El equilibrio de un sistema es, según acabamos de ver, un equilibrio de flujos: en cada uno de los elementos del sistema, como en el sistema mismo, los ingresos deben hallarse en cierta relación de equivalencia con los egresos; y, auque pueden admitirse altibajos momentáneos, estos no han de sobrepasar, en magnitud ni en duración, ciertos márgenes críticos.Sin embargo, pocos sistemas subsistirían si el cumplimiento de tal requisito hubiese de quedar librado exclusivamente al azar de las variaciones del entorno o a un funcionamiento más o menos errático del propio sistema. Cada sistema destinado a perdurar contiene cierta capacidad (incluida en su esquema de variabilidad) para regular sus ingresos a partir de sus egresos o sus egresos a partir de sus ingresos.

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Para examinar este tema con mayor claridad, propondremos dos experimentos, con la aclaración de que deben ser tomados como meros recursos pedagógicos y que su práctica real queda bajo la absoluta responsabilidad del lector.Supóngase que una tarde de primavera vamos a una joven atractiva. Nos acercamos y le decimos un piropo. Ella nos mira y sonríe (esta bien, es solo una suposición; continuemos). El resultado de nuestra actuación es percibido por nosotros como un aliciente para ir más allá. Le proponemos ir a tomar un café. Acepta: nuevo estimulo. Así, los acontecimientos se desencadenan con mayor intensidad ante cada resultado… y ya nada vuelve a ser como antes.Imaginemos, en cambio, que nos cruzamos con un señor de anchas espaldas que no nos inspira para nuestro segundo experimento. Le decimos claramente que jamás vimos un individuo tan ridículo como el y, para no dejar dudas de nuestra actitud, le propinamos un puntapié en la rodilla (téngase en cuenta que el es mucho mas corpulento que nosotros). El resultado de nuestra acción –al revés que en el caso precedente- nos disuade en persistir en la actitud agresiva que habíamos adoptado.En ambos ejemplos observamos como un sistema (nuestro sistema) utiliza los datos obtenidos de sus egresos para reingresarlos bajo la formula de estímulos, es decir, realimentarse: estímulos positivos en el primer caso y negativos en el segundo. Este fenómeno se llama realimentación o retroalimentación, y puede ser positivo o negativo.Existe retroalimentación positiva cuando, en un sistema, la información sobre el resultado de una acción genera estímulos en el mismo sentido de la acción original. Con este tipo de realimentación el sistema se aleja cada vez más del punto de estabilidad y, si el espiral no se detiene de algún modo, puede desaparecer. En el ejemplo del primer experimento, nuestra estabilidad afectiva se ve gravemente afectada y acaso, con motivo de las acciones emprendidas para restablecer el equilibrio, nuestro “subsistema Don-Juan” puede verse alcanzado por la entropía y aniquilarse en el mas probable estado matrimonial. Pero una interpretación tal vez menos polémica puede alcanzarse con un ejemplo económico.En efecto, todos conocemos y hemos sufrido en carne propia los mecanismos de la inflación. El alza de precios genera el reclamo de mayores salarios; el alza de salarios provoca un aumento de demanda que a su vez hace subir los precios, y así sucesivamente. Esta sucesión de realimentaciones positivas termina por poner en peligro la existencia misma del sistema económico.

Grafico 5.8

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Realimentación positiva

Hay en cambio retroalimentación negativa cuando la información sobre el resultado de una acción genera estímulos en el sentido inverso al de la acción original, con lo que se tiende a reducir a cero el efecto de los cambios. Esta forma de retroalimentación contrarresta los desplazamientos de cada magnitud del sistema, con lo que mantiene los valores cerca del punto ideal de equilibrio dinámico.En el ejemplo del grandote, la reacción defensiva de este nos quito las ganas de seguir peleando: esto es, nuestra apreciación del resultado de nuestra acción se reintrodujo en nuestro sistema para inhibir cualquier estimulo agresivo que pudiera

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LÍMITE DE LA ESTABILIDAD DINÁMICA

ACCIÓN

ACCIÓN

ESTÍMULO

ESTÍMULO

ACCIÓN


llevarnos a un peligro mayor. Con algunos machucones, nuestra vida gano en prudencia y en seguridad.

Grafico 5.9Realimentación negativa

Retroacción y regulación

La retroalimentación negativa es, pues, la llave del equilibrio y constituye uno de los conceptos mas importantes de la cibernética. Para abreviar, la llamaremos en adelante retroacción.En el ejemplo del grandote el mecanismo psicológico de retroacción quedaba oscurecido por la violencia con que el entorno nos hacia percibir los resultados de nuestra acción. Un ejemplo mejor – un ejemplo clásico, en verdad- se halla a nuestro alcance, precisamente sobre el inodoro de nuestro baño. Cuando se aprieta el botón (o se baja la palanca, o se tira la cadena), el agua contenida en el deposito se descarga. Pero hay un flotador apoyado sobre la superficie del agua. Cuando el nivel del agua desciende, el flotador desciende también y, por un juego de palancas, abre la válvula de entrada. El agua entra en el depósito y el nivel vuelve a subir, hasta que la

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ACCIONES

FLUCTUACIÓN

ESTÍMULOS

LÍMITE DE LA ESTABILIDAD DINÁMICA


misma palanca actúa en sentido inverso y termina por serrar la válvula. Con esto, el mecanismo queda listo para un nuevo uso. Como puede apreciarse, cada movimiento del nivel del agua provoca una acción de sentido contrario: el vaciamiento del depósito provoca su llenado y el llenado del depósito se autodetiene. Gracias a este mecanismo de retracción, el sistema-deposito fluctúa dentro de ciertos límites mínimo y máximo y su función perdura en el tiempo.

Grafico 5.10Retroacción y regulación

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.

--------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------

I) El depósito se vacía

---------------------------------------------

---------------

------------------- ------------------------------------------------------------ -------------------------------------

II) El depósito,vacío, empieza

a llenarse

------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------III) El depósito, yalleno, queda listo

para otro uso.--------

------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------ ---------

REGULACIÓN

REGULACIÓN

REGULACIÓN

.

.


¿Otro ejemplo? La heladera. El motocompresor, al funcionar, hace bajar la temperatura interna del gabinete. Este descenso es registrado por el termostato y, al llegar a cierto punto critico, provoca la desconexión del motor. La temperatura, entonces, vuelve a subir, pero al llegar al punto crítico superior el termostato lo advierte y pone otra vez a funcionar al motocompresor. De este modo la temperatura de los alimentos a conservar se mantiene aproximadamente constante, en equilibrio dinámico.En los ejemplos que hemos examinado, por cierto, aparece algún aparatito (algún subsistema) que se encarga específicamente de mantener el equilibrio dinámico: el flotador con su palanca, el termostato. La función de tales subsistemas es el control y la regulación de los sistemas a lo que sirven: el control consiste en la detección de desvíos o perturbaciones con relación a un estado deseado, que es el estado de equilibrio; y la regulación es el mecanismo de retroalimentaciones compensadas gracias a las cuales el sistema puede mantener su equilibrio dinámico.En este punto, el lector se halla en condiciones de extender aquel modo de interpretación a cualquier sistema conocido. Por ejemplo ¿podría decirse que el Congreso es unos de los sistemas reguladores de nuestro país? ¿Hay otros? ¿Cuáles? Y, ya que nos hemos introducido en el tema político, ¿en que puede consistir la desestabilización de un gobierno? ¿Solo en sustituirlo por la fuerza? ¿No habrá modos de hacerle perder el equilibrio actuando sobre distintos factores acaso secundarios en si mismos? Trate el lector de responder estas preguntas u otras semejantes y advertirá cuan cerca de nuestra vida cotidiana se halla la teoría general de sistemas.

Evolución irreversible

Hemos examinado hasta ahora el modo en que un sistema se conecta con su entorno, persigue su finalidad y se autorregula, defendiéndose de las variaciones del entorno mediante el uso de sus reservas y con el auxilio de sus mecanismos de retroacción. Este modo de existir implica cierto grado de organización, es decir de orden. Pero sabemos que –como lo indica el segundo principio de la termodinámica –los sistemas cerrados evolucionan hasta el máximo desorden, que es el estado más probable. En esto consiste la entropía. De modo que un sistema cerrado es siempre un “bolsón” de neguentropia en un medio que presiona en sentido contrario. Logra subsistir (cuando lo logra, mientras lo logra) gracias a que es un sistema abierto (selectivamente abierto, o abierto-cerrado, como dijimos en el párrafo 5.4.2), por lo que absorbe del entorno un constante aporte de energía (alimentos en un ser vivo, nafta, aceite y mantenimiento en un automóvil, energía solar en el sistema ecológico) y de información (el manejo en el automóvil, las sensaciones en un animal, el conocimiento en los sistemas sociales).El hecho es que los sistemas tienden a crecer y desarrollarse. Cuando el sistema se halla en la etapa de crecimiento posee varios reguladores que impulsan una realimentación positiva. Esto hace que algunas de de las magnitudes que en un sistema adulto tienden a permanecer constantes aumenten aceleradamente (la calidad de células de un organismo, el territorio ocupado por un imperio). Pero, aun en medio de esta tendencia ascendente (que será limitada en el tiempo), el sistema debe mantener el equilibro dinámico en torno a una mediana y sin superar los puntos críticos, que van desplazándose en la medida del crecimiento. Así un sistema en crecimiento necesita mas ingresos provenientes del entorno (mas alimentos, como lo sabe cualquier padre de un adolescente; materiales, energía e información en el caso

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de un edificio en construcción; inmigración, trabajo y leyes en un país que se constituye). Pero siempre tendrá limites de absorción que no puede superar sin desorganizarse: la excesiva concentración de ciertas sustancias químicas puede ser toxica para un organismo biológico, y, en cuanto al equilibrio demográfico de un país, puede señalarse que a veces la diferencia entre inmigración e invasión es meramente cuantitativa, como ocurrió en Texas en el siglo pasado o en los Sudeste en nuestro siglo.Una vez terminado el crecimiento cesa la tendencia hacia la realimentación positiva y la ecuación ingresos-egresos se estabiliza. Mientras el sistema permanezca alejado de los puntos críticos, puede desarrollarse y mantener su funcionalidad en equilibrio dinámico. Pero esto ocurre durante cierto tiempo. Los sistemas se desgastan, envejecen. Esto significa que las bandas dentro de las cuales el equilibrio admite las fluctuaciones se estrechan paulatinamente. Recuperar equilibrio se hace cada vez más costoso en términos de reservas, y llega el momento en que ingresos que en la etapa de madurez apenas habrían tocado la zona de regulación costosa traspongan sin embargo el punto crítico. Un simple resfrió puede llevar a la muerte a una persona de edad muy avanzada, y una pequeña rebelión puede terminar con un sistema político de muchos años, cuyos mecanismos internos de regulación se han desgastado, relajado o esclerosado. No existe, pues, un momento en el que un sistema haya de desaparecer indefectiblemente; pero sus límites de supervivencia se estrechan hasta tal punto que la probabilidad de muerte se torna demasiado alta. Un accidente acaso pequeño hace que el sistema sea alcanzado finalmente por la entropía y se desintegre. Sus componentes se dispersan, adquieren autonomía (caso de los señoríos locales a la caída del impero romano) o pasan a integrar nuevos sistemas (caso de los elementos químicos provenientes de la descomposición de los cadáveres, que contribuyen a la nutrición de los vegetales).

Grafico 5.11Evolución de un sistema

Desde luego, el modelo biológico de crecimiento, adultez y muerte es el mas fácil de ejemplificar (por hallarse cercano al paradigma); y su traslado al campo de lo metaviviente se facilita por nuestro habito de considerar a los grupos sociales como organismos. Pero el esquema es aplicable a otros sistemas. Un edificio, por ejemplo,

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______________________________________________________________________________________________________

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII



PUNTO IDEAL DE EQUILIBRIO

CRECIMIENTO DECADENCIAMADUREZ

ORIGEN

ZONA DE REGULACIÓN COSTOSA

LÍNEA DE PUNTOS CRÍTICOS

ZONA DE REGULACIÓN COSTOSA

LÍNEA DE PUNTOS CRÍTICOS


requiere (como dijimos antes) gran aporte de materia, energía e información durante su “crecimiento”. Una vez terminado, comienza a cumplir su finalidad (viviendas, por ejemplo) y su absorción de ingresos se reduce considerablemente: limpieza, pintura de tanto en tanto, reparaciones menores, el cuidado del portero. Pero llega un momento en el que las cañerías se corroen, las paredes se resquebrajan, el techo deja filtrar la lluvia y el sótanos se inunda cada dos por tres. Las reparaciones se hacen muy costosas y poco a poco dejan de hacerse. El inmueble se torna inhabitable: es abandonado y luego demolido. Sus bloques de mampostería sirven de relleno de terrenos bajos y su portón de hierro, recuperado, repintado y revendido, pasa a adornar la quinta de un ejecutivo en ascenso. Esta secuencia de crecimiento, madurez y decadencia de los sistemas integrados es irreversible. Los seres humanos, pase al empeño de los fabricantes de cosméticos, conocen bien el significado de esta palabra: cada etapa se encadena a las demás de tal suerte que el camino no puede desandarse. Desde la madurez solo puede llegarse, con mayor o menor rapidez, a la decadencia: nunca regresa a la juventud o etapa de crecimiento. Desde luego, esto no ocurre solo a hombres, animales y plantas: también sucede con las empresas, los países, las maquinas de coser y los receptores de televisión. El segundo principio de la termodinámica no perdona a ningún sistema y la entropía acecha a cada instante. El propio crecimiento y la perpetua lucha por mantener el equilibrio requieren un creciente empleo de reservas. No todas las reservas son renovables, y aun las que lo son dependen a su vez de esquemas de variabilidad relativamente rígidos. Así la capacidad de creación frente a nuevas fluctuaciones va desminuyendo y el funcionamiento del sistema es inseparable de su paulatina obsolescencia: cada minito de vida incluye una parcela de muerte.

Recapitulación

Volvamos ahora, por un momento, a la definición de sistemas integrado (párrafo 4.4). Dijimos que es “una entidad autónoma, estructurada y con funcionalidad propia para el cumplimiento de sus objetivos, con una frontera que la coloca en relación selectiva con un entorno específico y dotada de estabilidad dinámica dentro de una evolución irreversible”. Lo que entonces parecía incomprensible era en verdad un conjunto bastante concentrado de conceptos, uno por uno, a lo largo del capitulo; y al cabo de esta tarea, que esperamos no haya sido agotadora, nos hallamos en posesión de los rudimentos de la metodología sistémica: una forma de aproximación a la realidad o conjuntos de reglas de modelización que domina crecientemente la ciencia de nuestros días. Cada uno de los elementos de la interpretación sistémica se describe en proposiciones que solo pueden calificarse de verdaderas (o falsas) por referencia al esquema que las contiene. El esquema mismo no es en si verdadero ni falso, pero la evolución científica reciente muestra que funciona. Esto de “funcionar” significa que el enfoque sistémico permite interpretar según sus esquemas una gran cantidad y variedad de sectores de la realidad, intercambiar entre ellos algunas conclusiones obtenidas de observaciones sectoriales y manejar los problemas dinámicos y complejos con una eficiencia novedosa.A partir de aquí, los frutos del método dependen del lector y del talento con que el lo aplique a la ciencia o a la técnica de su preferencia.

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S I S T E M A

SISTEMA:

Hablamos mucho acerca de sistemas o al menos empleamos con gran frecuencia la palabra sistema. Comúnmente nos referimos a sistemas políticos, filosóficos, deductivos, de producción, de ventas, etc.Pero en los últimos tiempos los sistemas mas mencionados son los sistemas informáticos.No solamente vivimos rodeados de sistemas. Además nosotros somos sistemas integrados por multitud de subsistemas que es así como se denominan a los sistemas que forman parte de los sistemas mayores. A su vez se denomina metasistema al sistema mayor.Si queremos indagar sobre la definición de sistema podemos decir que es un conjunto de elementos donde estos pueden ser de distintas calases como por ejemplo objetos en el sistema maquina o seres humanos en el sistema familia. También puede haber elementos combinados como por ejemplo en un sistema industrial donde los elementos son objetos y seres humanos, o bien en el sistema ecológico animales y minerales.

POLÍTICOS PRODUCCIÓN COMERCIALIZACIÓN SISTEMAS INFORMÁTICOS

DEDUCTIVOS

ECOLÓGICOS

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ELEMENTOS DEL SISTEMA:

OBJETOS

SERES HUMANOS ELEMENTOS PROPOSICIONES

COMBINADOS

Estos elementos están relacionados entre si de tal modo que el conjunto funcione organizadamente como un todo.Una definición de sistema que podría satisfacer nuestras necesidades seria la siguiente:Un sistema es una entidad de interacción con otras o dentro de la cual se distinguen elementos en interacción.

SISTEMA ABIERTO

ENTORNO

INGRESO SALIDA

ENTORNO

La interacción del sistema con el entorno consiste en un ir y venir de materia, energía o información o bien la combinación de estos tres elementos.Llamaremos entorno al medio que rodea al sistema.Llamaremos frontera a los limites del sistema, es decir que la frontera decide que elementos pertenecen al sistema y cuales no.Por ejemplo en el sistema automóvil recibe energía cuando se llena el tanque de combustible, materia cuando suben pasajeros o se carga equipaje al baúl e información proveniente del manejo del conductor. Egresa del sistema materia cuando se bajan los pasajeros o se descarga el baúl, energía cuando se elimina gases a través del caño de escape e información por medio de los indicadores del tablero.Por todo esto podemos decir que el automóvil es un sistema abierto.Los sistemas abiertos poseen ciertas vías específicas llamadas de entrada y de salida donde ejercen ciertas influencias sobre el universo. En el ejemplo del automóvil podemos decir que estas vías podrían ser la boca del tanque de combustible, o el caño de escape, las puertas de unto y tapa del baúl.Por las entradas recibe sus ingresos que lo vamos a llamar INPUTS y por las salidas egresan los elementos denominados OUTPUTS.

MATERIA INGRESO ENERGIA INFORMACIÓN

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SISTEMA

FRONTERA


SISTEMA MATERIA EGRESO ENERGIA INFORMACIÓN

SISTEMAS ESTÁDISTICOS Y DINÁMICOS

Comúnmente relacionamos a lo estadístico con lo que esta quieto y a lo dinámico con lo que esta en movimiento. En el caso de sistemas dinámicos podemos nombrar al universo que se mueve y evoluciona constantemente, los elementos de este sistema podrían ser los animales, minerales, planetas, etc.En el caso de los estáticos estos se pueden concebir en el plano de lo abstracto, es un conjunto de enunciados que poseen relaciones lógicas, por ejemplo el sistema axiomático donde a partir de determinadas proposiciones llamadas hipótesis se infieren otras proposiciones llamadas teoremas. Estos sistemas son comúnmente llamados sistemas deductivos o formales, por ejemplo teorema de Pitágoras.

SISTEMAS TEMPORALES Y ATEMPORALES

Sistemas temporales son los dinámicos, porque con el cambio y la evolución irreversible están sujeto al paso del tiempo, ejemplo: casas, seres humanos.Los atemporales son los estadísticos, son entornos como por ejemplo los enunciados de la geometría o de la lógica. Estos no están referidos a un momento determinado y pueden utilizarse en cualquier tiempo.

SISTEMAS INTEGRADOS

La teoría general de sistema tiene un interés en particular por los sistemas abiertos y dinámicos.Un sistema integrado se puede definir como:

AUTONOMÍA

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN

CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS (FINALIDAD)

SIST. INTEGRADOS FRONTERA ENTORNO

ESTABILIDAD DINAMICA

EVOLUCIÓN IRREVERSIBLE

Una entidad autónoma estructurada y con funcionalidad propia para el cumplimiento de sus objetivos con una frontera que la coloca en relación selectiva con un entorno específico y dotado de una estabilidad dinámica, dentro de una evolución irreversible.

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AUTONOMÍA

Para hablar de autonomía vamos a utilizar como ejemplo el sistema de avión. Esto esta relacionado con la capacidad de almacenamiento de combustible en el depósito del avión, es decir las reservas. Un avión tiene más autonomía que otro si posee mayor cantidad de reservas para adaptarse mejor a los cambios producidos por el entorno. Este periodo de adaptación se denomina variabilidad.Del mismo modo una empresa puede mantenerse en el tiempo si sus reservas financieras son buenas. El ser humano puede subsistir cierto tiempo sin comer gracias a sus reservas de proteínas, hidratos de carbono y otras sustancias.Las reservas también denominadas variedad constituye el medio por el cual el sistema adquiere una relativa independencia del entorno, es decir adaptarse al entorno tiene que ver con la variabilidad, por ejemplo si hace frió nuestro cuerpo genera calor y si el calor es excesivo lo disipamos por medio de sudor o del vapor.Otro ejemplo si el aire que respiramos se hace menos rico en oxigeno por ejemplo en las regiones de mucha altura luego de un periodo de adaptación nuestra sangre se hace mas rica en glóbulos rojos y así se absorbe mejor el escaso oxigeno.

MAYOR MEJOR MAYOR VARIEDAD VARIABILIDAD AUTONOMIA (RESERVAS) (ADAPTACION A LOS CAMBIOS PRODUCIDOS POR EL ENTORNO)

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN

RELACIONES ENTRE FORMAN LOS DISTINTOS UNA ORGANIZACIÓNELEMENTOS PARA CONSERVAR HACE FALTA LA ORGANIZACIÓN UNA ESTRUCTURA Sabemos que los elementos que componen un sistema interactúan según ciertas normas. Estas relaciones configuran una organización. Para poder conservar y facilitar el funcionamiento de una organización hace falta una estructura. La estructura es el orden en que se hallan situado o distribuidos los elementos del sistema, por ejemplo el sistema industrial tiene en sector de producción, otro de comercialización, otro de ventas donde cada uno de estos sectores tendrá sus propios órganos de dirección y también dentro de cada sector tendrá un organigrama con distintos niveles jerárquicos supeditados a la dirección general. Cada elemento estará ubicado en la estructura de acuerdo a la función que le compete, es decir por el tipo de actividad que le es propia de cada elemento en relación a los demás.

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GERENCIA SUBGERENTE Jefe 1 jefe 2 jefe 3

01 02 03

FINALIDAD DEL SISTEMA

Un sistema tiende a cumplir sus objetivos. Esta característica introduce la noción de finalidad por ejemplo para los seres vivos puede decirse que la finalidad es perpetuar la especie ya que los diversos mecanismos de adaptación tienden a ese objetivo. Esta finalidad determina las funciones tales como el aparato digestivo, el respiratorio, el reproductor, etc.

FRONTERA

Determina la relación dentro-fuera, es decir permite establecer entre todas las cosas el universo cuales son elementos del sistema y cuales no. Por ejemplo en el sistema país la frontera son los límites geográficos y también se puede extender abarcando las embajadas en otros países. La frontera del ser humano es la piel.

INGRESOS, PROCESOS, Y EGRESOS

La frontera del sistema es selectiva. Esto quiere decir que no cualquier elemento puede ingresar el mismo o sea que no cualquier elemento puede convertirse en un ingreso o egreso.Respecto a los elementos que ingresan al sistema pueden ser relevantes o irrevelantes, a su vez los relevantes pueden ser beneficiosos o perjudiciales.En el caso de los elementos relevantes son aquellos que producen un cambio cuando se produce el ingreso de los mismos como por ejemplo la inmigración en un país: aumenta la población.Irrevelantes son aquellos elementos cuyos ingresos no producen ningún tipo de modificaciones en el funcionamiento del sistema, como por ejemplo una bandada de pájaros que atraviesa la frontera.A su vez los elementos relevantes pueden ser beneficiosos o perjudiciales, esto quiere decir: beneficiosos cuando producen un cambio que mejora el funcionamiento del sistema como por ejemplo la inmigración en un país poco poblado o bien la alimentación en un sistema biológico.Los elementos perjudiciales son aquellos que tienden a alejar al sistema de punto de equilibrio o bien después de un tiempo pueden hacerlo desaparecer, como por ejemplo ingerir veneno en un sistema biológico.

29INDUSTRIA

PRODUCCION VENTAS COMERCIALIZACION


Si el sistema tiene una finalidad la misma esta necesariamente relacionada con los ingresos y los egresos o mas concretamente con el proceso que en el interior del sistema sufren los ingresos para luego transformarse en egresos.Esto lo podemos ver en un sistema de información donde la misma es ingresada en la computadora, luego es procesada y después se obtiene un resultado en el egreso o salida de nueva información.Otro ejemplo en un motor ingresa energía en su interior, luego la misma se procesa y se obtiene como resultado energía en movimiento.Todo sistema procesa energía, materia e información para luego devolver estos elementos en otra forma.

ENTORNO

Cuando hablamos sobre sistemas en general nos hemos aproximado a la noción de entorno describiéndolo a este como el medio que rodea al sistema. Los sistemas funcionan en constante relación con el entorno. El entorno a su vez puede ser un sistema mas amplio que recibe el nombre de metasistema, por ejemplo el hombre es un sistema y se halla rodeado por otros hombres que forman el metasistema social.El entorno del sistema social incluye animales, plantas y demás elementos de la naturaleza que a su vez firman parte del metasistema ecológico.Es decir que cada sistema mayor es un metasistema del sistema menor y que cada sistema menor es un subsistema del sistema mayor.El sistema se diferencia del entorno en el trazado de la frontera. Los ingresos del sistema son egresos del entorno y viceversa. Examinemos el funcionamiento del intercambio sistema – entorno con el ejemplo del sistema motor de un automóvil.

ENTORNO

EQUILIBRIO DINÁMICO

Si consideramos al rió como un sistema podemos decir que los sistemas se mantienen gracias a una forma peculiar de equilibrio dinámico y cuando lo pierden desaparecen, mueren o dejan de existir. El caudal del rió sufre fluctuaciones, es decir aumenta, disminuye. El agua del rió corre a través de el hasta llegar al mar. ¿Qué ocurriría en caso de que dejara de correr el agua? En este caso el rió desaparece. Podemos decir que los sistemas tienen un equilibrio que depende del movimiento y es por eso que decimos que deben poseer un equilibrio dinámico.

EVOLUCIÓN IRREVERSIBLE:

Hemos examinado hasta ahora el modo en que se conecta el sistema con el entorno, como persigue su finalidad y se autorregula. Este modo de existir implica cierto grado

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Nafta Trabajo Aceite información Agua Vapor - gases Electricidad calor ENTORNO

SISTEMAMOTORFrontera


de organización, es decir de orden. El hecho es que los sistemas tienden a crecer y desarrollarse. Cuando el sistema esta en una etapa de crecimiento posee varios reguladores que lo impulsan a una realimentación positiva. Esto hace que algunas de las magnitudes que en un sistema tienden a permanecer constantes aumenten aceleradamente para un sistema en crecimiento, por ejemplo las células en un organismo o el territorio ocupado por un imperio.En medio de esta tendencia ascendente que será limitada, el sistema debiera mantener su equilibrio dinámico. Un sistema en crecimiento deberá tener más ingresos provenientes del entorno como por ejemplo para un adolescente más alimentos. En el caso de un edificio en construcción necesita más materiales, energía e información. Una vez terminado el crecimiento la tendencia a la realimentación será también positiva pero la ecuación ingresos – egresos se estabilizan. Todo esto ocurre durante cierto tiempo puesto que los sistemas envejecen y se desgastan. Recuperar el equilibrio es cada vez más costoso. Si hablamos en términos de reservas por ejemplo una pequeña rebelión puede acabar con un sistema político de varios años.Uno de los ejemplos más sencillos para explicar la evolución irreversible es el modelo biológico donde existe un periodo de crecimiento, de madurez, y de muerte. Pero trasladándolo a otros sistemas, como por ejemplo un edificio podemos decir que el mismo requiere un aporte de energía, materia e información en su etapa de crecimiento (construcción), una vez terminado el edificio comienza a cumplir con su finalidad (viviendas), y en este periodo la absorción de ingresos comienza a reducirse considerablemente quedando restringido a limpieza, pintura y reparaciones menores. Pero llega un momento en que el edificio envejece entonces las cañerías se estropean, las paredes se resquebrajan, el techo deja filtrar lluvias, etc. Y es en este proceso en que las reparaciones se hacen costosas y poco a poco se dejan de realizar, entonces el edificio queda abandonado para luego terminar como demolición.Esta secuencia de crecimiento, de madurez y decadencia en los sistemas integrados es irreversible.

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Algoritmos y programas

Concepto y descripción de un proceso

Acción: Es un suceso o acontecimiento producido por un actor o ejecutante. Tiene la característica de una duración limitada y produce un resultado bien definido y previsto.

T0 Ti

La acción tiene un instante inicial T0 y un instante final Ti.

Para poder reconocer el resultado del sistema debe estar provisto de indicadores que tomen valores diferentes. El valor de estos indicadores se denomina información.

El conjunto de valores en el instante T del desarrollo del acontecimiento se denomina estado del sistema observado en T.

El resultado es el estado del sistema en el instante Ti.

El estado del sistema en el instante T0 define los datos.

Procesos:Es una acción que se puede descomponer en otras más simples.

Se puede definir como proceso al conjunto de acciones elementales que forman un acontecimiento.

Procesador:Es el elemento capaz de ejecutar un determinado proceso.

Tipos de procesadores:Los procesadores pueden ser secuenciales o paralelos.

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Un proceso es secuencial si una acción del mismo no puede empezar antes que la acción en curso esté completamente terminada.Un proceso es paralelo si se ejecutan simultáneamente dos o más acciones.

Un ejemplo típico de proceso es: un cocinero elabora un plato de cocina para seis personas (ej. Estofado a la carne).Las acciones a seguir son: calentar el aceite, freír la carne, poner condimentos, etc.

Un ejemplo de proceso secuencial es: calcular el producto de los números naturales m=25 y n=36.

La descripción del proceso necesitará de1- La lista de datos.2- El conjunto de acciones, orden de éstas y condiciones que determinarán una u

otra acción.

Algoritmo

Es un conjunto de operaciones detalladas y no ambiguas, a ejecutar paso a paso y que conduce a la solución de un problema determinado.

Una receta de cocina para hacer una torta es un algoritmo.

Para escribir algoritmos de computadoras se han diseñado lenguajes de programación.Cada una de las acciones de que consta el algoritmo se denomina sentencia y estas deben ser escritas en términos de cierto lenguaje comprensible para el ejecutor (la computadora).

Un algoritmo o programa de computadora consiste en dos partes: la descripción de las acciones que deben ser ejecutadas y una descripción de los datos que se deben ser manipulados por esas acciones.

Características de los algoritmos

a) Un algoritmo debe se preciso e indicar el orden de realización de cada paso.b) Debe estar definido. Si se sigue un algoritmo dos veces, se debe obtener el

mismo resultado, cada vez.c) Un algoritmo debe ser finito. Si se sigue el algoritmo se debe terminar en algún

momento.

En un algoritmo se deben describir tres partes: entrada, proceso y salida. (ejemplo receta de cocina).

Datos, tipos de datos y operaciones primitivas

El primer objetivo de toda máquina (procesador) es manipular información o datos.La representación de los datos utilizados determina la forma del algoritmo. El sistema de identificación de los datos que llamaremos definición de la estructura de datos, es al menos, tan importante como los algoritmos que lo transforman.Los datos con los cuales trabaja un programa se sitúan en objetos llamados variables, al igual que todos los objetos que componen un programa las variables tienen un nombre llamado identificador que sirven para referenciar su valor o contenido. Dicho valor puede cambiar durante la ejecución de un programa. La acción que consiste en atribuir un valor a una variable se denomina asignación.

33


Los datos que puede tomar una variable son del tipo numéricos o caracteres. El tipo de variable se denomina de acuerdo al conjunto de valores que esta pueda tomar.

Datos numéricos

Se representan en dos formas: enteros y reales.Los números reales tienen una coma decimal que en computadora es sustituida por el punto.

Al objeto de representar números muy grandes o muy pequeños se ha diseñado una notación científica de punto o coma flotante.

n = m x be m es la mantisa, e exponente, b base del sistema.

Por ejemplo: 0.34E+16 0.34E-15Los números enteros ocupan normalmente 2 bytes de memoria.Los números reales de simple presición también ocupan 2 bytes (8 dígitos binarios de presición para la mantisa y el resto es para el signo 1 bit y el exponente con signo 7 bits); mientras que los números reales de doble presición ocupan 3 bytes (16 dígitos binarios de presición para la mantisa).

Datos no numéricos

Existen dos tipos: datos alfanuméricos y datos lógicos.Los datos alfanuméricos se agrupan en series de cadenas de caracteres alfabéticos a,b,…,x,y,z; los dígitos 0,1,…,0; caracteres especiales #$%&-+*, en total existen 256 caracteres distintos.Los datos lógicos son aquellos que pueden tomar dos valores, verdadero-falso.

34

Cadenas de caracteres

Datos

NuméricosLógicos

Coma flotanteDecimales

RealesEnteros


Constantes, variables y expresiones

Una variable es un lugar de memoria donde se almacena como contenido una constante. Dicho contenido puede ir cambiando durante la ejecución de un programa.Una constante es un objeto de valor invariable. Este valor no cambia durante el proceso.

Constantes

Las constantes pueden ser enteras con un valor positivo o negativo (ej -3,-4,5,9, etc.).

Constante real o decimal toma como por ej. 3.0 aunque su valor es un numérico completo lo toma como decimal, otros 34.568 etc.

Constante de caracteres es un conjunto de uno o más caracteres.

Variables

Enteras. Su representación interna de sus contenidos está formada por un conjunto de bits (en complemento a uno, o verdadera magnitud y signo).

Las variables enteras pueden ser declaradas explícitamente por el programador.

En BASIC A%, NOTAS%En Pascal var x,y,z: integer;

Reales. La representación interna de dichos contenidos se representa en coma flotante o en notación científica.

En BASIC A, NOTASEn Pascal x,y,z: real;

Caracteres. (char), almacenan un conjunto de caracteres.

En BASIC A$, B$, NOMBRE$En Pascal var a,b: char;

Expresiones

Las expresiones son combinaciones de variables, constantes, símbolos de operación, paréntesis, etc.Cada expresión tiene un valor que se determina ejecutando las operaciones indicadas tomando los valores de las variables y las constantes.Las expresiones se clasifican en aritméticas y booleanas.

35


Metodología de la Programación

Una aplicación informática, sobre todo si tiene cierta complejidad, no debe comenzar nunca por la codificación del programa, sino que exige una serie de fases previas denominadas a conocer todos los aspectos del problema planteado y estudiar las posibles soluciones. Este conjunto de acciones se denomina análisis y analista es la persona encargada de realizar esta tarea.

La metodología de la programación se compone de las siguientes etapas:

a) Toma de datos: El analista o programador debe recibir una descripción clara y detallada de la aplicación que debe desarrollar. Las tablas de decisión son una buena herramienta para la toma de datos.

b) Modularización: Esta fase consiste en la descomposición sucesiva del problema en módulos o subproblemas. Estos módulos finalmente se programarán en una fase posterior, se desarrollarán independientemente y luego se enlazaran.

c) Representación grafica de las operaciones a realizar: Esta fase se clasifica en tres grandes bloques: diagramas de flujo u organigramas, pseudocódigos y tablas de decisión. Estas representaciones gráficas son las herramientas utilizadas para el análisis de la programación. Deben reflejar en forma clara y concisa la secuencia en que serán ejecutadas las diferentes operaciones por la computadora.

d) Codificación en un lenguaje de programación: Una vez definido el diagrama o el algoritmo de resolución del problema se pasa a la fase de codificación del programa en el lenguaje elegido y la obtención del programa fuente.

e) Preparación de un conjunto de datos: Es necesario un conjunto de datos para la prueba del programa en ejecución.

f) Ejecución y corrección de errores del programa: Según sea el tipo de lenguaje elegido, se realizarán las diferentes fases en la traducción del programa a código de maquina (programa objeto).

36


g) Puesta a punto final del programa: Se considera un programa terminado cuando se realizaron las pruebas con los datos necesarios y se ha comprobado su finalidad.

h) Documentación del programa: La documentación debe ser de dos tipos. Documentación para el usuario y documentación para el programador. La primera se trata de un manual explicativo de las tareas que realiza dicho programa (puesta en marcha, funcionamiento y consejos útiles). La documentación del programador puede ser interna o externa, la interna es la que se incluye con los listados del programa y la externa podría ser los algoritmos o diagramas de flujo realizados.

Diagramas de flujo

La resolución de todo problema exige tres grandes elementos: datos del problema, resultados solicitados, y algoritmo de resolución. Los datos son la información de entrada, los resultados son la información de salida y el algoritmo de resolución es el conjunto de operaciones o manipulaciones que se deben realizar con los datos.

Los algoritmos se pueden representar en forma narrativa, pero cuando tienen su aplicación más directa es cuando se convierten en diagramas o gráficos de programación, y son la representación gráfica del problema que se quiere mecanizar.

Diagramas de detalle

Son las órdenes en secuencia lógica que se deben dar a la máquina para la resolución del problema.

Símbolos utilizados en los diagramas

Comentarios.

37

Introducción de datos por teclado.

Unidad de disco magnético.

Unidad de cinta magnética.

Operación o proceso de datos. Decisión

¿?

Salida impresa de datos por impresora.

Salida impresa de datos por pantalla.

Inicio.

Fin.Conectores lógicos.


Operadores aritméticos de la diagramación:

+ Suma - Resta * Multiplicación / División

Operadores lógicos:

< Menor > Mayor = Igual >= Mayor o igual <= Menor o igual <> Distinto

Ejemplos:

1) Dedición si no

Si el valor de x es mayor que 5 sigue el camino rotulado (si). Caso contrario por < ó = tomará el camino (no).

2)

38

Conectores de página.

Conector simple. Proceso predefinido.

Subrutina.

Entrada salida de datos.

x>5

A

Z=K+L

Z>100

SNFUNCION 1FUNCION

2

A


El indicador A indica que de algún lado viene el flujo del control del programa. La suma del contenido de la variable K + el de la variable L se asigna como contenido de la variable Z. luego si el contenido de la variable Z es mayor que 100 realiza la función 1 y retorna al conector A repitiendo la operación. Casi contrario si Z es menor o igual que 100 realiza la función 2 y continúa con el flujo del programa.

3) programa principal

Subprogramas

39

PROCESO F

x>0

SNSUBRUTINA B

SUBRUTINA A

Inicio subrutina

A

FUNCIONARETORNO

Inicio subrutina

B

FUNCIONBRETORNO


En este ejemplo el proceso F consiste en ejecutar dos procesos distintos según sea la condición, estos procesos se denominan subrutinas y son subprogramas del programa principal. Una vez que finaliza la ejecución de una subrutina automáticamente retorna al paso siguiente del programa principal.

Ejemplo 4:Supongamos que hay que construir una aplicación que consiste en la emisión de facturas a partir de los datos introducidos por el teclado y los datos de los clientes almacenados en un archivo de disco. La factura se debe presentar en pantalla y una vez que se da la conformidad de la misma, imprimirla en impresora.

El diagrama de flujo en detalle quedaría de la siguiente manera:

40

Datos clientes U.D.

Programa Proceso

Presentar datos en pantalla

Datos por teclado

Imprimir factura

Inicio

Ingreso de datos

Leer datos cliente

Imprimir datos

A

Datos validos S N

Proceso de cálculo

Imprimir facturaFin

Datos correspondientes a la fra.

Extraer los datos del cliente del fichero de disco

Validación datos ACálculo de subtotales y totalesImprime factura en impresora


Supongamos que la aplicación tuviera como resultado el modelo siguiente:

Dato Empresa Fra N°Dato Cliente Fecha Código Descripción Precio Unitario Cantidad Total0001 Aceite 1l. 1,80 10 18,000035 Criollitas paq. 0,50 5 2,50 Subtotal 20,50 IVA 21% 4,30 Total 24,80

Una vez confirmados los datos del cliente y pedida la impresión de la factura por parte del operadora (usuario) la emisión de la factura constituiría una subrutina del programa principal o al menos un programa de entidad propia.Las operaciones a realizar serían las siguientes:

a. Impresión de cabecera de la fra. y fecha.b. Ingreso de datos correspondientes a cada artículo.c. Cálculo del subtotal por línea (cant. x precio unitario).d. Cálculo de las sumas parciales en el subtotal.e. Cálculo del IVA 21%f. Cálculo total de la fra.g. Preguntar si es el último artículo.h. Imprimir la fra. en la impresora.

El ordinograma o diagrama de detalle podría ser el siguiente:

41

Inicio

Imprimir datos cabeceraSubtotal = 0

Total = 0SP = 0

Datos artículos

Leer datos artículoAB

Leer archivos artículos, la descripción y el precio unitario

Introducir por teclado:Cód. artículoCant. vendidaColocar en 0 las variables

Datos empresaClienteFecha N° fra.


42

SP = Cant. * P. Unit

Imprimirlínea

Subtotal = subt. + SP

Ultimo articulo

SN

B

NA = Subtotal * 21%Total = Subtotal + IVA

Imprimir datos de la fra. en el form.

Retornar

Cálculo del total de línea

Imprimir una línea de artículo en pantalla

Acumular la suma de una línea en el subtotal

Fin de la fra. y retorno al prog. ppal.


DIAGRAMA DE FLUJO ESTRUCTURADO

En general un ordinograma consta de los siguientes pasos:1) Inicio2) Entrada de datos3) Proceso4) Salida de datos5) Fin

Las estructuras lógicas para confeccionar un programa básicamente se dividen en 3: secuencias, selectivas y repetitivas.

ESTRUCTURAS SECUENCIALES

43

Inicio

Entrada de datos

Proceso

Salida de datos

Fin

Inicio

Lectura de un registro

Sumar calificaciones

Dividir la suma total por la cantidad de materias

Imprimir el promedio

Fin


Las estructuras secuenciales constan de sucesivos pasos uno detrás de otro. En cada paso ingresa una flecha y sale una y solo una flecha. Este diseño se denomina TOP-DOWN.

ESTRUCTURAS SELECTIVAS a)

b)

En este caso según sea la condición hay una selección de camino.

ESTRUCTURAS REPETITIVA

44

Condición

S

Proceso A

N

Proceso B

Verdadero Falso

Condición

A

S

S Proceso B

Falso

Verdadero

E 1

C 1

S

M 1

C 2

SN

N

N

S C 1

M 2

Bucle


C: condiciónM: procesoEn este caso si la condición 2 es verdadera realiza el proceso M1 y luego repite la pregunta. El bucle finaliza cuando la condición 2 es falsa.

Conclusión:A los diagramas de flujo construidos con estas formas se los denomina diagramas estructurados.

Ejemplos:1) Secuencial: suma de dos números. 2) Selectiva: decir si un número ingresado por teclado es mayor que 0 o menor que 0. 3) Repetitiva: poner una variable en 0 e incrementarla hasta llegar a 10.

1)

2)

45

INICIO

A, B

C= A + B

C

FIN

INICIO

NUM

Num>0

S

NNum<0 A

“Es positivo” FIN

A

N “Es negativo”


3)

REGLAS PRACTICAS PARA LA CONSTRUCCIONDE DIAGRAMAS DE FLUJO:

1.- Deben tener un principio y un fin con el objeto de ser utilizados como submodulos de un modulo principal.2.- Las líneas de conexión (las flechas) deben ser siempre verticales u horizontales (rectas). No se deben cruzar ni inclinar, para que esto no ocurra deben utilizarse conectores.3.- Las líneas que enlazan los símbolos deben estar conectadas entre si. Cada línea o flecha deben entrar en un bloque o símbolo y luego unirse a otra flecha.

46

INICIO

Contador = 0

Contador = 10

S

N

Contador = Contador + 1

FIN


4.- Se deben dibujar todos los símbolos de modo que se pueda seguir el proceso de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha.5.- Procurar que el diagrama sea claro y que ocupe la parte central de la hoja.6.- Evitar terminología especifica de un lenguaje de programación o maquina.7.- Se debe dejar espacio libre uno o dos bloques de proceso al iniciar el diagrama para inicializar variables contadoras o acumuladoras.8.- En las operaciones lógicas es conveniente recurrir a la lógica positiva, es decir que es mejor colocar:SI A = B entonces CEn lugar de:Si not A<>B (lógica negativa).9.- A cada bloque o símbolo se lo accede por arriba y/o por la izquierda y se sale por abajo y/o por derecha. Las entradas pueden ser varias pero la salida es única excepto en los símbolos de decisión.10.- Siempre es conveniente que el diagrama no pase de una página, si esto ocurre se deben utilizar conectores de páginas y los mismos deben estar debidamente numerados.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS DIAGRAMAS DE FLUJO1.- Rápida comprensión de las relaciones entre las distintas aplicaciones.2.- Análisis efectivo de los distintos procesos.3.- Comunicación con el usuario.4.- Codificación eficaz de los programas.5.- Depuración y prueba ordenada del programa.

LIMITACIONES1.- Los diagramas complejos y detallados suelen ser laboriosos en su planeamiento y dibujo.2.- Las acciones tras la salida de un símbolo de decisión pueden ser difíciles de seguir.3.- No existen normas fijas para la elaboración de un diagrama que permitan incluir todos los detalles que el usuario desea introducir.

PSEUDOCODIGOSEs otra herramienta muy útil en el análisis de la programación.Pseudo significa falso o imitación y código se refiere a las instrucciones escritas en lenguaje de programación.Pseudocódigos no es un código sino una imitación y una versión abreviada de instrucciones reales para la computación.Los pseudocódigos utilizan palabras claves tales como:DO (hacer)IF-THEN-ELSE (si, entonces, sino)ENDIF (fin del si)REPEAT WHILE (repetir mientras)DO WHILE (hacer mientras)DO UNTIL (hacer hasta)

DIAGRAMAS DE NASSI SHNEIDERMAN (N/S)No tienen la forma de los diagramas de flujo. En este caso se omiten las flechas y se utilizan símbolos de caja.

47


Distintas acciones pueden ser escritas en un bloque tipo caja. Estos diagramas tratan de optimizar a los programas ya que permiten gran facilidad para traducir al lenguaje de computación y son más fáciles de corregir u optimizar.Los diagramas se leen de arriba hacia abajo y las estructuras lógicas utilizadas son las siguientes:

Secuencial:

Selectiva (selección doble)

Si la condición es verdadera se realiza la acción 1, si es falsa la acción 2.

Selección múltiple:

Dependiendo del valor que tome la variable se ejecutará el proceso especificado. En el caso de que el valor de la variable no esté en el rango de 1 a N se ejecuta la acción Z.

48

Acción 1

Acción 2

Acción 3

……

Acción N

Condición

Si No

Acción 1 Acción 2

Condición variable

A B C D E

1 2 3 4 5 N

Y

OTRO

Z

IF-THEN-ELSE

CASE

END CASE

OTHERWISE (Z)


Repetitivas:

Se repite el proceso mientras (exp. Lógica) sea verdadera.

Se repite la acción hasta que la condición se verdadera.Ejemplos de diagrama de n/s

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WHILE <exp. Lógica>

Acción

END WHILE

REPEAT

UNTIL <exp. Lógica>

Acción

Condición 1

Si

Acción A

Acción A

Si

Acción B

Si

Condición 2

Condición 3

Acción D

No

No

No


EjercitaciónDiseñar el algoritmo de N/S para el siguiente problema:Ingresar 3 números por teclado, hallar el mayor de ellos, imprimir el resultado en pantalla.Un algoritmo de solución seria el siguiente:

INICIOLeer “3 NROS”; N1, N2, N3SI N1 > N2 ENTONCES SI N1 > N3 ENTONCES MAYOR = N1 SINO MAYOR = N3 END SI SINO SI N2 > N3 ENTONCES MAYOR = N2 SINO MAYOR = N3 END SIEND SIESCRIBIR “MAYOR = “; MAYORFIN

ESTRUCTURA GENERAL DE UN PROGRAMAEl concepto dee programa almacenado en computadora fue ideado por Jhon Von Neuman en 1946.Un programa es una secuencia lógica de instrucciones que indican las acciones a ejecutar por la computadora.

50

INICIO

Leer “3 Nros.” N1 N2 N3

N1 > N2

Si No

N1 >N3 N2 >N3

Si NoNo Si

Mayor = N1

Mayor = N2

Mayor = N3

Mayor = N3

Imprimir “mayor =”; Mayor

FIN


Este conjunto de instrucciones deben estar escritas en un cierto lenguaje de computadora.

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓNAl igual que los lenguajes de los seres humanos los lenguajes de programación poseen una estructura (sintaxis gramatical) y un significado (semántica). La gramática española trata de los diferentes modos (reglas) en que pueden ser combinado los distintos tipos de símbolos (palabras, letras, comillas, etc.) para formar sentencias o frases aceptables en español. La gramática de un lenguaje de programación (por ejemplo Basic) se refiere a las distintas reglas en que pueden cambiarse las sentencias (instrucciones) para formar un programa valido en lenguaje Basic. Los lenguajes de programación tienen menos combinaciones aceptables que los lenguajes humanos, es por ello que estas combinaciones deben ser utilizadas correctamente.

Definición: un lenguaje de programación es un conjunto de reglas, símbolos y palabras especiales que permiten escribir y construir un programa.

Sintaxis: es el conjunto de reglas que gobiernan la construcción o formación de sentencias (instrucciones) válidas en un lenguaje.

Semántica: es el conjunto de reglas que proporcionan el significado de una sentencia (instrucción) en lenguaje. Solamente las instrucciones sintácticas correctas pueden ser traducidas por un lenguaje de programación y los programas que poseen errores de sintaxis son rechazados por la computadora.El vocabulario de un lenguaje de programación es un conjunto de símbolos que en ocasiones se denominan símbolos terminales. Los símbolos usuales son las letras, los dígitos (0 al 9), símbolos especiales (%, $, # ‘). Las palabras reservadas o claves también son parte del vocabulario (if, then, print).

Reglas sintácticas: son los métodos de producción de sentencias o instrucciones válidas que permiten formar un programa. Permiten reconocer si una cadena o serie de símbolos es correcta gramaticalmente y a su vez informan sobre su significado (semántica). Las reglas sintácticas deben definir los conceptos de sentencias (instrucciones), expresión, identificador, variable, constantes, etc. y deben permitir de modo fácil verificar si una secuencia de símbolos es una sentencia o una expresión correcta del lenguaje.

CLASIFICACION DE LOS LENGUAJESExisten miles de lenguajes de programación y cada uno tiene distintas versiones. Cada lenguaje tiene sus ventajas e inconvenientes junto con sus defensores y detractores.Algunos lenguajes han sido diseñados para resolver problemas de gestión administrativa o bien para la educación y otros para problemas científicos o de investigación.Los lenguajes se suelen clasificar en términos de niveles que constituyen una jerarquía de los lenguajes de programación relacionada con el número de instrucciones necesaria para realizar una tarea específica. Los lenguajes de programación se dividen en bajo y alto nivel. El nivel de un lenguaje de programación es indirectamente proporcional al número de instrucciones necesarias para realizar una tarea, esto es un programa destinado a calcular el promedio de las calificaciones de las asignaturas de un alumno necesita muchas mas instrucciones en un lenguaje de bajo nivel que en uno de alto nivel. Los lenguajes de bajo nivel están mas próximos a la maquina y los lenguajes de alto nivel están mas próximos al usuario.

LENGUAJES DE BAJO NIVEL

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LENGUAJE DE MAQUINAEl procesador (CPU) de la computadora no puede ejecutar directamente sentencias escritas en un lenguaje simbólico de alto nivel.El procesador solo puede ejecutar instrucciones más simples llamadas instrucciones de máquina. Una instrucción de máquina es un conjunto de 1 y 0, es decir que el procesador solo entiende el lenguaje binario. Los programas en lenguaje de máquina son complicados, largos y difíciles de escribir. El lenguaje de máquina es un lenguaje de primera generación.

LENGUAJE ENSAMBLADOR (ASSEMBLER)En lugar de las pesadas series de 0 y 1 el lenguaje ensamblador utiliza símbolos reconocidos llamados códigos mnemotécnicos para representar las instrucciones.Ejemplo: LA 5,0 n 4, = F ‘4’

Los lenguajes ensambladores constituyen para muchos historiadores de software la segunda generación de los lenguajes de programación.En las décadas de los años 60 y 70 se utilizaron para desarrollar programas de aplicación y también para el desarrollo de software de sistemas (sistemas operativos).En la década de los 80 se popularizaron los microprocesadores Z80, 6502 y 805 (procesadores de 8 bits); 8086 (Intel), 8088/6800 (Motorola), de 16 bits; 80286, 80386 de 32 bits.Las empresas líderes eran Motorola e Intel con lo que popularizaron también a los lenguajes ensambladores de dichos procesadores.En la actualidad el desarrollo de los lenguajes de alto nivel de la cuarta generación están comenzando a sustituir a los lenguajes ensambladores en el desarrollo de software de sistema.

LENGUAJES DE ALTO NIVELEstos lenguajes no dependen de la maquina utilizada, permiten la programación sin necesidad de conocer el funcionamiento interno de la máquina. Poseen una potencia considerable en sus instrucciones de modo que una instrucción en lenguaje de alto nivel equivale a varias en lenguaje de máquina. Supongamos por ejemplo la instrucción M = A+b * log (x) está escrita en lenguaje de alto nivel y la misma ocuparía centenares de instrucciones en lenguaje de bajo nivel. En esencia las diferencias con el lenguaje ensamblador residen en que los lenguajes de alto nivel utilizan instrucciones muy potentes entendibles en idioma inglés y no mnemotécnicas (IF, THEN, WHILE, FOR, etc.). Un esquema sintetizador del funcionamiento en bloque de los lenguajes seria el siguiente:

Programador

52

Máquina (Hardware)

LenguajeMáquinaLenguaje deAlto nivel

Máquina Hardware

Software

Lenguaje Ensamblador

Máquina Hardware

Software Mnemotécnico


Usuario – programador

Usuario – programador

Los lenguajes de alto nivel pueden subdividirse en distintos grupos:Lenguajes orientados a los procedimientosLenguajes orientados a los problemasLenguajes de consultaLeguajes generadores de aplicaciones

Lenguajes orientados a los procedimientos: son los más utilizados, se subdividen según su aplicación:Científicos (Fortran, APL)De gestión (Cobol, RP62)De aplicaciones múltiples (Basic, Pascal, Clipper, Fox, DBase, etc.)Educativos (Logo, Prolog)De inteligencia artificial (Lisp)

TRADUCTORES (INTERPRETES Y COMPLILADORES)En cualquier lenguaje de alto nivel que se escribe un programa debe ser traducido el mismo al lenguaje de máquina antes que pueda ser ejecutado. Esta conversión se hace a través de programas de software de sistema denominados traductores. Los mismos pueden ser Intérpretes o Compiladores. Normalmente cuando se prepara un programa el programador lo escribe usando un editor (un procesador de palabra). El editor permite escribir línea por línea para introducir al programa en la memoria RAM y guardar una copia del mismo en la unidad del disco. Esta versión del programa escrita en un lenguaje de alto nivel se denomina programa o código fuente.

Antes de que el programa se pueda ejecutar se debe traducir desde el código fuente al lenguaje de máquina llamándose al programa traducido programa o código objeto.

53

ProgramaFuente

Traducción ProgramaObjeto


El proceso de traducción y su conversión en programa objeto difiere según sea el intérprete o el compilador utilizado.

COMPILADORESUn compilador es un programa que traduce el programa fuente (el conjunto de instrucciones de un lenguaje de alto nivel) a un programa objeto (instrucciones en lenguaje de máquina que la computadora pueda interpretar y ejecutar.Un compilador independiente se requiera para cada lenguaje de programación, es decir que para ejecutar programas en Cobol se requiere un compilador Cobol. El compilador efectúa solamente la traducción, es decir no ejecuta el programa. Una vez compilado el programa el resultado en forma de programa objeto será directamente ejecutable.Un algoritmo con los pasos necesarios para la compilación de un programa sería el siguiente:

54

INICIO

Introducir el PRG en un cierto lenguaje con ayuda de un editor

Cargar el compilador en memoria juntamente con el programa

Comenzar la aplicación

Existe error de sintaxis

N

S

El proceso de compilación ha terminado. El programa fuente se ha convertido en un programa objeto listo para ejecutar

FIN2

El programador debe encontrar todos los errores en el programa fuente utilizando nuevamente el editor

3

3

Imprime todos los errores con el n° de línea correspondiente

2

Por ejemplo si el lenguaje es Cobol, el editor debe ser Cobol

Desde la U. de disco

Para ejecutarlo colocar el nombre y <enter>

INICIO

CARGAR EL INTERPRETE DE DISCO A MEMORIA


INTERPRETEUn intérprete es un PRG que procesa los PRG escritos, en lenguaje de alto nivel. A diferencia del compilador el interprete traduce una intrusión escrita en un lenguaje de alto nivel a código de maquina e inmediatamente después la ejecuta y a continuación Realiza el mismo procedimiento con la próxima instrucción del programa fuente y así sucesivamente hasta terminar con todas las instrucciones del PRG. El interprete esta diseñado para trabajar en la computadora en modo conversacional o interactivo.El procesador ejecuta la orden una vez que es traducida y no existe ningún error de sintaxis o de ejecución. El interprete no traduce todo el programa el un solo paso. Se sitúa en la memoria RAM junto con el programa del usuario. El proceso del intérprete se puede describir por medio de un algoritmo de la siguiente manera:

Por ejemplo el intérpreteBasic desde disco

55

ESCRIBIR EL PRG DE USUARIO

2

DAR LA ORDEN DE EJECUCION DEL PRG DEL USUARIO

COMIENZO DE LA INTERPRETACION Y EJECUCION

TOMA UNA INSTRUCCIÓN LA COMPUTADORA

1


En forma simultanea

56

ESTA LA SINTAXIS CORRECTA N

PARA LA EJECUCION

IMPRIME EL ERROR Y EL NUMERO DE LINEA CORRESPONDIENTE

2

S


Comparación entre compiladores e intérpretes Tantos los interpretes como los compiladores tiene sus ventajas e inconvenientes derivados de sus características.La principal ventaja de los intérpretes sobre los compiladores reside en que el análisis sintáctico del programa se puede ir realizando a medida a medida que se introduce por el teclado o bien cuando se interpreta. El interprete proporciona un error e incluso un mensaje de diagnostico que indica la naturaleza del problema del programador debe ir directamente al error y corregirlo, de este modo los programas pueden ser comprobados y corregidos durante el desarrollo de los mismos.

Ejecución:

EL USUARIO DEBE COREGUIR DICHA INSTRUCCION

TRADECE LA INSTRUCCIÓN A CODIGO DE MAQUINA Y LUEGO LA EJECUTA

S 1

N

FIN DE ELA EJECUCION FIN DEL PROCESO

57

HAY MÁS INSTRUCCIONES


1.-La modificación del programa fuente es muy sencilla en el interprete mientras que en el compilador además de la modificación con el programa editor será necesario crear un nuevo programa compilado. Esto significa que para comprobar el funcionamiento de un programa una vez modificado habrá que compilarlo. 2.-Las ejecuciones sucesivas de un programa compilador no necesitan traducción del programa fuente. Como el intérprete no produce un programa objeto se debe realizar el proceso de traducción cada vez que se ejecute el programa.(En lenguaje compilado se ejecuta el programa objeto).

Escritura:Un programa en interprete es mas fácil de escribir que en compilador. Entre otras razones porque el programa interprete lleva un editor incorporado.

Ocupación de memoria:Un intérprete es más pequeño que un compilador y por ello puede ser utilizado en computadora con menos memoria. Sin embargo esta propiedad es engañosa ya que al tamaño del programa del usuario hay que añadir el tamaño del propio intérprete que deberá estar en memoria.(Compilador el programa se puede ejecutar con cualquier PC)(Interprete si no esta el programa (Basic) no se puede ejecutar el programa creado)

Rapidez:La ventaja fundamental de un programa escrito en un lenguaje compilador es su rapidez ya que en caso de la interpretación cada instrucción debe ser analizada e interpretada antes de su ejecución.La ejecución de un programa objeto (en código de maquina) es mas rápida que la interpretación de un lenguaje de alto nivel. Cuando un programa esta compilado el tiempo de ejecución esta es pequeño porque el mismo esta en código de maquina. Sin embargo en un programa en lenguaje intérprete el programa fuente se debe traducir cada vez que se ejecute y por ello el tiempo de ejecución será la suma del tiempo de traducción más el de la propia ejecución.

PARTES CONSTITUTIVAS DE UN PROGRAMA Después que se a tomado la decisión de desarrollar un programa el programador debe establecer el conjunto de especificaciones que debe contener el programa. Entrada, Algoritmo de resolución y salida. El Algoritmo de resolución incluirá las técnicas para obtener las salidas a parir de las entradas. Así pues se puede considerar tres grandes bloques en el diseño de todo programa.

1) Entrada de datos 2) Algoritmo de resolución o codificación 3) Salida de datos

Conceptualmente un programa puede ser considerado como un sistema de aja neja como podemos observar en el siguiente grafico.

ENTRADAS SALIDAS

58

PROGRAMA

(Alg. De resolución)


Caja negra

El sistema de caja negra o algoritmo de resolución es en realidad el conjunto de código que transforman las entradas del programa (datos) en salidas del programa (resultados).Al establecer las especificaciones del programa el programador debe conocer en primer lugar cuales son las salidas antes de que pueda especificar el contenido de la caja negra.

ENTRADA DE DATOSEl programador debe establecer las entradas al programa o conocer de donde provienen así como en el momento en que se requieren en el programa. Si el procesamiento de datos es interactivo las entradas pueden proceder del usuario mientras el programa se esta ejecutando. En otros casos pueden estar contenidos en ficheros (archivos o bases de datos almacenados en disco o en memoria principal. Al proceso de introducir la información de entrada (datos) en la memoria de la computadora se lo denomina entrada de datos.El programador debe:

1) Establecer una lista de todas las entradas requeridas por el programa, la fuente de cada entrada y el formato en que existen cada una de ellas.

2) Debe determinar la frecuencia con que son requeridas las distintas entradas por el programa: diariamente, semanalmente, mensualmente, o intervalos irregulares de tiempo.

3) Además el programa debe determinar donde se prepararan las entradas On Line u Off Line (en línea o fuera de línea)

4) El programador debe evitar que un dato sea solicitado sin que haya sido previamente introducido en memoria.

SALIDAS DE UN RESULTADO El programador debe listar todas las salidas de listas previstas en el programa así como el formato requerido por el usuario. Algunas de las características que deben reunir las salidas son las siguientes:

1) Salidas en pantalla o papel impreso 2) Grabación de resultados en disco rígidos o disquete.3) Diseño o presentación de resultados (listas, tablas, informes, gráficos, etc.)4) Frecuencia de salida de los resultados.

Para que esto sea correcto el programa deberá codificar las instrucciones de salida y debe elegir adecuadamente el dispositivo periférico interviniente (disquete, disco rígido, impresora, pantalla.)

ALGORITMO DE RESOLUCION Una ves determinadas las entradas y las salidas el programador debe decidir como obtener las salidas deseadas a partir de las entradas dadas. La caja negra que se denomina algoritmo de resolución constara en esencia de dos etapas:

1) Diseño de resolución del problema.2) Algoritmo de resolución del problema.

En la primera etapa se establece el modelo para la resolución del problema para lo cual se tendrá en cuenta los datos de entrada y los resultados que se deseen obtener. Su estudio y desarrollo llevara al algoritmo de resolución del problema que deberá codificarse en un lenguaje de programación de alto o de bajo nivel.

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El algoritmo de resolución se suele expresar previamente a la codificación en lenguaje de programación en alguna de las siguientes representaciones:

1. Diagrama de flujo.2. Diagrama de flujo estructurado o Nassi Shneiderman (N/S).

TIPOS DE INSTRUCCIONES Las instrucciones disponibles en un lenguaje de programación dependen del lenguaje ya sea de bajo o alto nivel. Esto se manifiesta en el juego o repertorio de instrucciones especificas del lenguaje. Así para conocer en profundidad las instrucciones de un lenguaje ensamblador se requiere conocer la estructura del procesador (registros, acumuladores, direcciones de memoria, etc.), mientras que en los lenguajes de alto nivel no es necesario conocer tan en profundidad la estructura interna del procesador.Una clasificación de las instrucciones también llamadas sentencias en los lenguajes de alto nivel podría ser la siguiente:

- Instrucciones de entrada salida- Asignación – Movimiento A/M- Aritméticas - Lógicas - De bifurcación o transferencia de control- Especiales

En un sentido global las instrucciones se pueden dividir en dos grandes grupos:1. Las que manipulan datos.2. Las que gobiernan la lógica del programa (es decir, el orden de ejecución de

las instrucciones del programa).

INSTRUCCIONES DE ENTRADA SALIDAPermiten la transferencia de información desde los dispositivos periféricos hacia la memoria de la computadora y desde esta a los periféricos. El proceso de introducción de datos en la memoria desde un dispositivo periférico de entrada se denomina lectura o carga de datos. El proceso de extracción de datos de la memoria y su envió a un dispositivo periférico de salida se denomina escritura, grabación (memoria externa), impresión (impresora), etc.

INSTRUCCIONES DE ENTRADAAfecta a las unidades o dispositivos llamados de lectura tales como unidades de disco, unidades de disquete, teclado, digitalizadores, etc.Leer A, B, C, Lectura de los valores numéricos correspondientes a las Input A, B, C, variables A, B y C

INSTRUCCIONES DE SALIDAAfectan a las unidades de salida (pantalla, disco, disquete, impresora, etc.)Escribir A, B, C, Escribir los valores correspondientes a lasPrint A, B, C, variables A, B y C en pantalla.

INSTRUCCIONES DE ASIGNACION Y MOVIMIENTO (A/M)Las instrucciones de asignación son fundamentales en casi todos los lenguajes de programación. Permiten asignar valores o contenidos de variables al programaA=5 El valor numérico 5 se asigna como contenido de la Let A=5 variable A.A=B+5 La variable A a la izquierda del signo igual se asigna como contenido el resultado de la expresión aritmética. La instrucción de asignación no debe confundirse con una ecuación matemática de este tipo. A+5=B-2

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No es una expresión correcta para el lenguaje Basic como instrucción de asignación pero si tiene sentido matemático.En cambio la instrucción: I = I +1No tiene sentido matemático pero la sintaxis es correcta y la instrucción es aceptable.

INSTRUCCIONES DE MOVIMIENTOTienen el mismo sentido que las de asignación y permiten transferir la información o contenido de un campo o posición de memoria a otro manteniendo siempre intacta la información en su primera posición (emisor) y variando el contenido de la segunda posición (receptor).

M = 31 N =2 (Receptor) M = N (Emisor) M = 2 N = 2Suponiendo que la variable M valga 31 y la variable N valga 2 la instrucción de movimiento M = N dejara como resultado M = 2 y N = 2

Instrucciones matemáticas

Realizan el calculo de operaciones aritméticas tales como sumar, restar, multiplicar y dividir y también utilizar funciones como seno, tangente, coseno, etc.M = P + QA = SIN (X)En este caso la variable A queda como contenido del calculo del seno de la variable x.

INSTRUCCIOPNES LOGICAS Y DE RELACION En numerosas ocasiones debemos comparar dos expresiones aritméticas con la necesidad de una decisión en función del resultado de dicha comparación. Este tipo de operaciones se realizan con operadores de este tipo: <> = < > <= >=También se pueden comparar dos expresiones aritméticas de la siguiente forma:A + 3 <= C -2 (1) (2) (3)(1) Expresión 1.(2) operador(3) Expresión 2.

A todo este conjunto se lo denomina condición. El resultado de evaluar una condición puede tomar solamente dos valor: V o F.A = 3 A>B FB = 7 A<B VSi un programa tiene una instrucción con una determinada condición para realizar una tarea concreta esta solo se realizara cuando dicha condición sea verdadera o falsa.Además de los operadores de relación existe otro tipo de operadores lógicos que también permiten realizar operaciones lógicas con el And, Or y not se representan con unos cuadros conocidos como Tablas de Verdad.

A B A and B A or B Not A Not BF F F F V VF V F V V FV F F V F VV V V V F F

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Or Si una de las dos condiciones es verdadera, la condición es verdadera.And Las dos condiciones deben ser verdaderas para que la condición sea verdadera.F = Falso significa el valor lógico 0V = verdadero significa el valor lógico 1

Construir una tabla con tres condiciones utilizando los valores lógicos 0 y 1.

C1 C2C3 C1andC2andc3 C1orC2orC3 Not C1 Not C2 Not C30 0 0 0 0 1 1 10 0 1 0 1 1 1 00 1 0 0 1 1 0 10 1 1 0 1 1 0 01 0 0 0 1 0 1 01 1 0 0 1 0 0 11 1 1 1 1 0 0 0

And como multiplicado

Supongamos que tenemos tres condiciones: C1, C2 y C3 y tres operadores lógicos

El operador Not transforma la certeza o falsedad en lo opuesto.Como aplicación del NOT pondremos los siguientes ejemplos:NOT (A = B) es lo mismo que A<>bA = B es lo mismo que NOT [(A>B) or (A<B)]A > B es lo mismo que NOT [(A=B) or (A<B)]

INSTRUCCIONES DE BIFURCACION O TRANSFERENCIA DE CONTROLEstas instrucciones permiten variar (romper) la secuencia de ejecución de un programa al saltar (bifurcar) a otra parte del mismo. Las instrucciones de este tipo se basan en una simple comparación o en los resultados de las operaciones lógicas. Las bifurcaciones producidas por las instrucciones de control pueden ser como salto hacia delante en la secuencia normal del programa o como salto atrás. Los tipos de bifurcaciones en cuanto a las condiciones a cumplir se dividen en incondicionales y

C1 C2 C3 C1 and C3 C2 OR C3 C1 and (C2 OR C3) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

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condicionales. Las bifurcaciones incondicionales se realizan siempre que se ejecuta la instrucción, las condiciones solo se realizan si la condición es verdadera.101030 IF (cond.) THEN (70 OPERACIÓN) (1)405060 GO TO (2)708090100

(1) Si se cumple la condición, es decir si es verdadera hará un salto hacia adelante.

(2) Realiza en forma incondicional un salto hacia atrás.

INSTRUCCIONES ESPECIALESLas instrucciones especiales varían de unos lenguajes a otros y las que vamos a citar no significa de modo alguno que las posean todos sino que el lenguaje o su versión del lenguaje podrán existir o no.El grupo más importante de instrucciones especiales se clasifica en:

- Edición- Impresión- Conversión- Ordenación- Declarativas- Modificación de dirección- Comunicación de entrada – salida- Graficas

EDICION:Facilitan los formatos de presentación de resultados tanto en modo texto como en modo numérico. Un ejemplo típico seria el dibujo de rótulos en zonas especificas, supresión de ceros (en los resultados) no significativos, inclusión de los signos positivos o negativos, inclusión de símbolos monetarios, justificación de resultados a derecha o izquierda, etc.

IMPRESIÓN Es una mezcla de instrucciones de salida y de edición que facilitan la escritura o impresión de resultado en una hoja de papel (formulario de papel continuo, folios, etc.)CONVERSIÓN:Es muy común utilizar en la computadora código de caracteres ASCII para realizar operaciones con manejos de caracteres alfanuméricos. Se utiliza la conversión para pasar de un sitio a otro. De igual manera se trabaja para los sistemas numéricos binarios, octal, hexadecimal.

CHR$(165) NVAL(N) 165

ORDENACION: Se utiliza para clasificar conjuntos de datos en orden creciente (A – Z) o decreciente (Z – A).

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DECLARATIVAS:Permiten asignar las zonas de memoria encargadas de almacenar los datos y definir el tipo de información almacenadaDECLARE (A) TYPE NUMDECLARE (B) TYPE CHAR

DIM A (10) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A

MEMORIA

Se asigna en memoria 10 posiciones para almacenar información del tipo valor numérico. “Juan”

DIM A$ (S) “5”

1 2 3 4 5 A$ MEMORIAA$ =”5”A$ (3) = “5”A$ (2) =”JUAN”Para este ejemplo se asigna un espacio en memoria llamado A$ para almacenar información del tipo carácter alfanumérico.

A = 7: Se asigna en espacio de memoria llamado a para almacenar información del valor numérico.

TÉCNICAS DE PROGRAMACIÓN

ELEMENTOS BÁSICOS DE UN PROGRAMA

En la materia anterior ya hemos introducido el concepto de algoritmo, diagrama de flujo, programa y lenguajes de programación. También hemos visto la diferencia entre el diseño del algoritmo y el diagrama de flujo que resuelve el problema y su implementación en un lenguaje particular.Como ya sabemos las reglas para combinar los elementos básicos de un lenguaje forman la sintaxis del lenguaje. Existe un número determinado de palabras claves o reservadas que solo pueden ser utilizadas de un modo determinado. Estas palabras reservadas pueden ser instrucciones o sentencias de programación.

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Los elementos básicos cuya correcta combinación permiten construir un programa son: 1)- Palabras claves e identificadores. 2)- Variables. 3)- Constantes. 4)- Expresiones. 5)- Sentencias de asignación.

PALABRAS CLAVE E IDENTIFICADORES

Las palabras claves o reservadas constituyen las instrucciones (ordenes, comandos, sentencias, funciones y operadores) intrínsecas al lenguaje de programación y son parte fundamental de su sintaxis.

DIFERENCIA ENTRE INTRUCCIÓN Y COMANDO

La instrucción forma parte del programa, en algunos lenguajes suele tener antepuesto el numero de instrucciones y es ejecutada cuando el programador de la orden de ejecución a todo el programa.Un comando se ejecuta inmediatamente después de ser ingresado en la computadora. Los comandos no tienen antepuesto número y son palabras reservadas del sistema operativo.Los identificadores tienen un significado predefinido o bien pueden ser elegidos por el programador como por ejemplo los nombres de las variables, de programas, etc.Las palabras reservadas no pueden ser elegidas como nombres de variables (input=A) o identificadores.

CONSTANTES NUMÉRICAS

Es una cantidad cuyo valor no cambia durante la ejecución de un programa. Es un elemento fijo de datos.

CONSTANTE ENTERA

Es un número con un valor entero positivo o negativo.

CONSTANTE REAL

Un numero decimal o real es un numero escrito con punto decimal. 4.0 – para la maquina es considerado decimal3.45, -0.15 – son números decimalesLos números reales se pueden representar en notación científica3.1415920.3144592 E+1El punto se llama punto flotante porque puede cambiar.

CONSTANTE DE CARACTERES (CHAR)

Es un conjunto de caracteres que se pueden formar con los 256 símbolos diferentes de la computadora. Por ejemplo en BASIC las constantes de caracteres se organizan en series o secuencias de caracteres denominadas cadenas o strings de caracteres.

CONSTANTE BOOLEANA

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Puede tomar dos valores V (Trae) o F (False)

VARIABLES

Almacenan como contenido constantes. Una variable es traducida como una dirección de memoria. Existen distintos tipos de variables: numéricas, enteras de simple precisión y de doble precisión, cadena de caracteres.Una variable de un cierto tipo solo puede tomar valores de ese tipo, es decir una variable de tipo entera solo puede tomar valores enteros. En el caso de asignar un valor de diferente tipo se produce un errorA=”JUAN” – error de asignación de datos

EXPRESIONES

En una expresión se pueden evaluar datos y por consiguiente se obtienen nuevos resultados. Las expresiones son combinaciones de constantes, variables, símbolos, operadores, etc.Las expresiones pueden ser aritméticas, estas son análogas a las formulas matemáticas y utilizan la prioridad de operadores aritméticos. Op. Aritméticos Prioridad + alta ^ */ +- En consecuencia A*B+7=(A*B)+7También es posible utilizar funciones como por ejemplo el valor absoluto de una variable: ABS(x) o el seno de una variable: SIN(x), raíz cuadrada SQR(x)

EXPRESIONES BOOLEANAS

Es una expresión donde existen entre otros operadores de relación, operadores lógicos.Operadores de relación > < + <> (son para comparación)Operadores lógicos And Or NotLos valores resultantes de estas expresiones son siempre V o FLos operadores de relación se utilizan para comparar expresiones con el siguiente formato: Exp. 1 Op. Rel. Exp. 2 (A+3) >= (B+1)En un sistema para generar expresiones booleanas es necesario combinar operadores booleadnos y relacionarlos con otros elementos. A And B B Or C

SENTENCIAS DE ASIGNACIÓN

Permiten asignar el valor a una variable A = B + 1 var. Exp.

OTROS ELEMENTOS

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Además de las constantes, variables, expresiones y sentencias de asignación los programas se componen de otros elementos tales como bucles, bifurcaciones, acumuladores, interruptores, así como también los subprogramas que constituyen módulos independientes dentro de los programas.Todos los elementos básicos unidos adecuadamente mediante las estructuras básicas constituirán a los programas.

CAMPO DE MEMORIA

A lo largo de un proceso se necesita con frecuencia almacenar datos para su posterior recuperación. El almacenamiento de los datos y las operaciones con ellos exige su introducción en memoria en áreas de almacenamiento específico de las computadoras. Las áreas de almacenamiento se denominan campos de memoria.Los campos de memoria se dividen en campos de entrada, campos de salida y campos de trabajo.Los campos de entrada contienen los datos de entrada que aun no han sido utilizados durante el proceso.Los campos de salida contienen los datos de salida que se van a visualizar en pantalla o bien se pueden escribir en algún dispositivo.Los campos de trabajo contienen los datos o resultados parciales que se almacenan hasta que son requeridos por el programa. Las variables contadores o acumuladores se almacenan en campos de memoria.

BUCLES

Un bucle es un proceso en el que se ejecutan una serie de instrucciones un número determinado de veces. Las operaciones son siempre las mismas pero con datos y resultados distintos. En el caso de un programa de computadora el bucle o lazo es un conjunto de instrucciones que deben ser ejecutadas un cierto número de veces en un proceso iterativo o repetitivo. El bucle constara de una entrada y una salida. La entrada se produce con una o varis instrucciones y la salida (fin de proceso repetitivo) se producirá cuando se cumple una condición.

X=99

ACCION 2

ACCION 3

FN S

CUERPO

SALIDA DEL BUCLE BUCLE

BUCLE

67

ACCION 1

ACCION 2

ACCION 1

I

PREPARACIÓN


Si no se coloca una condición de salida se permanecerá dentro del bucle indefinidamente y se conoce a ese tipo de bucles como bucle sin fin. La salida del bucle exigirá una condición, por ejemplo que una variable X tome el valor 9.Una iteración es una repetición controlada de la secuencia de acciones internas del bucle.En general un bucle consta de las siguientes partes:1.- Preparación o arranque de un bucle: esta compuesto por una o mas instrucciones que pueden ser asignaciones de valores a constantes, contadores en 0 o bien dimensionado en listas.2.- Cuerpo del bucle: esta compuesto por el grupo de instrucciones que integran realmente al bucle para cumplir el objetivo especificado y que se repiten mientras no se cumple la condición.Preparación Contadores en 0, acumuladores en 0Cuerpo ingresa número, pregunta si es mayor que 0, incrementa los positivos.3.- modificación del bucle: es el conjunto de instrucciones que modifican el bucle haciendo progresar su ejecución hasta su terminación final, se suele realizar con contadores totalizados.El bucle necesita continuar, incrementar en una unidad y que vuelva, para esto será el contador totalizador.4.- comprobación de la condición: el bucle suele constar de una instrucción para averiguar si se ha producido la condición que determinara la salida del bucle.

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I

PREPARACION

CUERPO

MODIFICACIÓN

COMPROBACIÓN

S FN

SALIDAI

LECTURA

DE UNALISTA

DATOFINAL

SNOPERACIÓNDE

IMPRESIÓN

SALIDADE

RESULT.

CALCULO

SALIDADE

RESULT.

Ejemplo:

FEjemplo:N=KM<=N

K = Valor de controlSN ACCION 1

M =Expresión

Matemática


El contenido del valor de control que interviene en la condición puede ser variable y cuyo valor dependerá de los resultados anteriores a la condición como en caso de constantes, o bien de operaciones posteriores a la condición como el caso de N.

CONTADORES

En los procesos repetitivos se necesita normalmente contar los sucesos o acciones internas del bucle como pueden ser registros, o elementos de un fichero o el número de iteraciones a realizar. Par realizar esta tarea, el bucle, se utilizan los contadores cuya construcción es una de las técnicas corrientes en la realización de cualquier diagrama de flujo.Un contador es un campo de la memoria que esta destinado a contener los diferentes valores que se van incrementando o decrementando en cada iteración.El campo contendrá las sucesivas sumas parciales que se van realizando en la ejecución de las sucesivas repeticiones. El incremento en las sumas parciales es

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siempre constante pudiendo ser positivo o negativo, es decir que el contador se va incrementado o decrementando.

El contador se representa en un programa con una variable. En las instrucciones de preparación de un bucle se realiza la inicialización del contador o los contadores. La inicialización de un contador consiste en poner el valor inicial en la variable que representa al contador. N=5 I=3 P=0Por consiguiente el contador se representa con una instrucción de asignación del tipo: N=N+1 N=N-1Siendo I el incremento del contador.Un ejemplo de aplicación de un contador en un ordinograma seria el siguiente:

Caso Valor inicial (N) Incremento (I) Val. Sucesivos de NA 0 1 1,2,3,4….B 5 1 6,7,8,9….C 6 3 9,12,15,18…D 8 -1 12,9,6,3…E 15 -3 Caso Val. Inicial (N) Incremento (I) Valor M Salida cuandoA 0 1 10 N=11B 5 1 25 N=26

70

J = J + 1 ó J = J - 1

1.5

3 Posic. I, J

I = I +1 ó I = I -1

Fila

Columna

N=K

N<=M

N

S

Salida del bucle

A 1

A 2

A n

N=N+1Incremento del contador

El valor inicial del contador N es K


C 6 3 15 N=18D -8 +1 -4 N=-3E -15 +3 0 N=3

La salida del bucle ocurre cuando el valor N se hace mayor que el valor de M.

ACUMULADORES

Un acumulador o totalizador es un campo o zona de memoria cuya misión es almacenar cantidades variables resultantes de sumas sucesivas. Realiza la función de un contador con la diferencia que el incremento o decremento de cada suma es variable en lugar de constante como el contador. Se representan con una instrucción del tipo: S=S+NDonde N posee un valor variable y no constante.Un ejemplo seria el diagrama de flujo que lee un conjunto de datos numéricos y obtiene la suma de todos aquellos números que sean positivos.

El acumulador tiene un valor inicial 0, se coloca al principio, se ingresa un numero, se pregunta si es mayor que 0, si es así se acumula. El valor inicial es S

Otro ejemplo: la suma de todos los números contenidos o almacenados en un archivo de disco.

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S

I

S=0

LEER N

N>=0

N

S=S+N Ult.Dato

S

N

FImprimir S

I

N=0


Lectura de un archivo de datos de empleados de una empresa residente en una unidad de disco (nombre, edad, seguro social, sueldo básico). Se debe imprimir los datos personales de cada empleado así como la suma total de los sueldos.

BIFURCACIONES

Las instrucciones de los programas se ejecutan en modo secuencial, sin embargo en muchas ocasiones es necesario romper el orden secuencial y bifurcar, saltar o transferir el control a otras instrucciones, donde estas últimas pueden no ser consecutivas a las que en ese momento se están ejecutando.Las instrucciones que continúan a la que salta se volverán a ejecutar secuencialmente hasta la aparición de otras instrucciones de bifurcación o fin de programa. Nosotros veremos posteriormente en el caso de las subrutinas que cuando existen instrucciones de bifurcación es posible conservar la dirección del retorno al programa principal tras ejecutar las instrucciones a donde se haya transferido el control.

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N

Ult.Dato S F

Leerdatos

delArchiv

oD

N=N+D

Imprimir laSuma N

I

Leer N,E,S,S

B

ST=ST+SB

ImprimirN,E,S,SB

Ult.Dato

N

S FImprimirST


Los saltos o transferencias de control pueden ser positivas (hacia delante) o negativas (hacia atrás) lo que puede implicar la no ejecución de instrucciones (en el caso de los saltos negativos) o bien la repetición de instrucciones (en el caso de los saltos positivos).Existen dos tipos de bifurcaciones: condicionadas e incondicionadas. Las condicionadas dependen del cumplimiento de una determinada condición, cuando se cumple la condición el control del programa se bifurca a la instrucción especificada. Si la condición es falsa el programa continua ejecutándose en la siguiente instrucción en el orden secuencial previsto.

BIFURCACIÓN CONDICIONAL

BIFURCACIONES INCONDICIONALES

La bifurcación se realiza siempre que el programa pase por la instrucción sin el cumplimiento de una condición.

Saltonegativo Salto

positivo

BIFURCACIONES ANIDADAS

Las bifurcaciones condicionales y no condicionales se pueden anidar, es decir situarse unas en el interior de otras.

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N SCond

A1A2

Acción 1

Acción 2

Acción 3 Acción N

Acción 2

Acción 1

I

Lecturade

datosde arch.


INTERRUPTORES O CONMUTADORES

Un interruptor también llamado switch o flags (banderas) es un campo de memoria que toma diversos valores a lo largo de la ejecución del programa y que permiten comunicar información de una parte a otra dentro del mismo programa, es decir variar la secuencia de ejecución de un programa dependiendo del valor que tenga en cada momento. Encendido y apagado; abierto y cerrado; ocupado y listo.Los interruptores suelen intervenir en una bifurcación condicionada, cuando el salto se debe demorar a un momento en que no se disponga la información original en lugar de realizarlo inmediatamente cuando esta presente la información.La técnica del interruptor puede tener tres posibles aplicaciones:

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A=100

B<50

C=0

S

N

N

S

S

N

N1=N1+1

N2=N2+1

N3=N3+1

P=P+1


INTERRUPTOR BINARIO

En esencia un interruptor permite dirigir el flujo de los procesos con dos ramas paralelas, en un sentido o en otro dependiendo de la ocurrencia de una situación determinada.La técnica del interruptor es:a)- Reserva de una posición de memoria que posteriormente se utilizara en operaciones de comparación. A esta constante se le puede dar el valor 1 (interruptor ON, abierto), o el valor 0 (interruptor OFF, cerrado).Pero previamente se le ha dado un determinado significado, por ejemplo:IN=1: significa que el registro o dato leído ocupa una posición par.IN=0: significa que el registro leído ocupa una posición impar.b)- otro ejemplo de posibles significados podría ser: IN=0 (condiciones iniciales constantes) o bien IN=1 (condiciones iniciales variables). En este caso el interruptor puede asignarse cuando se le asigna un valor tras realizar una prueba y en función del resultado. Así por ejemplo si se esta examinando un fichero de estudiantes y el interés reside en los estudiantes de medicina se puede asignar IN=1 si estudia medicina, mientras que IN seguirá con el valor 0 para el resto de los estudiantes.

VARIANTE DEL INTERRUPTOR

El uso del interruptor binario (2 estados) se puede ampliar a un interruptor múltiple en el caso de que el programa tuviese N ramas en paralelo. En este caso dependiendo del estado de un suceso determinado que puede tomar N estados diferentes se podría utilizar un interruptor múltiple.

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I

S

N

Lectura

de un registr

o

IN=0

Posiciónpar

Posición Impar

Lect. Arch.

Estudiant.

Estud.

Medic.

SN

I

Acción 2 Acción 1IN=1

I=0


Por ejemplo en el menú de un programa donde puede existir distintas opciones.

INTERRUPTOR MÚLTIPLE

=1 =2 =3 =4 =5 =6

SUBRUTINAS O SUBPROGRAMAS

La programación estructurada consiste en descomponer sucesivamente un problema en módulos que se trataran y programaran independientemente unos de otros.Consideremos las siguientes dos situaciones: Caso 1: en un cierto programa diferentes listas, tablas (arrays, arreglos) de números se desean clasificar en orden ascendente y luego descendiente. Supongamos que existen tres listas: A, B y C. es decir primero realizar el proceso con la lista A, luego con la lista B y luego con la C. conocemos dos algoritmos de clasificación uno es el BUBBLE SORT (método de a burbuja) y otro es QUICK SORT (clasificación rápida).

Utilizando una programación normal escribiremos en primer lugar el proceso para clasificar A, a continuación se repite el proceso con los cambios para clasificar B y luego se repite el proceso para C o para las listas que lo deseen. Esto esta claro que requiere el uso de instrucciones casi iguales para clasificar las tres listas. Podríamos ahorrar esfuerzos si fuera posible escribir el proceso solamente una vez y a continuación aplicarlo para la lista A, para la B y la C (o bien para las que lo deseen).Caso 2: el programador jefe o el analista de aplicaciones de un gran proyecto desea dividir el trabajo entre varios programadores. Para evitar confusiones el mismo debe hacer cada parte tan independiente como sea posible. Un medio para solucionar este problema es dividir el programa en partes que puedan ser desarrolladas por separado y eventualmente integrarse en una unidad. Tales partes independientes se denominan módulos o subprogramas.

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I

IN?

IN=0

Ing. Opc.IN

Fact. C/C Bancos

ListaPrecio

Sueldos

F


El tratamiento normal de un modulo se puede hacer en forma independiente por dos motivos: 1) los módulos se repiten varias veces dentro del mismo programa: 2) los módulos efectúan una tarea independiente de gran importancia cada uno de ellos.La representación grafica es la siguiente:

En la integración de un programa completo o principal se podría ver de la siguiente manera:

=1 =2 =3

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I

OP?

F1

SUBPR.

A

SUBPR.B

F

FX

Sub PR A Sub PR B

Retornar Return

F 1

F 2 G 2

G 1


Una vez finalizado el conjunto de instrucciones del subprograma el mismo retorna a la instrucción siguiente del programa principal donde fue invocado. Las subrutinas se llaman por una instrucción go to, call, do.Las funciones directamente se coloca el nombre, devuelve, el resultado de un cálculo.Las subrutinas no devuelven un resultado concreto, devuelve el flujo del programa para que continúe. Un subprograma puede ejecutar las mismas acciones que un programa: 1)- Aceptar datos, 2)- ejecutar cálculos; 3)- devolver o proporcionar resultados.Sin embargo un subprograma es utilizado por el programa para un fin específico. El subprograma recibe datos del programa y le devuelve resultados. El programa llama o invoca (go sub, call, do) al subprograma. El subprograma ejecuta las tareas y a continuación retorna (return, retornar) y devuelve el control al programa. Esta acción puede suceder en distintas partes del programa. Cada vez que el subprograma es llamado el control vuelve el lugar donde fue hecha la llamada. Este proceso se denomina “bifurcación controlada”.

1.- Programa Principal 2.- Programa Principal

3.- Programa Principal10 203040 GO SUB 1000506070 END

1000 SUB PROG 11010 1020 GO SUB 2000

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10 ----------20 ----------30 ----------40 GO SUB 100050 ----------60 ----------70 ----------80 ----------90 ----------100 GO SUB 1000110 ---------120 END

10 ----------20 ----------30 GO SUB 100040 ----------50 ----------60 GO SUB 200070 ----------80 END

1000 SUB PROGRAMA1010 ----------1020 ----------1030 ----------1040 RETURN

1000 SUB PROG 11010 ----------1020 ----------1030 ----------1040 RETURN

2000 SUB PRG 22010 ----------2020 ----------2030 ----------2040 RETURN


10301040 RETURN

2000 SUB PROG 22010 2020 RETURN

1.- una subrutina puede ser llamada más de una vez desde el programa principal.2.- desde el programa principal se puede llamar a más de una subrutina.3.- una subrutina puede ser llamada por otra subrutina. En este caso la subrutina 2 es a la subrutina 1, como la subrutina 1 es al programa principal.Estos subprogramas se denominan anidados o bien de niveles jerárquicos.El número de llamados sucesivos posibles entre subprogramas, dependerá del límite de memoria que posea la PC. El subprograma esta constituido por un conjunto de instrucciones que no forman parte del programa principal.El subprograma puede ser interpretado o compilado como en el lenguaje BASIC.Puede ser grabado en forma independiente y en algunos lenguajes son llamados también procedimientos.Auque hasta ahora nos hemos referido a un solo tipo de subprogramas los que se conocen en informatica como subrutinas en realidad existe dos tipos de subprogramas. 1.- procedimientos o subrutinas.2.- funciones.Las funciones han de ser definidas y su llamada se realizara por su nombre, mientras que las subrutinas o procedimientos serán llamados mediante instrucciones específicas. LENGUAJE INSTRUCCIONES DE LLAMADO COBOL PERFORM FORTRAM CALL CLIPPER DO BASIC GO SUB

Las definiciones de función especifican cálculos que producirán valores necesarios para evaluar expresiones. Las definiciones de procedimientos especifican cálculos que ejecutaran acciones en lugar de producir valores.Las funciones y procedimientos (subrutinas) se denominan subprogramas ya que sus funciones especifican cálculos subsidiarios a un programa. Estos cálculos que producirán acciones o valores requeridos. Para manipular programas adecuadamente necesitamos comprender los siguientes aspectos de su funcionamiento. Invocación de la función

Y: = Potencia (3.4,2) X=3.4 N=2 11.56

Definición de la función

Función potencia ( X: real; N: integer): real;

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Var Z: real parámetros tipo de I: integer formales valor

Begin

I: = 1;For I;=1to ABS(n) DO Z=Z*N;

If N<0 then Z:=1/Z Potencia:=ZEnd

Definición de la función Y = X N en lenguaje Pascal

ASPECTOS PARA EL FUNCIONAMIENTO DE SUBRUTINAS Y PROCEDIMIENTOS

1) ¿Cómo se definen los subprogramas?Existen reglas de construcción o definición de los subprogramas de modo similar a las que existen para la construcción de programa. Cada lenguaje tiene sus propias reglas específicas.2) ¿Cómo se ejecutan los subprogramas?La ejecución de un subprograma se invoca o llama durante la ejecución de un programa. Una función se referencia (no se llama explícitamente) en el caso de que debe ser evaluada. Un procedimiento o subrutina se invoca si la instrucción específica o el nombre que define el procedimiento se ejecutan, por ejemplo si en una expresión interviene la función Y-SIN(X). En este caso se esta invocando al subprograma correspondiente.3) ¿Cómo se proporciona la información a los subprogramas?En general los subprogramas reciben información a través de parámetros formales también llamados variables falsas o “dummy” tales como X,N por ejemplo en la definición de la función Y=X N en lenguaje Pascal como invocación de un subprograma proporciona información por medio de parámetros actuales o argumentos tales como 3.4 par X y 2 para N.4) ¿Cómo proporcionan información los subprogramas?La función por ejemplo proporciona información en forma de valor por lo que en alguna parte debe existir una instrucción de asignación que podrá ser utilizada en la evaluación de cualquier expresión. Por ejemplo en el caso anterior se devuelve el valor real 11.56. Una diferencia entre función y subrutinas podemos decir que las funciones devuelven un valor y las subrutinas pueden devolver diferentes valores. 5) ¿Cómo interactúan las variables en subprogramas independientes?Las variables se clasifican en locales y globales. Una variable local es una variable declarada dentro de un subprograma y es distinto de las variables declaradas con el mismo nombre en otra parte del programa. Una variable es global cuando esta definida a un nivel mas alto que las locales. Normalmente las variables locales se definen dentro del programa principal.El significado de una variable se limita al procedimiento en que esta declarado, esto es para las variables locales. Cuando otro programa utiliza el mismo nombre de variable se crea otra variable distinta, es decir el nombre se refiere a una posición distinta de memoria. Se dice que las variables son locales al subprograma donde están declaradas. La parte del programa donde la variable tiene acción (identidad, definición y ejecución) se conoce como ámbito rango o campo de definición de esa variable. Si un programa asigna un valor a una de las variables locales este valor no es accesible a otro subprograma, es decir no pueden utilizar este valor, sin embargo en ocasiones es conveniente permitir que el identificador (nombre de la variable) tenga el mismo nombre en distintos subprogramas ampliando su campo de definición. En este caso se utilizan variables globales cuyo ámbito es más amplio que un subprograma.

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En algunos lenguajes de programación (BASIC entre ellos) las variables declaradas en un subprograma puedan retener sus valores entre llamadas sucesivas del programa.En PASCAL no se transmiten los valores pero es posible su transferencia mediante la correspondencia entre variables globales y locales. Las variables definidas en un ámbito son accesibles en el mismo y por lo tanto son accesibles desde procedimientos interiores.

CAMPO DE DEFINICIÓN DE VARIABLES

M

Variables definidas en los procedimientos

Son accesibles desde los procedimientos

M MNPQRSTUN NPQP PQQ QR RSTUS STUT TUU U

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N

q

P

R

S

T

u


SUBRUTINAS Y PROCEDIMIENTOSUna subrutina o procedimiento es un modulo o subprograma independiente que ejecuta un proceso especifico y que es llamado en un momento dado. Las subrutinas pueden ser llamadas del programa principal tantas veces como sea preciso devolviendo el control al programa principal cuando finaliza su ejecución.Las subrutinas tienen la ventaja de ser totalmente independiente del programa principal. Se pueden almacenar en memoria en cualquier orden y además no necesitan posiciones contiguas en esa memoria.Otra ventaja consiste en la no limitación de espacio de memoria. Sin embargo no se puede asociar ningún valor con el nombre de la subrutina o procedimiento y por lo tanto no puede aparecer en ninguna expresión.

P.Ppal

Call

Subrut.

FUNCIONESLas funciones son un modulo o parte del programa que realiza un determinado calculo que se utilizara en una expresión o modulo que llama a la función. Se diferencia del procedimiento o subrutina en que las funciones suelen tener pocas instrucciones, no tienen secuencia de llamada y su ejecución es muy rápida. La mayoría de los lenguajes tienen un conjunto de funciones estándar incorporadas, como por ejemplo en Basic: Sin(x), Cos(x), SQR(x), tan(x).Los argumentos x de la función pueden variar a lo largo del programa. El cálculo del valor de la función se realiza en cada momento sustituyendo el argumento por su valor en ese momento. Además de las funciones estándar es posible definir otras distintas como por ejemplo en pascal con Función y en Basic con Def Fn. En matemática una función es una regla que cuando se la proporciona uno o mas valores llamados argumentos produce un resultado (el valor de la función para los argumentos dados).

1) f(x) = x 1 solo argumento x 5-x2) f(x, y) = 3x + 4 y 2 argumentos x, y

Basic1) Def Fn A(x) = x/ (5-x)2) Def Fn A(x ,y) =3*x + 4*y

Pascal1) Fuction F (x : Real) : Real

Begin

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X

X

Subrutina

X

XRetorno


F: = x/(5-X) End

2) Fuction F (x : Real; y : Real) : real;Begin

F: = (3*x) + (4*y) End

ESTRUCTURAS BASICASPara poder conseguir un programa estructurado que sea claro, simple, fiable y fácil de leer será necesario utilizar estructuras de control que permitan a cualquier programa o subrutina dividirse en segmentos independientes.El teorema de la estructura de 1966 establece que un programa propio puede ser escrito utilizando solamente tres tipos de estructuras de control:

- Secuencial- Selectiva- Repetitiva o iterativa

Un programa se define como propio si cumple las siguientes condiciones:1) Posee un solo punto de entrada y otro de salida para el control del programa2) Existen caminos desde la entrada hasta la salida que se pueden seguir y que

pasan por todas las partes del programa.3) Todas las instrucciones son ejecutables y no existen lasos o bucles infinitos.

ESTRUCTURA SECUENCIALDO-END (Inicio-fin) BEGIN-END (PASCAL)DO (inicio de la secuencia) Acción 1 Acción 2 Acción 3

END (fin de la secuencia)Los pasos del proceso se ejecutan en secuencia, uno después de otro. Como se puede ver en los pseudo códigos (DO – END) se recomienda utilizar identacion (sangría) interior de las acciones, dentro de las estructuras ya que ello facilita la lectura del programa al mostrar de una forma grafica las relaciones existentes entre las distintas instrucciones.

ESTRUCTURAS SELECTIVASUna estructura es selectiva cuando solo uno de los procesos alternativos posibles (acción no o función) se puede seleccionar tras el cumplimiento de alguna condición determinada.La elección entre varias alternativas exige una toma de decisiones, por ello las estructuras selectivas se las conoce como de alternativa simple, alternativa doble o alternativa múltiple. Esto se debe al numero de opciones o alternativas que se pueda tomar.Los puntos donde se deben tomar las decisiones se denominan puntos de decisión.

ESTRUCTURA CONDICIONAL (SIMPLE)IF THEN (SI ……ENTONCES)Realiza la ejecución condicional de una acción, es decir la acción o proceso solo se realiza si cumple una determinada condición.

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Ejemplos:IF (CONDICION) THEN (ACCION 1) IF (CONDICION) THEN (ACCION)END IFAl llegar al punto de decisión se ha de observar el estado del sistema. Si se satisface la condición (por el si) se ejecuta la acción o proceso y en caso contrario (por el no) no se ejecuta.

ESTRUCTURTAS ALTERNATIVAS (DOBLES) IF THEN ELSE (SI ENTONCES SINO)La estructura condicional es muy limitada y será necesario utilizar estructuras que permitan la elección entre distintos procesos. Si las opciones son dos se denomina a la estructura alternativa.IF (condición) Then (accion 1) else (accion 2) if (condicion) then (accion1) else (accion 2)End IFSi la condición es verdadera (SI) se realiza la acción 1 y si es falsa (NO) se realiza la acción 2.La palabra THEN (entonces) señala la alternativa para procesar la acción 1. La palabra ELSE señala la alternativa para procesar la acción 2 si la condición es falsa.

ESTRUCTURA SELECTIVAS (MULTIPLES)CASELa estructura selectiva CASE permite asociar un conjunto de condiciones a un conjunto de acciones que se excluyen mutuamente. La estructura se conoce por CASE (caso) y permite una desviación del flujo de control hacia múltiples procesos en función del resultado de la evaluación de una expresión o indicador. Así si el resultado toma el valor 1 se realiza la acción 1, si tomo el valor 2 se realiza la acción 2, si toma el valor N se realiza la acción N y si no es ninguno de los valores de 1 a N realizara las instrucciones en OTHERWISE.CASE (caso)DO CASE CASE variable = exprecion 1 Accion 1 CASE variable = exprecion 2 CASE variavle = exprecion N OTHERWISE Otras instruccionesEND CASE

ESTRUCTURAS ITERACTIVASLas estructuras iterativas permiten ejecutar una acción un numero determinado de beses, es decir repetir esa acción una o mas beses consecutivamente. Las estructura iterativas suelen llamarse lasos o bucles. Todas las instrucciones en los bucles se repiten un numero determinado de beses. Se denomina iteración a cada una de las distintas pasadas o ejecución de todas las instrucciones contenidas en un bucle.Existen dos variantes de estructuras iterativas:DO WHILE REPEAT WHILEDO UNTIL REPEAT UNTILLa diferencia entre ambos es que en DO WHILE el bucle continua mientras la condición es verdadera. La condición se comprueba antes de ejecutar la acción, si es falsa la acción no se ejecuta y el bucle se detiene.

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En DO UNTIL el bucle continúa hasta que la condición se hace verdadera. La condición se comprueba después de ejecutar la acción o sea que la acción se ejecuta al menos una ves con independencia de que la condición sea verdadera o falsa.DO WHILE pregunta al principioDO UNTIL realiza acciones, luego pregunta

DO WHILE (condicion) A = 0

Accion 1 DO WHILE A<5

Accion 2 A = A+ 1 END DO END DO

DO UNTIL (condicion) A = 0Accion 1 DO UNTIL A = 5Accion 2 A = A+1END DO END DO

Tanto en DO WHILE como en DO UNTIL se necesita que el bucle contenga al menos una instrucción que cambie la condición que controla el bucle. Si así no lo hiciere el bucle continua indefinidamente (un contador).

OTRAS ESTRUCTURAS ITERATIVASFOR-NEXTFOR variable = expresión 1 to expresión 2 STEP expresión 3 Acción 1 Acción 2NEXT variableNo se necesita pone instrucciones que cambien el contador, si no hay STEP considera que el incremento es 1.El significado de seudo código es: repetir la acción desde el valor inicial de la variable de control dada por la expresión 1 hasta alcanzar el valor final dado por la expresión 2. si no se indica nada en contra con STEP se supone que los incrementos son positivos de 1 en 1 (en el caso de números enteros). En el caso de querer variar los incrementos será preciso indicarlo con STEP expresión 3, siendo el incremento positivo o negativo según sea el valor de la expresión 3.

Estructuras especialesGO TO (ir a)Esta expresión se puede utilizar para transferir el control a un bucle o desde dentro del bucle hacia el exterior pero no puede transferirse desde fuera hacia el interior del bucle. Es una estructura que indica que el proceso adicional debe continuarse en alguna otra parte del programa. GO TO (numero de línea) Ir a

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Sistemas de datos

El programador para llegar a expresar la solución de un problema debe expresarlo en forma de algoritmo que luego le permita una fácil codificación.En esta consideración la informática se basa en el estudio de algoritmos, secuencia paso a paso de diferentes operaciones que se deben realizar para obtener un determinado resultado. Sin embargo, un algoritmo manipula datos y para que se pueda aplicar correctamente necesita que esos datos estén relacionados (estructurados) de alguna forma particular. Esta nueva idea nos lleva a otra concepción de la informática, el estudio de los datos, su estructura y su manipulación o abreviadamente el concepto de estructura de datos o estructura de información.Estructura es la relación que existe entre los distintos elementos de un grupo.

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En informática, la relación que existe entre elementos de datos es una estructura de datos. Uno de los problemas más serios con los que se enfrenta el programador es, precisamente, la estructuración y almacenamiento de la información. El programador deberá analizar con mucho cuidado la estructuración, almacenamiento y recuperación de datos, comparándolos con la eficacia del algoritmo para su manipulación. En caso contrario la solución dada para la resolución del problema puede ser muy costosa en espacio de memoria o en tiempo de trabajo de máquina. Las estructuras de datos se almacenan en unidades de disco (memoria secundaria).

Los datos

Los datos o información que manipula una computadora serán diferentes según la aplicación en que se utilicen, y una de las características diferenciales de los sistemas de información es el tratamiento de los datos. Así cuando un científico interesado en números reales y complejos y en matrices trabaja en programación utilizara lenguaje FORTRAN o BASIC. En contraste los datos o información utilizados en la gestión comercial estarán normalmente reunidos en ficheros, y por ello se utiliza COBOL que proporciona grandes facilidades para descripción del contenido y estructura de ficheros. La mayoría de los lenguajes están diseñados para manipular ciertos tipos de datos más adecuadamente.

Características de los lenguajes de programación

MANIPULACION DE LOS DATOS

El significado de la información relacionado con los datos puede implicar no solo un conjunto de valores de datos, sino también una disposición estructura que relaciona los valores de algún modo.La clasificación alfabética por nombres de abonados de la guía telefónica es una referencia fácil pero no la única. Existe otra clasificación, también alfabética – de nombres de calles o distritos - , y dentro de cada calle o distrito, listado de suscriptores. Esta última guía se llama de dos niveles, debido a que necesitamos aplicar nuestro proceso de búsqueda dos veces, una vez para encontrar la calle y la otra para encontrar el abonado.

Nombre y apellido Dirección Número de teléfono

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Lenguaje Notación Característica de los datos

Ada Programas Los usuarios pueden diseñar sus propias estructuras de datos

BASIC Diagramas de flujo y expresiones matemáticas elementales

Caracteres y números

PASCAL Diagramas de flujo pseudocodigos

COBOL Programas Ficheros jerárquicos

FORTRAN Formulas matemáticas Numéricos

CLIPPER Programas Base de datos

Programas Base de datosC, C+


García Andrés Las Heras 64 435678García Antonio Rawson 332 431234García Beatriz Pueyrredon 211 42189

Tabla de dos niveles de búsquedaCalle: av 25 de mayoAbonado Número de teléfonoGarcía José 423569Hidalgo Maria 423567Romero Pablo 425895

Estructura de datos

Una estructura de datos es una colección de elementos o ítems de datos. El medio en que se relacionan unos elementos con otros determina el tipo de estructura de datos.El valor de la estructura se determina por:

a) los valores de los elementosb) la disposición de los elementos.

en el caso de la guia telefonica, cada elemento comprende un nombre una direccion y un numero de telefono, tal elemento se denomina registro o átomo. Las estructuras de datos telefonicos son del mismo tipo y se denominan ficheros secuenciales.Un elemento o item de de datos se denomina variable porque su contenido es unico pero puede cambiar de cuando en cuando.

Clasificación de las estructuras de datos

Las estructuras de datos mas usuales son: cadenas, matrices, listas, tablas, pilas, colas, árboles, y ficheros. El estudio de las estructuras conduce a los algoritmos de manipulación de los datos. Algoritmos: de inserción, búsqueda y eliminación.Unas de las primeras estructuras utilizadas y conocidas son las matriciales conocidas por matrices o arrays (arreglos multidimencionales) y los vectores que son arreglos unidimensionales. Estas son tablas con subíndices, cada elemento de una matriz se puede recuperar o identificar por su dirección (valor numérico único).

Vectores

Es una de las estructuras mas simple, consiste en una secuencia de elementos del mismo tipo (enteros, reales, o caracteres), relacionados unos con otros por el orden en que están definidos. Los matemáticos y científicos utilizan un índice o subíndice para representar la notación de tales estructuras.Así una notación típica es:X1 X2,……,X10

Un vector es: (2,3,4,8,9,10,15,17)

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Que representa 10 elementos. La longitud de un vector es el número total de elementos. Cada elemento del vector se representa con el nombre del vector y un indice o subíndice.En el ejemplo anterior X es el nombre del vector, los elementos sonX1=2 X2=3 X3=4……X8= 19

En leguajes de programación el indice se escribe luego del nombre y enmarcado entre paréntesis

X(1), X(2), X(3), …..X(8)

Matrices

Las matrices son arreglos multidimencionales, y poseen dos o más índices. El numero de los índices necesarios para especificar un elemento de una matriz se denomina dimensión. Las matrices mas utilizadas son las de dos dimensiones que se asemeja a una tabla de filas (primer índice) y columnas (segundo índice).Los elementos de una matriz de dos dimensiones se representan por expresiones separadas por una coma y encerradas entre paréntesis o corchetes.

Ej. A(i,j) en BASIC A [i,j] en PASCAL

Se refiere al elemento de la fila i columna j

O bien A11 A12 A13 3 4 5 A21 A22 A23 1 2 3 A31 A32 A33 4 0 7

Almacenamiento de matrices

Las matrices se almacenan en memoria de modo secuencial. Y tienen dos posibles métodos de almacenamiento por filas o por columnas.El compilador o intérprete correspondiente se encarga de almacenar en memoria adecuadamente las matrices en función de los subíndices y dimensiones de las mismas. Por ejemplo si la matriz esta almacenada por filas el elemento A13 está en la tercera posición y el elemento A21 en la cuarta.

Listas

Una lista es un conjunto o serie de elementos (objetos del mismo tipo, denominado también átomos) en la que cada uno de ellos está relacionado con el anterior y/o con el siguiente. Para designar un elemento se utiliza un puntero.Para hacer referencia a una lista se debe conocer donde comienza, donde termina y su longitud.El tratamiento o manipulación de listas exige poder:

Acceder al primer elemento (cabeza de lista)Acceder a otros elementos Suprimir o añadir otros elementos

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Listas lineales

Una lista lineal es aquella que tiene un primero y ultimo elemento existiendo una relacion estructural entre sus diferentes elementos, normalmente cada elemento está relacionado con el anterior y el siguiente excepto el primero (solo con el segundo) y el ultimo (solo con el anterior). Las listas lineales son tambien llamadas densas porque los elementos de la lista se encuentran en posiciones de almacenamiento de memoria contiguas.

Las operaciones fundamentales que se pueden realizar con listas son:

- calcular la longitud de la lista- consulta secuencial de c/u de los elementos- acceso a un elemento n, examen y/o modificación de su contenido- inserción de un nuevo elemento en la posición n de la lista- suprimir un elemento de la lista- clasificación de los elementos según determinados criterios.

Inserción de un elemento

La operación de inserción conserva todos los elementos de la lista, desplazando aquellos cuyo número de orden es superior al que tratamos de insertar.

A B ………………...... H IElem 1 elem 2 elem n elem n+1

A B ………………………. Ex H IElem 1 elem 2 elem n elem n+1 elem n+2

Eliminación

La operación de eliminación es puede realizar desplazando los elementos posteriores hacia delante, indicando el nuevo índice final de la cola restando una posición de la misma.

b c d …………………………

Inicio final

Pilas

Una pila es una subclase de lista lineal en las inserciones y alimentaciones se realizan en un solo extremo y solamente el ultimo elemento resulta accesible (el que esta arriba de la pila –top-). El elemento menos accesible es el situado en el fondo.

d c b

a

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Top

Inserción en una pila.

Top

Eliminación en una pila de 1 elemento.

Top

e d c b a

d c b7 a

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