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[Inf 140] Introduccion A Los Algoritmos (3 Diap X Hoja)

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[Inf 140] Introduccion A Los Algoritmos (3 Diap X Hoja)

  1. 1. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Informática “Introducción a los Algoritmos” Asignatura INF 140 – Informática I Profesores Pamela Hermosilla Monckton Daniel Cabrera Paniagua Ayudantes Profesores PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Definición de Algoritmo (RAE) • Conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un problema. • Método y notación en las distintas formas del cálculo. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Algoritmo (Otras fuentes) • Procedimiento para resolver un problema matemático en un número finito de pasos, lo que frecuentemente involucra repetición de una operación. Método detallado paso a paso para lograr una tarea. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 1
  2. 2. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Algoritmo (informalmente) Si a una persona se le entrega dicha lista, y ésta sigue las instrucciones cuidadosamente entonces al llegar al final se habrá resuelto la tarea en cuestión Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Nuestra Definición de Algoritmo Un algoritmo es un conjunto finito de instrucciones que especifican la secuencia de operaciones a realizar, en orden, para resolver un problema determinado. En otras palabras es una fórmula para resolver un problema. Generalmente es una lista de la siguiente forma: Paso 1: “Hacer algo” Paso 2: “Hacer algo” Paso 3: “Hacer algo” . . . Paso n: “Hacer algo” Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Algoritmos Nivel de Abstracción Olvidar información y consecuentemente tratar cosas que son diferentes como si fueran las mismas. Esto con el fin de simplificar el análisis separando los atributos relevantes dentro de un contexto determinado. Dividir & Vencer (divide & conquer) Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 2
  3. 3. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Algoritmos Cotidianos (Narrativos) Llamar por teléfono Planchar Cocinar panqueques Inscribir una asignatura… etc. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Otros Ejemplos Un alumno solicita ser el ayudante de un ramo. El profesor examina en la base de datos de la escuela el historial del alumno. Si el alumno está capacitado el profesor lo acepta como ayudante, en caso contrario la solicitud del alumno será rechazada. Los pasos del algoritmo en descripción narrativa son los siguientes: 1. Inicio 2. Leer solicitud del alumno 3. Leer historial del alumno 4. Si, el alumno está capacitado, el profesor acepta la solicitud, en caso contrario la solicitud es rechazada. 5. Fin Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Calcular el promedio de 3 notas: 1. Inicio 2. Leer nota 1 3. Leer nota 2 3. Leer nota 3 4. Asignar a suma_de_notas el resultado de nota1+ nota2 + nota3 5. Asignar a promedio el resultado de suma_de_notas / 3 6. Escribir resultado 7. Fin Realizar una venta con factura… Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 3
  4. 4. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Características • Correcto - Fiable • Eficiencia tiempo & recursos • Claro - Fácil de mantener • Interfaz apropiada • Preciso : orden en cada paso • Definido: siempre se obtiene el mismo resultado • Finito: número finito de pasos Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática • Error – creer que: Aprender a programar significa aprender un lenguaje computacional hasta dominarlo completamente, y luego utilizarlo para expresar, en la forma que el computador entiende, el problema particular que se quiere resolver Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Realidad: La parte medular de la programación consiste en resolver el problema. Esto es independiente del lenguaje en el cual se expresará posteriormente esta solución Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 4
  5. 5. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática • Programar NO es fácil, ya que no es fácil resolver problemas • ... y enseñar a programar tampoco lo es porque en realidad lo que se debe enseñar son técnicas de solución de problemas. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática • Resolver un problema usando un computador no es solamente conocer un lenguaje de programación. • Es disponer de la capacidad para analizar un problema, entenderlo y especificar el algoritmo que permite solucionarlo, usando un lenguaje de programación. • Para ello no basta con aprender un lenguaje de programación, además hay que disponer de una metodología que permita resolver problemas computacionalmente. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática • El medio para resolver un problema en forma computacional es un conjunto preciso de instrucciones expresadas en un cierto lenguaje, lo cual constituye lo que se denomina un programa. • Pero el programa puede ser visto simplemente como un algoritmo expresado en un lenguaje de programación. • Este algoritmo es independiente del lenguaje y constituye la forma en que se resuelve el problema. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 5
  6. 6. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática ¿Qué es un lenguaje? (1) Def. RAE: “Conjunto de sonidos articulados con que el hombre manifiesta lo que piensa o siente.” “Estilo y modo de hablar y escribir de cada persona en particular.” “Conjunto de señales que dan a entender algo. (El lenguaje de los ojos, el de las flores).” Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática ¿Qué es un lenguaje? (2) • Un lenguaje es un medio de comunicación entre los seres humanos a través de signos orales y escritos que poseen un significado. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática ¿Qué es un lenguaje de programación? • Es un lenguaje utilizado es la escritura de programas para computadores, de tal modo que puedan ser entendidos por estos últimos. • Se clasifican en tres grupos: – Máquina – Bajo Nivel – Alto Nivel Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 6
  7. 7. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Lenguaje Máquina • Es el lenguaje propio de los computadores, basado en la lógica binaria, de ceros y unos (00010111). • Este lenguaje resulta difícil de utilizar para las personas, ya que el programador debe introducir todos y cada uno de los comandos y datos en forma binaria. • La programación en lenguaje máquina es una tarea tan tediosa y consume tanto tiempo que raras veces lo que se ahorra en la ejecución del programa justifica los días o semanas que se han necesitado para escribir el mismo. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Lenguaje de Bajo Nivel • La programación en lenguaje máquina es difícil. Es por ello se necesitan lenguajes que faciliten este proceso. En base a esto se han sido diseñados los lenguajes de bajo nivel. • Los lenguajes de bajo nivel permiten crear programas muy rápidos, pero que son a menudo difíciles de comprender. • Se requiere que el programador piense a nivel de máquina. • Un ejemplo de este tipo de lenguaje es el ensamblador. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Lenguaje Ensamblador • El lenguaje ensamblador es un lenguaje funcionalmente similar al lenguaje máquina, pero más sencillo de utilizar. • En este lenguaje, los programadores utilizan códigos alfabéticos que se corresponden con instrucciones de tipo numérico de las máquinas. • El “enlace” entre el programador y el computador, un programa llamado ensamblador, traduce cada instrucción de este lenguaje en la sentencia máquina que corresponda. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 7
  8. 8. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Lenguaje de Alto Nivel (1) • Los llamados lenguajes de alto nivel son los que se emplean con mayor frecuencia como lenguajes de programación, porque permiten expresar los algoritmos de una manera y con un estilo fácilmente reconocible por parte de diversos programadores. • Son útiles para simplificar el proceso de programación. • Algunos ejemplos de lenguaje de alto nivel son: – Java – C/C++ – Visual Basic – HTML, XML, Prolog, Lisp, …y un gran etc… Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Lenguaje de Alto Nivel (2) • Ventaja: – Son fácilmente transportables de una máquina a otra sin necesidad de realizar grandes cambios en ellos, por lo que se dice que son independientes de la máquina empleada. • Tanto los lenguajes de alto nivel como de bajo nivel no son entendibles directamente por la máquina, sino que necesitan ser traducidos a instrucciones en lenguaje máquina. • Para ello se emplean Compiladores, e Intérpretes. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Compiladores (1) • Un compilador es un traductor. • El compilador traduce un código fuente íntegramente a lenguaje máquina antes de su ejecución, por lo que el resultado se ejecuta con tanta rapidez como si se hubiese escrito directamente en lenguaje máquina. • El compilador es el más eficaz para la mayor parte de las máquinas, puesto que presenta la ventaja que cada una de las sentencias del programa es interpretada y traducida al lenguaje máquina sólo una vez. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 8
  9. 9. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Compiladores (2) • Un compilador crea una lista de instrucciones de código máquina, basándose en un código fuente. • El código objeto resultante es un programa rápido y listo para funcionar, pero que puede hacer que falle el ordenador si no está bien diseñado. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Intérpretes • Son programas que se traducen línea por línea el código fuente. • Son traductores más lentos que los compiladores, ya que no producen un código objeto, sino que recorren el código fuente una línea cada vez. • Cada línea se traduce a código máquina y se ejecuta. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Alto Nivel Bajo Nivel Máquina Ejecutable Código Código fuente Objeto Compilador / Ensamblador Intérprete SUB 011010 100010 … Incorporación de bibliotecas ya existentes Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 9
  10. 10. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Resolución de Problemas • Entender el problema -> Definir el problema con claridad !!! • Idear un plan para resolver el problema – Identificar recursos, personas, información, etc. – Establecer el modo de utilizar los elementos identificados. • Ejecutar el plan • Evaluar la solución obtenida – ¿Se ha resuelto efectivamente el problema existente? – La solución alcanzada, ¿es útil para otros problemas? Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Proceso de Programación • La programación es una forma especializada del modelo de resolución de problemas… • Sus fases son: – Definición del problema. – Creación, depuración y verificación del algoritmo. – Escritura del programa. – Verificación y depuración del programa. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Alcances… (1) • En general, los problemas a resolver son tan complejos, que no es posible resolverlos de una sola vez. • Es por ello que usualmente se divide un problema mayor en un listado de sub-problemas más pequeños y abordables. • Cada uno de estos sub-problemas son, a la vez, divisibles en otros sub-problemas de menor tamaño. • Algunos autores llaman a esto Dividir y Conquistar, o Refinamiento por Pasos. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 10
  11. 11. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Alcances… (2) • Este tipo de proceso se asocia a un enfoque “de arriba abajo” (Top Down), ya que el problema se aborda desde lo más general (“desde arriba”), y progresivamente se introducen mayores detalles según se requiera (“hacia abajo)”. • El resultado es un algoritmo, que corresponde a un conjunto de instrucciones paso a paso que, luego de ser ejecutadas, resuelven el problema original. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Alcances… (3) • Este algoritmo suele estar escrito en un formato denominado Pseudocódigo, una mezcla entre lenguaje informático y lenguaje natural. • Una vez que los detalles del algoritmo están correctos, el paso siguiente es traducir las instrucciones existentes en pseudocódigo a un lenguaje de programación de alto nivel. Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Forma Difícil de Resolver un Problema Solución en forma de programa ? Problema • Énfasis en dar una solución rápida al problema, pero… ¿Qué problema estoy resolviendo? ¿Abordé el problema de manera adecuada? Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 11
  12. 12. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Forma Adecuada de Resolver un Problema (1) Solución en forma de programa Solución en forma Problema algorítmica Comprensión Implementación del problema de la Solución Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Forma Adecuada de Resolver un Problema (2) • Lo importante radica en comprender efectivamente qué problema pretendemos resolver, y plantear una solución analítica que lo resuelva. • Si fallamos en la comprensión del problema, sus consecuencias se arrastran hasta la solución final… Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Aspectos a tener en cuenta en un algoritmo (1) • Como ya se ha mencionado, un algoritmo se desarrolla con el objetivo de resolver un problema. • Por lo tanto, se espera que, luego de la ejecución del algoritmo, exista un resultado o salida. • Pero para obtener esta salida, es necesario que exista un proceso que sea capaz de entregarlo. • Ahora bien, un proceso requiere de entradas, elementos inicialmente externos al proceso, pero que se incorporan a él con el fin de obtener la salida esperada (solución). Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 12
  13. 13. Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Aspectos a tener en cuenta en un algoritmo (2) PROCESO Salida 1 Entrada 1 Salida 2 Entrada 2 Salida 3 Entrada 3 … … … … Entrada N Salida N Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Aspectos a tener en cuenta en un algoritmo (3) • Entradas: – ¿Cuántas entradas son requeridas por el proceso establecido? – ¿Qué tipo de entradas son requeridas por el proceso establecido? • Proceso: – ¿Cuál es el proceso más adecuado para resolver el problema planteado? • Salidas: – ¿Cuál es el resultado final esperado? Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Informática Fin Profesores INF 140 – Informática I PHM/DCP 13

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