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1. Estructuras de Datos y
Algoritmos
Curso 2009
Tecnólogo Informático

2. Presentación
 Docentes:
 Teórico: Andrés Pastorini
 Práctico y Laboratorio: Marcelo Torterolo

3. Presentación
 Segundo curso de Programación de Computadoras
 Métodos y lenguajes de programación
 Orientado a aplicaciones de tamaño medio

4. Presentación
 Previas
 Curso de Principios de Programación
 Curso de Matemática Discreta y Lógica 1.

5. Objetivo
 Avanzar en el aprendizaje de la programación :
 Recursión
 Estructuras Dinámicas (punteros)
 Tipos Abstractos de Datos
 Módulos
 Técnicas de ensayo de programas

6. Temario
 Tipos abstractos de datos.
 Diseño de programas, módulos de programa.
 Implementación de módulos en lenguaje C/C++.
 Algoritmos de búsqueda y ordenación.
 Introducción al análisis de algoritmos:
 eficiencia en tiempo de ejecución y espacio de
almacenamiento.
 Concepto de recurrencia.
 Implementación de tipos de datos recurrentes:
concepto y manipulación de punteros. (ej:
Implementación de listas).

7. Temario
 Implementación de funciones recurrentes.
 Diseño de programas mediante abstracción de datos.
Refinamiento de funciones y datos.
 Abstracciones de datos básicas:
 Estructuras lineales (listas, pilas, colas, dobles-
colas).
 Árboles (árboles binarios de búsqueda, árboles
generales, estructuras arborescentes).

8. Bibliografía
 Estructuras de datos y algoritmos
 Wirth, N. Algoritmos y Estructuras de Datos. Prentice-Hall.
1987.
 Weiss, M. A. Estructuras de Datos y Algoritmos. Addison-
Wesley Iberoamericana. 1995.
 Aho, A. V., J. E. Hopcroft y J. D. Ullman. Estructuras de
Datos y Algoritmos. Addison-Wesley Iberoamericana.
1988.
 Lenguaje de programación C/C++
 Kernighan, B. W. y D. M. Ritchie. El lenguaje de
programación C. Prentice-Hall. 1991.
 Deitel, H. M. y P. J. Deitel. Cómo programar en C/C++.
Prentice-Hall. 1998.

9. Metodología
 16 Créditos
 4 hs. Clase Teórica
 5 hs. Clase Práctica
 7 hs. Dedicación domiciliaria
 Prácticos
 Laboratorio
 Pruebas
 Parciales
 Trabajo de Laboratorio

10. Estrategia
 Clarificar el concepto "programa de computadora"
 Lenguaje de programación (C/C++)
 Tipos de Datos (int,float,char)
 Registros
 Uniones
 Estructuras Dinámicas(Punteros)
 Módulos
 Compilación separada

11. Estrategia
 Estudiar cómo construir programas que resuelvan
problemas dados.
 Metodología de Programación
 Recurrencia
 Listas y Árboles
 Tipos Abstractos de Datos
 Ensayo de Programas

12. Autómatas Maquinas de estado
 Los lógicos (matemáticos) en la década del '30 buscaron "modelos universales"
de programas.
 En cada momento, la máquina está en un cierto estado
El conjunto de estados se especifica precisamente
 Hay un conjunto de acciones (transiciones) que son las formas de operar la
máquina. Las transiciones cambian el estado de la máquina
Ejemplos:
 Cisterna
Componentes:
 tanque (conteniendo cierta cantidad de agua)
 llave de paso (abierta/cerrada)
(ver analogía con variables Pascal)
 Estados:
 combinaciones de los estados del par de componentes (tanque, llave de paso)
 Acciones:
 tirar la cisterna
 ...

13. Autómatas Maquinas de estado
 Otro ejemplo:
 Calcular el máximo de dos números
Componentes: int x, y, max;
 Transición:
if (x >= y) max = x; else max = y ;
 Efecto
 dado un estado inicial, la transición cambia ese estado de tal
modo que en el estado final la variable max contiene el
máximo de x e y
 Efecto del programa
 consiste en el cambio de estado

14. Maquinas de estado programables
 Los ejemplos vistos son programas individuales
¿ Cómo sería una máquina programable capaz de
ejecutar CUALQUIER PROGRAMA ?
 Noción universal de Programa
(Programa para la máquina universal)
 Idea:
 Programa + indicador de hasta dónde se ha ejecutado
 Esto forma parte del estado (están almacenados en la
máquina)

15. Maquinas de estado programables
 Esquema:
 Componentes:
 Memoria
 Lista de casillas identificadas
 Cada casilla puede contener un símbolo, de una lista
dada.
 Las casillas se usan para almacenar:
 instrucciones
 datos
 Punto de control - “program counter"
Señala al lugar de memoria donde se
encuentra la siguiente instrucción a ejecutar

16. Maquinas de estado programables
 Instrucciones:
 hay un conjunto de instrucciones precisamente especificado
 En general, cada instrucción modifica el estado de la máquina
 Máquina de Turing
 1936 - Modelo de "procedimiento computable"
¿ Es decidible mecánicamente si un enunciado matemático
es verdadero o
falso ?

17. Maquinas de estado programables
 Computadora Electrónica
 Realización del modelo de Turing (~1945)
 Las celdas pueden contener sólo 0 ó 1 (Bits)
 Instrucciones y datos codificados en secuencias de bits
(código binario)
 ¡ La noción abstracta de PROGRAMA antecedió a las
computadoras electrónicas!
(Más aún: constituyó la base de su diseño)
 Resultados inesperados de investigaciones altamente
teóricas

18. Maquinas de estado programables
 Lenguajes de Programación de Computadoras
 Lenguaje de Máquina
 Las instrucciones son secuencias de bits:
1100111011...1 que se interpretan.
 El conjunto de instrucciones y el formato esta dado por la
arquitectura de la maquina (add, mov,…).
 Ejemplo:
-1100 (significa sumar)
-111011...1 (operandos)

19. Programa de Computadora
 Programas
 Difícil de definir, podríamos decir que:
 instrucciones que la CPU de una computadora puede
entender y ejecutar.
 Conjunto de pasos para resolver un problema dado.
 Buscamos
 acordar una noción (más) objetiva de programa
 Acordar reglas para escribir programas
 notación, sintaxis
 significado, semántica

20. Abstracción
 Metodologías de Programación
 Partición
 Refinamiento
 Sinónimo de problema: ESPECIFICACION.
El problema especifica qué debe satisfacer el programa buscado, el
conjunto de programas aceptables
 Partición
Descomponer la especificación inicial en subproblemas
Verificar que la estructura obtenida resuelve el problema, asumiendo
que los componentes están resueltos correctamente.
 Refinamiento
Proceder de la misma forma con los componentes Aún no
implementados

21. Abstracción
 Queremos los programas de computadora para
resolver problemas
 En el enunciado de los problemas se manejan
conceptos "abstractos"
Ej: número entero, matriz de reales, cliente
 Construir programas para resolver problemas dados
involucra representar conceptos abstractos en
términos del lenguaje de programación
 Complejidad de la Programación
 inherente a los problemas
 proceso de construcción de los programas

22. Abstracción
 El proceso sigue refinando conceptos "abstractos"
hasta alcanzar el nivel del lenguaje de máquina.
Ciertas clases de estos refinamientos pueden
realizarse Automáticamente.
Entonces es posible definir lenguajes de
programación más abstractos
Lenguajes de alto nivel (de abstracción) donde son
primitivos ciertos conceptos abstractos.
Hay un programa (compilador) que produce
representaciones de esos conceptos.

23. Paradigmas de Programación
 Lenguajes de Programación
 Existen docenas de lenguajes de programación, y se sigue
creando nuevos.
 Cada uno tiene sus propias preferencias en cuanto al estilo
de programación

24. Paradigmas de Programación
 Cualidades de un Lenguaje
 Expresividad (que el numero máximo de problemas se
puedan expresar con este lenguaje)
 Facilidad del aprendizaje
 Portabilidad (que pueda compilar en maquinas de bajo costo,
en diferentes SO)
 Cualidad de la implementación
 Factores económicos
 Tipo y cantidad de paradigmas que soporta.

25. Paradigmas de Programación
 Programación Imperativa
 Es el paradigma que surgió mas naturalmente al desarrollo de
las computadoras : las maquinas están físicamente
construidas para ejecutar series de instrucciones maquinas
Se concibieron abstracciones de esas instrucciones o
combinaciones de ellas para dar lugar a lenguajes de mas
alto nivel. La idea central es el estado del programa que va
cambiando por las operaciones que se ejecutan.

26. Paradigmas de Programación
 Programación Procedural
 Para cumplir una tarea dada, descomponemos todo en sub-
tareas de calculo que se cumplen sucesivamente para
alcanzar la meta (procedimientos, funciones).
 Mas modularidad, permite mejor re-utilización del código.
 Ejemplo: C, Basic...

27. Paradigmas de Programación
 Programación Funcional
 En la programación funcional, como lo indica su nombre, la
entidad básica es la función. Se intenta evitar referencias a
variables.
 Ejemplos de Lenguajes : Lisp, Haskell, ...
 Utilizado en IA.

28. Paradigmas de Programación
 Programación Lógica
 En este paradigma, se consideran principalmente predicados
y reglas lógicas que alimentan una base de conocimientos.
Ejecutar un programa, en este caso, es evaluar o un
predicado o dar valores para que un predicado es verdadero.

29. Paradigmas de Programación
 Programación Orientada a Objetos
La Programación Orientada a Objetos (POO , OOP) es un
paradigma de programación que usa objetos y sus interacciones
para diseñar aplicaciones y programas de computadora. Está
basado en varias técnicas, incluyendo herencia, modularidad,
polimorfismo y encapsulamiento

30. Lenguajes de Programación
 En lenguaje de programación se puede clasificar
también según la forma de ejecución de los
programas escritos en el.
 Interpretado
 Compilado

31. Lenguajes de Programación
 En un lenguaje interpretado, el código es convertido
en instrucciones ejecutables por el microprocesador al
momento mismo de la ejecución. Necesita un
programa interprete. La CPU ejecuta las instrucciones
del interprete.
Ejemplos : Python, JavaScript, prolog, Java,…
 En un lenguaje compilado, el código es traducido en
instrucciones ejecutables una vez por todas.
Ejemplos : C( pero existen también versiones
interpretadas),Pascal, Modula-2,….

32. Compilación
 Compilador
 Programa informático que traduce un programa escrito en un
lenguaje de programación a otro lenguaje de programación,
generando un programa equivalente que la máquina será
capaz de interpretar. Usualmente el segundo lenguaje es
código máquina, pero también puede ser simplemente texto.
Este proceso de traducción se conoce como compilación.

33. Compilación
 Permite traducir el código fuente de un programa en lenguaje
de alto nivel, a otro lenguaje de nivel inferior (típicamente
lenguaje máquina).
 El programador puede diseñar un programa en un lenguaje
mucho más cercano a como piensa un ser humano, para
luego compilarlo a un programa más manejable por una
computadora.

34. Compilación
 Principio de compilación separada:
 A menudo, los programas usan componentes que son
construidos en forma totalmente independiente
Ej: funciones de biblioteca
 Si cambiamos la implementación de una función de
biblioteca, no queremos tener que recompilar todos los
programas que usan esa función
 El programa y (ciertos) componentes auxiliares son
compilables separadamente

35. Compilación

36. Compilación en C/C++
-El preprocesador, trabaja con el código fuente y lo
preprocesa.(Está fase esta presente en el lenguaje
C/C++ y no en todos los lenguajes)
-El compilador transforma el código fuente y genera
código ensamblador (Assembly).
-El ensamblador convierte el código assembler en
lenguaje de maquina obteniendo un archivo objeto
(.o)
-El linker combina varios archivos objeto para
generar el ejecutable.

37. Referencias
 http://www.fing.edu.uy/inco/cursos/prog2
 http://es.wikipedia.org/wiki/Programaci%C3%B3n_orie
ntada_a_objetos
 http://es.wikipedia.org/wiki/Compilador
 www.cimat.mx/~jbhayet
 Wirth, N. Algoritmos y Estructuras de Datos. Prentice-
Hall. 1987.

38. FIN
¿Preguntas?