Este documento trata sobre algoritmos y programación. Explica conceptos como algoritmo, programa, lenguaje de programación, tipos de datos, variables, constantes, expresiones, funciones, entrada/salida de datos y diseño de algoritmos para resolver problemas. Incluye ejemplos de algoritmos para determinar si un número es primo, sumar números entre rangos y calcular la hipotenusa de un triángulo rectángulo.

1. Algoritmos y Programas Ing. Daniel Osorio Maldonado

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

3. Temática Sistemas de procesamiento de información. Concepto de Algoritmo. Lenguaje de programación. Datos, tipos de datos y operaciones primitivas. Constantes y variables. Expresiones. Funciones intrínsecas. Asignación. Entrada y salida de información.

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

5. Esquemáticamente Datos Procesador Información

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

7. Conceptos importantes Hardware: grupo de componentes físicos de una computadora. Software: conjunto de programas que controlan el funcionamiento de una computadora

8. 2. Concepto de Algoritmo La metodología de la programación es aquella que es necesaria para resolver problemas mediante programas, su eje es el algoritmo. Problema Diseño del algoritmo Programa

9. Pasos para la solución de un problema El diseño del algoritmo describe el análisis del problema y desarrollo del algoritmo. Expresar el algoritmo como un programa en un lenguaje de programación. Ejecutar y validar el programa por la computadora.

10. Características de los algoritmos Preciso, indicará el orden de cada paso. Definido, el mismo resultado se obtendrá al ejecutar el algoritmo “n” ocasiones. Finito, deberá terminar en algún momento.

11. Ejemplo 2.1 Genere un algoritmo que solucione la entrega de un pedido a un cliente Inicio. Leer el pedido. Examinar el historial crediticio del cliente Si el cliente es solvente, entregar el pedido. En caso contrario, rechazarlo. Fin

12. Ejemplo 2.2 Genere un algoritmo que sume los números entre el 3 y el 30. Inicio. Hacer SUMA igual cero. Establecer NUMERO igual a 3. Sumar NUMERO a SUMA. Incrementar NUMERO en 3 Si NUMERO es menor o igual que 30 ir a 4; si no imprimir a SUMA. Fin

13. Ejemplo 2.3 Genere un algoritmo que determine al mayor de tres números enteros. Inicio Leer los números y guardarlos en NUM1, NUM2 y NUM3 respectivamente Comparar NUM1 y NUM2, el número mayor se guarda en AUX. Comparar AUX y NUM3, imprimir el número mayor. Fin.

14. Tarea 2.1 Diseñe un algoritmo para determinar si un número es primo o no. Tarea 2.2 Genere un algoritmo que sume los números entre el 2 y el 20. Tarea 2.3 Genere un algoritmo que sume los números entre el 5 y el 50.

15. 3. Los lenguajes de programación Cuando el procesador de datos es una computadora entonces el algoritmo de solución se expresa en un programa. Por tanto, un programa es escrito en un lenguaje de programación. Luego, la programación consiste en expresar las operaciones en forma de programa de un algoritmo.

16. Tipos de lenguajes Máquina; escritos en código binario. Bajo nivel (ensamblador); escrito en nemotécnicos. Alto nivel; diseñados para ser entendidos por el ser humano.

17. Instrucciones básicas Entrada/Salida; transferencia de información entre dispositivos periféricos y memoria central. Aritmético/Lógicas; ejecutan operaciones de éstos tipos. Selectivas; seleccionan tareas en función de los resultados Repetitivas; permiten la iteración de secuencias de instrucciones un número dado de veces

18. Traductores del Lenguaje A) Intérpretes; Toma un programa fuente lo traduce e inmediatamente lo ejecuta. Programa fuente Intérprete Traducción y ejecución en línea

19. Traductores del Lenguaje (cont.) B) Compiladores; traduce un programa fuente a código objeto. Programa fuente Programa Objeto Programa ejecutable Compilador (Compiler) Montador (Linker)

20. 4. Datos, Tipos de Datos y Operaciones Primitivas Un dato es la expresión general que describe los objetos con los cuales opera la computadora Los tipos son: simples (no estructurados) y compuestos (estructurados). Aquellos se subdividen en: Numericos (integer, real) Lógicos (booleans) Carácter (char, string)

21. Datos primitivos Datos Carácter Numérico Lógico Entero Real

22. 5. Constantes y Variables Constantes: valores que durante la ejecución de un programa no cambian su valor. Variables: valores que cambiarán durante la ejecución del programa

23. 6. Expresiones Se definen como una combinación de constantes, variables, símbolos de operación, paréntesis, y nombres de funciones especiales. Una expresión consta de operandos y operadores. Las expresiones se clasifican en aritméticas, lógicas y carácter.

24. Expresiones aritméticas Entero Entero módulo Mod Entero Entero División entera Div Real Real División / Entero o real Entero o real Multiplicación * Entero o real Entero o real Resta - Entero o real Entero o real Suma + Entero o real Entero o real Exponenciación ** Tipo resultado Tipo de operandos Significado Operador

25. Reglas de prioridad ( ) Parentesis +, - Más y menos Div, mod Div y mod *, / Multi, divide ** Exponencial Gráfo Operador

26. Operadores de relación Menor < Distinto <>,!= Mayor o igual >= Menor o igual <= Igual = Mayor > Significado Operador Expresión 2 Operador de relación Expresión 1

27. Operadores lógicos disyunción P o Q Or Conjunción P y Q And Negación Not p Not Significado Expresión lógica Operador lógico

28. 7. Funciones Intrínsecas Truncamiento Trunc(x) Raíz cuadrada Sqrt(x) Cuadrado Sqr(x) Seno Sin(x) Redondeo Round(x) Log decimal Log10(x) Log neperiano Ln(x) Exponencial Exp(x) Coseno Cos(x) Tangente inversa Arctan(x) Absoluto Abs(x) Descripción Función

29. 8. Operación de Asignación Es la forma de darle valores tanto a variables como constantes, se representa con el símbolo

30. Tipos de asignación Aritmética Lógica Cadena de carácteres

31. 9. Entrada y salida de información La operación de lectura READ permite el ingreso de los datos necesarios para los cálculos computacionales. La operación de escritura WRITE imprime la información procesada por el programa y su respectivo algoritmo.

32. PROBLEMAS RESUELTOS CON COMPUTADORAS Y HERRAMIENTAS DE PROGRAMACION 17/03/10

33. INDICE OBJETIVO SOLUCION DE PROBLEMAS ANALISIS DEL PROBLEMA DISEÑO DEL ALGORITMO SOLUCION DEL PROBLEMA MEDIANTE COMPUTADORA REPRESENTACION GRAFICA DE ALGORITMOS PSEUDOCODIGO 17/03/10

34. 2.1 OBJETIVO EXPONER LOS CONOCIMIENTOS INDISPENSABLES PARA EL APRENDIZAJE DE LA PROGRAMACION. 17/03/10

35. 2.2 SOLUCION DE PROBLEMAS Fases de fragmentación: Análisis del problema: definición concisa a fin de que sea analizado en todo detalle. Diseño del algoritmo: procedimiento, paso a paso, para la solucionar el problema dado. Solución del algoritmo con la computadora: codificación del algoritmo en un lenguaje de programación 17/03/10

36. 2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA El propósito es ayudar al programador a llegar a un cierto grado de comprensión de la naturaleza del problema. Una buena definición del problema, junto con una descripción detallada de entrada y salida, son los requisitos más importantes para una solución eficaz. 17/03/10

37. 2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont. Que información debe proporcionar la solución del problema. Solución del Problema Análisis del Problema Diseño del algoritmo Solución por computadora

38. 2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont. 2. Que datos se necesitan para resolver el problema. Análisis del Problema Definicióndel Problema Especificaciones de entrada Especificaciones de salida

39. 2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont. Ejemplo: leer los lados de un triángulo rectangulo e imprima la hipotenusa. Entradas: valores de los lados (variable LADO1 y variable LADO2). Salida: valor de la hipotenusa (variable LADO3). Variables: LADO1, LADO2 y LADO3 (tipo reales).

40. 2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO La información proporcionada al algoritmo constituye su entrada y la información producida constituye su salida. Los problemas complejos se resuelven eficazmente si se fragmentan en subproblemas que sean más sencillos de solucionar que el original. Esta técnica es conocida como divide y vencerás (divide and conquer).

41. 2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont. La descomposición del problema original en subproblemas cuya solución puede implementarse a través de la computadora se le denomina diseño descendente (top down design) La descripción detallada de la solución mediante pasos específicos se le denomina refinamiento del algoritmo (stepwise refinement).

42. 2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont. Diseño del algoritmo Diseño descendente Refinamiento por pasos Herramientas de programación – diagramas de flujo -pseudocódigo

43. 2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont. Ejemplo: Determine a los números menores que 90 y múltiplos de 9, así como su sumatoria. Definicióndel Problema Especificaciones de entrada Especificaciones de salida Imprimir múltiplos de 9 y su suma siempre y cuando sea menor que 90 TOTAL = 0 NUM = 9 LIMITE = 90 NUM, TOTAL

44. 2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont. Diseño descendente Refinamiento por pasos Herramientas de programación Múltiplos de 9 Sumatoria Num=9 Print num Num <= 90 regresar a) Num=+9 Total=+num

45. 2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont. Inicio Total=0, Num=9, Limite=90 Print Num Total=Total+Num Si Num <= Limite entonces Num=Num+9 y regresar a 3 Print Total Fin

46. tarea Determine si una palabra es un palíndromo. Determine el máximo común divisor para dos números enteros. Lea e imprima una serie de números distintos de cero. El algoritmo terminará con un valor que no se debe imprimir . Finalmente obtenga la cantidad de valores leídos.

47. tarea 4. Imprima y sume la serie de números múltiplos de 3 en el rango cerrado de 3 y 99. 5. Lea cuatro números e imprima el mayor de ellos. 6. Calcule la superficie de un triangulo en función de la base y la altura.

48. 2.5 SOLUCION DE PROBLEMAS MEDIANTE LA COMPUTADORA Una vez diseñado el algoritmo y representado mediante una herramienta de programación se debe: Solución del Problema por Computadora Codificación del programa Ejecución del programa Comprobación del programa

49. 2.6 REPRESENTACION GRAFICA DE LOS ALGORITMOS Los métodos usuales para representarlo son: Diagrama de flujo Lenguaje de especificación de algoritmo

50. 2.6 REPRESENTACION GRAFICA DE LOS ALGORITMOS cont

51. 2.7 PSEUDOCODIGO Es un lenguaje de especificación de algoritmos que permite una codificación rápida y simple. Su ventaja radica en que el programador no debe preocuparse por la sintaxis de un lenguaje de programación en particular. Utiliza palabras sencillas de entender para codificar programas.

52. ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA

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

54. PROCESO DE PROGRAMACION Consiste en la solución de problemas y el desarrollo de programas

55. Fases del proceso de programación Definiciòn y análisis del problema. Diseño de algoritmos: Diagrama de flujo. Diagrama (N-S). Pseudocódigo Codificación del programa. Depuración y verificación del programa. Documentación. Mantenimiento.

56. Partes de un programa concepto de caja negra Entrada Algoritmo Salida

57. De inicio / fin. De asignación. De lectura, De escritura. De bifurcación. Tipos de Instrucciones (acciones que resuelven un problema)

58. Elementos básicos de un programa Palabras reservadas. Identificadores (nombres de variables). Caracteres especiales. Constantes. Variables. Expresiones. instrucciones.

59. Otros elementos…… Iteraciones, Contadores, Acumuladores, Interruptores, Estructuras: Secuenciales, Selectivas, Repetitivas.

60. Iteraciones Es el segmento de un algoritmo o programa, cuyas instrucciones se repiten un número determinado de veces mientras se cumple una determinada condición. Sus partes son: decisión cuerpo del bucle salida

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

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

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

64. Componentes de un algoritmo Algoritmo Cabecera del programa Sección de declaración Sección de acciones

65. PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA

66. Técnicas de Programación... Programación modular: Descomposición del problema en módulos. Programación estructurada: Programación de cada módulo mediante métodos estructurados. POO

67. Características de la programación modular Todo programa tiene un módulo principal. Dicho módulo primario se divide en submódulos, que a su vez ejecutan una tarea única y podrán codificarse de manera independiente de cualquier otra actividad. Sin embargo, al finalizar su función devolverán el control al módulo principal. Esta independencia alude a que ningún otro módulo podrá accesarlo directamente, a excepción de sus propios subsubmódulos y al módulo principal.

68. Consideraciones ……. La descomposición de un programa podría implemetarse así: Módulo principal. Submódulo impresión de títulos Submódulo de lectura de datos Submódulo ejecución de procesos Submódulo impresión de resultados

69. Conjunto de técnicas que reducen el tiempo requerido para escribir, verificar, depurar y mantener los programas. Mediante el uso de: recursos abstractos, diseño descendente, estructuras básicas. Características de la programación estructurada

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

71. Diseño Descendente TOP-DOWN DESIGN Esta metodología efectúa una relación de refinamiento entre las distintas etapas de estructuración, de modo que se relacionen unas con otras, mediante entradas y salidas de información. Descompone el problema en etapas o estructuras jerárquicas, de modo que se pueda considerar cada estructura desde dos puntos de vista: qué hace y cómo lo hace

72. Diseño Descendente Desde el exterior …..

73. Diseño Descendente Desde el interior …..

74. Estructuras básicas Teorema de la programación estructurada: Un programa propio es aquel que cumple las siguientes características: secuenciales, selectivas, y repetitivas. posee un solo punto de entrada y salida. se puede recorrer toda la estructura del programa modular. todas las instrucciones son ejecutables y no existen bucles infinitos.

75. Instrucciones Secuenciales

76. Instrucción Selectiva Simple

77. Instrucción Selectiva Compuesta

78. Instrucción Selectiva Múltiple

79. Instrucción Repetitiva “While”

80. Instrucción Repetitiva “Repeat”

81. Instrucción Repetitiva “For”

82. F I N……