Este documento presenta las fases del proceso de programación, incluyendo la definición del problema, el análisis del problema, y el diseño de la solución a través de algoritmos y diagramas de flujo. Explica conceptos como tipos de datos, operadores, y cómo crear especificaciones de entrada, proceso y salida. El objetivo es que los estudiantes aprendan a resolver problemas de la vida cotidiana mediante el uso de estas técnicas de programación.

1. Tecnología de la Información y de la Comunicación II Introducción a la Programación/ El Proceso de programación ®

2. Competencia General del Curso En este curso el estudiante: Utiliza el lenguaje de programación Karel el Robot para el desarrollo de programas siguiendo un conjunto de reglas de sintaxis que permiten identificar procedimientos sobre el contexto específico de un problema en particular, así como la utilización de un conjunto de técnicas precisas que permiten la elaboración de programas de calidad, usando algoritmos, diagramas de flujo, pruebas de escritorio, codificación y depuración.

3. Objetivo formativo de la Unidad El alumno usa las fases del proceso de programación, particularmente el diseño de algoritmos y diagramas de flujo, para resolver problemas de la vida cotidiana.

4. Fase 1 Definición del problema Fase en donde el problema o tarea es definido y comprendido claramente. En la programación profesional, es comprender qué necesita el cliente y si esta etapa no está claramente resuelta, no se podrá avanzar. El usuario en general no sabe expresar bien lo que necesita y requiere la amplia colaboración del programador. ¿Cuál es mi problema o tarea? ¿Qué quiero que haga el programa?

5. Ejemplos Ejemplo 1 ¿Cuál es mi tarea? Elaborar un litro de limonada Ejemplo 2 ¿Cuál es mi problema? Determinar si una persona es mayor de edad Ejemplo 3 ¿Cuál es mi problema? Controlar la entrada de vehículos a un estacionamiento.

6. Fase 2 Análisis del problema Es analizar punto a punto el problema o tarea que se presenta, es pensar en las operaciones que se necesitan para resolverlo, los tipos de datos que se van a manejar dentro del programa y la relación con situaciones de la vida cotidiana. Es importante que las especificaciones de entrada, proceso y salida sean descritas detalladamente. ¿Qué datos necesito para resolver el problema o tarea? ¿Cuáles datos son de entrada, cuáles son de proceso y cuáles de salida o de resultado?

7. Fase 2 Análisis del problema ENTRADA Datos que hay que ingresar al programa para la resolución del problema PROCESO Procedimientos donde se utilizan los datos de entrada para resolver el problema SALIDA La resolución del problema

8. Clasificación de los tipos de datos CONSTANTES Datos que no cambian su valor durante el desarrollo o ejecución de un programa VARIABLES Datos que cambian o modifican su valor durante el desarrollo o ejecución de un programa. Espacio de memoria donde se guardan valores NUMÉRICAS Preservan el valor numérico especificado ALFANUMÉRICAS Representan los letreros especificados NUMÉRICAS Almacenan datos numéricos ALFANUMÉRICAS Almacenan letras, números y caracteres especiales. Se pueden realizar operaciones aritméticas con estos datos No se pueden realizar operaciones aritméticas con estos datos Variables de trabajo: Reciben resultados de operaciones Variables contadoras: Cuentan sucesos u ocurrencias fijas Variables Acumuladoras: Sumarizan o acumulan valores Variables Dimensionadas: Manipulan arreglos o tablas EXPRESIONES Combinaciones de constantes, variables, operadores, paréntesis y nombres de funciones especiales.

9. Clasificación de los tipos de operadores Para poder realizar operaciones aritméticas, lógicas o de comparación con los tipos de datos descritos anteriormente se requiere utilizar diversos tipos de operadores. Nota: Los tipos de datos y los operadores pueden variar conforme al lenguaje de programación que vayas a utilizar, aquí solo se mencionan los más universales. ARITMETICOS DE COMPARACIÓN LÓGICOS + - * / SUMA RESTA MULTIPLICACION DIVISIÓN = < > <= >= IGUAL MENOR QUE MAYOR QUE MENOR IGUAL QUE MAYOR IGUAL QUE NOT AND OR NEGACIÓN CONJUNCIÓN DISYUNCIÓN

10. Ejemplos de tipos de datos CONSTANTES VARIABLES NUMÉRICAS ALFANUMÉRICAS NUMÉRICAS ALFANUMÉRICAS 3 100 ¶ “ CASA” “ AREA” “ El número 1000” SUMA = a + b J = J + 1 COMISION= VTA1 + VTA2 A(10) = 100 D(i,j) = 5000 A$ = “España” RESULTADO = “Aprobado” EXPRESIONES DESCUENTO = (PRECIO * 30) / 100

11. Ejemplos de especificaciones de datos Ejemplo 1 “Elaborar un litro de limonada” Ejemplo 2 “Determinar si una persona es mayor de edad” DATOS DE ENTRADA DATOS DE PROCESO DATOS DE SALIDA O RESULTADO 1 Litro de agua purificada fría Limones 1 taza de azúcar Mezclar los ingredientes Limonada DATOS DE ENTRADA DATOS DE PROCESO DATOS DE SALIDA O RESULTADO Preguntar la edad de la persona Una variable numérica de trabajo para almacenar la edad de la persona: EDAD Utilizar operador de comparación: EDAD >= 18 Imprimir letrero “La persona es mayor de edad” Imprimir letrero “La persona es menor de edad”

12. Ejemplos de especificaciones de datos Ejemplo 3. Controlar la entrada de vehículos a un estacionamiento con capacidad de 20 automóviles. Cuando el estacionamiento esté lleno poner el letrero “Estacionamiento lleno”. DATOS DE ENTRADA DATOS DE PROCESO DATOS DE SALIDA O RESULTADO Una variable acumuladora para que controle la capacidad del estacionamiento CAPEST Utilizar operador de comparación: CAPEST <= 20 Acumular entrada de vehículos: CAPEST = CAPEST + 1 Imprimir letrero “Estacionamiento lleno”

13. Fase 3 Diseño Desarrollar el procedimiento (paso a paso) para resolver el problema. En esta fase se diseña el algoritmo, el diagrama de flujo y se lleva a cabo la prueba de escritorio. a) Algoritmo A diario elaboramos algoritmos de manera inconsciente, estos pueden ser de la vida cotidiana o para resolver un simple problema matemático. Se puede definir Algoritmo como un conjunto de pasos ordenados de forma lógica que describen la solución de un problema o para llevar a cabo una tarea determinada . El diseño de algoritmos tiene como tarea central desarrollar el pensamiento lógico y la capacidad de abstracción para generar soluciones y esto se consigue mediante la práctica de muchos ejercicios de esta técnica.

14. Características de los algoritmos Tener principio y fin Contar con una cantidad finita de pasos Los pasos deben estar ordenados lógicamente Los pasos deben buscar solucionar el problema de manera lógica

15. Tipos de algoritmos Los Algoritmos secuenciales son llamados así porque los pasos se ejecutan o se describen de principio a fin sin saltos, brincos o bifurcaciones. En los Algoritmos condicionales se tiene la necesidad de tomar decisiones en algunos de los pasos debido a condiciones o preguntas que nos llevan a responder verdadero o falso o seguir por un camino u otro. Los Algoritmos cíclicos o de procesos repetitivos, son aquellos donde existen acciones o pasos que se repiten mientras o hasta que una condición se cumpla.

16. Ejemplos de construcción de algoritmos Ejemplo 1: Elabora el algoritmo para preparar un litro de limonada. Inicio Preparar los ingredientes: agua, azúcar y limones Vaciar en una jarra un litro de agua purificada y fría. Exprimir el jugo de 8 limones Agregar 1 taza de azúcar Mezclar los ingredientes Fin Observa que los pasos se ejecutan uno tras otro y de principio a fin sin hacer brincos.

17. Ejemplos de construcción de algoritmos Ejemplo 2: Elabora un algoritmo para determinar si una persona es mayor de edad. Inicio Preguntar la edad de la persona Comparar la edad (edad es mayor o igual que 18 años) entonces Si. La persona es mayor de edad, ir al paso 6 No. La persona es menor de edad Fin Observa que en el paso 3 se tiene que tomar una decisión en base a una comparación con lo que puede ganarse un salto o brinco

18. Ejemplos de construcción de algoritmos Ejemplo 3: Elabora un algoritmo para controlar la entrada de vehículos a un estacionamiento con capacidad de 20 automóviles. Cuando el estacionamiento esté lleno poner letrero “Estacionamiento lleno”. Inicio Abrir estacionamiento Inicializar el acumulador de autos en cero: CAPEST = 0 Llega vehículo Verificar capacidad de estacionamiento: CAPEST es menor a 20 entonces: Si. Dejar pasa el vehículo y sumar en uno el acumulador de autos CAPEST = CAPEST + 1, ir al paso 4. No. Colocar letrero “Estacionamiento lleno” Fin Observa que en el paso 5 se tiene que tomar una decisión mientras o hasta que se cumpla la condición o comparación, se genera un ciclo de 20 ocurrencias o repeticiones.

19. Diagramas de flujo Herramientas de programación que permite representar de forma gráfica a un algoritmo. SIMBOLO NOMBRE FUNCIÓN Inicio o Fin Indica donde comienza y termina el programa Proceso Se utiliza para indicar operaciones aritméticas o transferencia de datos Decisión Se utiliza para representar una verificación o comparación lógica Datos Representa una operación de entrada o lectura de datos

20. Diagramas de flujo Herramientas de programación que permite representar de forma gráfica a un algoritmo. SIMBOLO NOMBRE FUNCIÓN Conector Indica donde debe continuar el flujo de datos Resultado Indica el resultado final o parcial del programa y también es utilizado para dar mensajes o comentarios Ciclos Indica operaciones repetitivas Flujo Indica el flujo o dirección del proceso, es la conexión de un símbolo a otro

21. Ejemplos Ejemplo 1 de Diagrama de Flujo. Preparar un litro de limonada Inicio Preparar los ingredientes: agua, azúcar y limones Vaciar en una jarra un litro de agua purificada y fría. Exprimir el jugo de 8 limones Agregar 1 taza de azúcar Mezclar los ingredientes Fin Inicio Preparar ingredientes agua, azúcar y limones Vaciar en una jarra un litro de agua purificada y fría Exprimir el jugo de 8 limones Agregar 1 taza de azúcar Mezclar los ingredientes Fin

22. Ejemplos Ejemplo 2 de Diagrama de Flujo. Determinar si una persona es mayor de edad Inicio Preguntar la edad de la persona Inicio Preguntar la edad de la persona Comparar la edad (edad es mayor o igual que 18 años) entonces Si. La persona es mayor de edad, ir al paso 6 No. La persona es menor de edad Fin Edad >= 18 La persona es menor de edad La persona es mayor de edad Fin Si No

23. Ejemplos Ejemplo 3 de Diagrama de Flujo. Controlar la entrada de vehículos a un estacionamiento con capacidad de 20 automóviles. Cuando el estacionamiento este lleno poner el letrero “Estacionamiento lleno” Inicio Abrir estacionamiento Inicializar el acumulador de autos en cero: CAPEST = 0 Llega vehículo Verificar capacidad de estacionamiento: CAPEST es menor a 20 entonces: Si. Dejar pasa el vehículo y sumar en uno el acumulador de autos CAPEST = CAPEST + 1, ir al paso 4. No. Colocar letrero “Estacionamiento lleno” Fin Inicio Abrir estacionamiento CAPEST=0 Llega vehículo CAPEST <=20 Dejar pasar el vehículo CAPEST=CAPEST + 1 Estacionamiento lleno Fin Si No

24. Otra representación del ejemplo 3 Inicio Abrir estacionamiento Inicializar el acumulador de autos en cero: CAPEST = 0 Llega vehículo Verificar capacidad de estacionamiento: CAPEST es menor a 20 entonces: Si. Dejar pasa el vehículo y sumar en uno el acumulador de autos CAPEST = CAPEST + 1, ir al paso 4. No. Colocar letrero “Estacionamiento lleno” Fin Inicio Abrir estacionamiento CAPEST=1 CAPEST=CAPEST+1 CAPEST <= 20 1 Llega vehículo Dejar pasar el vehículo 1 Estacionamiento lleno Fin Si No

25. Prueba de escritorio Consiste en seguir los pasos descritos en el algoritmo para ver si la solución propuesta resuelve el problema. Es dar valor a las variables en el diagrama de flujo y comprobar si el resultado obtenido es el esperado. Utilizando los ejemplos anteriores observa cómo se lleva a cabo una prueba de escritorio:

26. Ejemplo 1 “Preparar un litro de limonada” Inicio Preparar ingredientes agua, azúcar y limones Vaciar en una jarra un litro de agua purificada y fría Exprimir el jugo de 8 limones Agregar 1 taza de azúcar Mezclar los ingredientes Fin Prueba de escritorio Preparar ingredientes: agua, azúcar y limones Vaciar en una jarra un litro de agua purificada y fría Exprimir el jugo de 8 limones Agregar una taza de azúcar Mezclar los ingredientes

27. Ejemplo 2 Determinar si una persona es mayor de edad. Inicio Preguntar la edad de la persona Edad >= 18 La persona es menor de edad La persona es mayor de edad Fin Si No Prueba de escritorio Prueba 1 Edad 15 años 15 <=18 NO La persona es menor de edad Prueba 2 Edad 18 años 18 <= 18 SI La persona es mayor de edad Prueba 3 Edad 20 años 20 <=18 SI La persona es mayor de edad

28. Ejemplo 3. Control de estacionamiento Inicio Abrir estacionamiento CAPEST=0 Llega vehículo CAPEST <=20 Dejar pasar el vehículo CAPEST=CAPEST + 1 Estacionamiento lleno Fin Si No Prueba de escritorio Abrir estacionamiento CAPEST=0 0<=20 Si. Dejar pasar el vehículo CAPEST= 0+1 = 1 Ir a llega vehículo 1<=20 Si. Dejar pasar el vehículo CAPEST= 1+1 = 2 Ir a llega vehículo … sucesivamente 20<=20 Si. Dejar pasar el vehículo CAPEST= 20+1 = 21 Ir a llega vehículo 21<=20 No. Estacionamiento lleno

29. Fase 4. Codificación Es la traducción del algoritmo a un lenguaje de programación de acuerdo a las reglas gramaticales o sintaxis del mismo. En la primera unidad de este curso aprendiste a codificar en el lenguaje de programación &quot;Karel el Robot&quot; (también llamado Robot Karel o simplemente Karel). En el plano profesional, existen programadores que debido a su gran experiencia tienen la habilidad de programar a partir de esta fase, escribiendo directamente el código del programa en la computadora sin necesidad de recorrer todo el proceso.

30. Fase 5. Depuración En esta fase se verifica que el programa haya sido codificado correctamente. El programa se deja libre de errores tanto de sintaxis como de lógica.

31. Fase 6. Implementación del programa El programa es instalado en el sistema del cual va a formar parte, se prueba, se corre y se registra su efectividad.

32. Fase 7. Mantenimiento del programa El programa tiene que ser revisado periódicamente para quitar o agregar operaciones que lo haga más efectivo.

33. Dr. Jesús Áncer Rodríguez Rector M.E.C. Rogelio Garza Rivera Secretario General Dr. Ubaldo Ortiz Méndez Secretario Académico M.C. Alejandro Galván Ramírez Director de Estudios del Nivel Medio Superior Dra. Paula Villalpando Cadena Coordinadora de Educación a Distancia Derechos Reservados Material diseñado, elaborado y producido en la Dirección de Educación a Distancia 2011 ®