Tema vi

Tema VI. Diseño de programas
para la resolución de problemas
de ingeniería
Objetivo: El alumno aplicará el método de
Diseño de Programas en la elaboración de
programas que resuelvan problemas básicos de
ingeniería.

6.1 Teoría del diseño de
programas
Programación
Cuando se está construyendo software,
una de las fases más importantes, y en
la que se invierte más tiempo, es la
fase de desarrollo en la que se utilizan
lenguajes y técnicas de programación
para escribir el programa que resuelve
el problema

programas
Paradigmas de programación
La evolución de los lenguajes de programación ha ido
paralela a la idea de paradigma de programación:
enfoques
alternativos
a
los
procesos
de
programación.
En realidad un paradigma de programación
representa fundamentalmente enfoques diferentes
para la construcción de soluciones a problemas y por
consiguiente afectan al proceso completo de
desarrollo de software.

programas
Existen ciertas características que un programa debe
cumplir:





Fiable: debe funcionar correctamente y sin fallos
Adaptable: fácil de incorporar en otros sistemas con
modificaciones mínimas
Reutilizable: total o parcialmente, para reducir costos y
reutilizar componentes cuya fiabilidad está comprobada
Mantenible: los programas son construidos por muchas
personas agrupadas en equipos de trabajo

programas
Tipos de programación
Existen diferentes técnicas de programación
que se pueden ordenar según su
complejidad. Debido a esta complejidad, el
aprendizaje debería seguir el siguiente
orden propuesto.

programas
Programación Convencional
Es el primer programa realizado por alguien que empieza a programar, será un único
“programa principal” constituido por una serie de comandos o instrucciones escritos
secuencialmente.

Programación Modular
Da un paso más a la estructuración de un programa agrupando partes del
mismo en módulos de una funcionalidad similar.

Programación orientada a objetos
Resuelve algunos de los problemas que surgen con la programación
modular y estructurada.

programas
Programación Estructurada
Cuando los programas se vuelven más grandes, cosa que
lógicamente sucede cuando aumenta la complejidad del
problema a resolver, la lista de instrucciones aumenta
considerablemente , de modo tal que el programador tiene
muchas dificultades para controlar ese gran número de
instrucciones.
Para
resolver
este
problema
los
programas
se
descompusieron en unidades mas pequeñas que adoptaron el
nombre de funciones (procedimientos, subprogramas o
subrutinas)

programas
Fases en la resolución de problemas
El proceso de resolución de un problema con una computadora conduce a
la escritura de un programa y a su ejecución en la misma.
Aunque el proceso de diseñar programas es –esencialmente– un proceso
creativo, se puede considerar una serie de fases o pasos comunes, que
generalmente deben seguir todos los programadores.

programas
Fases en la resolución de problemas
Las fases de resolución de un problema con computadora son:
 Análisis del problema
 Diseño del algoritmo
 Codificación
 Compilación y ejecución
 Verificación
 Depuración
 Mantenimiento
 Documentación

programas
Análisis El problema se analiza teniendo presente la especificación
de los requisitos dados por el cliente de la empresa o por la
persona que encarga el programa.
Diseño Una vez analizado el problema, se diseña una solución que
conducirá a un algoritmo que resuelva el problema.
Codificación La solución se escribe en la sintaxis del lenguaje de alto
nivel y se obtiene un programa fuente que se compila a
continuación.

programas
Ejecución, verificación y depuración
EL programa se ejecuta, se comprueba rigurosamente y se eliminan todos
los errores que puedan aparecer.

Mantenimiento
El programa se actualiza y modifica, cada vez que sea necesario, de modo
que se cumplan todas las necesidades de cambio de sus usuarios.

Documentación
Escritura de las diferentes fases del ciclo de vida del software,
esencialmente el análisis, diseño y codificación, unidos a manuales de
usuario y de referencia, así como normas para el mantenimiento.

programas
Calidad
Las sentencias de un programa, también
llamadas código del programa o código fuente,
pueden ser leídas por muchas personas a lo
largo de su ciclo de vida, por tanto es
fundamental que estén bien redactadas, con un
estilo determinado para que su significado sea
claro y no lleve a ambigüedades.

programas
Documentación
La documentación ayudará a comprender
un programa para así saber utilizarlo y
poder realizar futuras modificaciones.

programas
Interna
Son los comentarios o aclaraciones que van junto al código fuente para clarificar
los pasos seguidos en un programa.

Externa
Es un documento donde se define: la descripción del problema, nombre del autor,
el algoritmo utilizado para la resolución del problema, expresado en pseudocódigo
o diagrama de flujo, el diccionario de datos, en el que se especifica dónde y cómo
se almacenan los datos del sistema y los lugares donde se utilizan, el código fuente
o programa.

Manual de usuario
Describe los pasos que debe seguir el usuario para utilizar el programa y conseguir
los resultados esperados.

6.2 Vinculación del diseño de
programas al conocimiento
algorítmico

Lenguaje C
Dennis Ritchie inventó y escribió el primer compilador
para el lenguaje C en un DEC PDP-11

Variantes de C





Turbo C
C++
Visual C++
C#

algorítmico
Historia del Lenguaje C
La historia del lenguaje C comienza a finales de los años 60 en los
Laboratorios Bell propiedad de la empresa americana AT&T. Uno de los
proyectos que ahí se desarrollaban era la escritura de un sistema operativo
con características multitarea y multiproceso llamado UNIX.
La primera versión del lenguaje de programación creado para desarrollar el
SO UNIX fue el lenguaje B, escrito por Ken Thompson.
En 1972, Dennis Ritchie, toma el relevo y realiza algunas modificaciones en
el lenguaje B, convirtiéndose en el lenguaje C. Ese mismo año, se
reescribe el código de UNIX en lenguaje C y, a partir de 1973, se convierte
en el lenguaje oficial de UNIX.

algorítmico
Características del Lenguaje C
En definitiva, el lenguaje C tiene las siguientes
características:
Portabilidad
Código binario altamente optimizado
Lenguaje general y pensado para la programación
estructurada

algorítmico

La función main( )
El lenguaje C está basado en el concepto de
funciones. Un programa C es una colección de
una o más funciones, en donde cada una tiene
un nombre y una lista de argumentos.

algorítmico
Estructura general de un programa C:

Directivas para el procesador



Archivos include
Constantes define

Declaraciones globales



Declaraciones de funciones
Declaraciones de variables globales

algorítmico
Función principal main()



Declaración de variables locales Finalización del programa exit()
Sentencias ejecutables

Funciones



Cabecera de la función Sentencias Ejecutables
Declaración de variables locales Sentencia de salida de la función: return

algorítmico
Ejemplo:
Escribir un programa que imprima las palabras “¡Hola mundo!” en el
dispositivo de salida.
/*Programa saludo*/
#include <stdio.h>
void main(void)
{
printf(“n ¡Hola mundo!”);
}

algorítmico

algorítmico
Observaciones
/* */ son símbolos que engloban a los comentarios de un
programa escrito en C.
main() es el nombre de la función que en este momento
no requiere ningún tipo de parámetros de entrada y
salida.
{ } delimitan el alcance de la función
printf() es una función llamada por main() a la cual se
le pasa el parámetro “n ¡Hola mundo!”
n Indica un salto de línea

algorítmico
Observaciones
“void” indica al compilador que la función no retornará un valor al
terminar de ejecutarse y que tampoco requiere de un argumento de
entrada
La directiva #include indica que se hará uso de la lista de
encabezados que se encuentran en el archivo descrito entre < >

Directivas para el preprocesador
Las directivas para el preprocesador aparecen siempre al comienzo de
los programas. Se identifican por su primer carácter, que es el carácter
almohadilla (#). Estas directivas le indican al compilador que incluya
en el código fuente, el código fuente contenido en los archivos dentro
de ‘<‘ y ‘>’

algorítmico
…Recordatorio
Aprender a programar es semejante a aprender a conducir,
solamente se logra frente a la computadora.

algorítmico
Rangos mínimos para los tipos de datos en lenguaje C

algorítmico

Precisión de los tipos de datos

algorítmico
Formato de un programa en C
Después de presentar la estructura de un programa
en C mediante un ejemplo real, donde se observa la
manera que tienen los diferentes elementos del
lenguaje de encajar en el programa, es necesario,
al igual que en cualquier otro lenguaje de
programación,
llevar
a
cabo
un
análisis
pormenorizado de dichos elementos. Éstos,
combinándolos de forma apropiada, no permitirán
elaborar los programas deseados.

algorítmico
El conjunto de caracteres de C
Del mismo modo que en nuestro lenguaje habitual
utilizamos un conjunto de caracteres para construir
instrucciones que tengan significado, los programas que
se realicen en C se escriben utilizando un conjunto de
caracteres formado por:

algorítmico
El conjunto de caracteres de C


Las 26 letras minúsculas del alfabeto inglés ( a b c d e f g h i j k l m
n o p q r s t u v w x y z)



Las 26 letras mayúsculas (A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V
W X Y Z)



Los 10 dígitos (1 2 3 4 5 6 7 8 9 0)



Los símbolos especiales (@ ^ { } [ ] ( ) & $ % # ~ ‘ “ / ? ; : _ . , = / * +)
El espacio en blanco o barra espaciadora



6.3 Características básicas de un
programa en lenguaje C
Identificadores
Los identificadores son los nombres que utilizamos para
representar los diferentes elementos de nuestro
programa (tipos de datos, constantes, variables,
funciones y etiquetas). Los identificadores se crean
especificándolos en las declaraciones, de este modo, se
puede utilizar dicho identificador en las sentencias
posteriores del programa para referirnos al elementos
asociado a él.

6.4 Elementos y estructuras del
lenguaje C en el diseño de
programas
Sentencias de Control
En muchas ocasiones, los programas requieren que un
conjunto de instrucciones se ejecute de forma repetida
hasta que se cumpla una condición.
En otras ocasiones, los programas requieren que se
realice un test o comprobación lógica en algún punto
concreto, realizándose a continuación alguna acción que
dependerá del resultado de la comprobación.
Todas estas operaciones se pueden realizar mediante las
sentencias de control de C.

programas

Clasificación de las sentencias de control

programas
Elabore un programa que resuelva el área de un triángulo (la base y
la altura son valores fijos)

programas
Sentencia IF/ELSE
Su forma básica sería la siguiente:
If (expresión) sentencia;
En esta sentencia se evalúa expresión.
Si el resultado es verdadero, se ejecuta
sentencia; si el resultado es falso, se salta a
sentencia y se prosigue en la línea siguiente.
Hay que recordar que sentencia puede ser una
sentencia simple o un conjunto de sentencias (en
caso de que fueran varias deberían ir contenidas
en bloque entre llaves {…})

programas
Sentencia SWITCH
En este caso se evalúa una expresión
(condición) y dependiendo del valor
que devuelva, que pueden ser
múltiples valores, se ejecutará un
bloque de sentencias y otro.
En el caso de la sentencia if/else, se
evaluaba una condición y sólo podían
ejecutarse dos bloques de sentencias
dependiendo de si esa condición se
cumplía o no. La forma general de
switch es la siguiente:

programas
Sentencia WHILE (Iteración)
Esta sentencia se considera una sentencia de tipo bucle que
permite repetir una serie de veces la ejecución de un bloque de
código. Esta repetición se realiza hasta que se cumpla una
determinada condición de tipo lógico o aritmético. En su forma
general seria:

programas
Sentencia DO..WHILE (Iteración)
Se considera una sentencia de tipo bucle que se comporta
exactamente igual que la sentencia while, con la
diferencia de que dicha evaluación se realiza al final de
cada pasada en lugar de al principio, por lo que se asegura
que, al menos, se ejecutará una vez el bloque de
sentencias. Su forma general es la siguiente:

programas
Sentencia FOR (Iteración)
La sentencia de control for permite repetir una serie de veces la
ejecución de un bloque de código. La ventaja de la sentencia for
sobre while está en que en la cabecera de la construcción for se
tiene toda la información sobre cómo se inicializan, controlan y
actualizan las variables de bucle. La evaluación de la condición se
realiza al principio de la ejecución. La forma general de esta
sentencia es la siguiente:

6.5 Elaboración de programas
básicos de ingeniería
Arreglos Unidimensionales
Un arreglo es una colección de variables del mismo tipo, con
el mismo nombre, y que se diferencian unos de otros a través
de un subíndice.
La forma general de un arreglo es:
Tipo Nombre_Variable[Número_de_elementos]
Cuando el compilador encuentra una declaración de tipo para
un arreglo, reserva una cantidad de espacio suficiente en la
memoria para poder contenerlo. Todo el arreglo es asignado
en localidades contiguas de memoria.

Ejemplo:
Hacer un programa que lea una cadena y una letra desde el
teclado. El programa debe indicar si la letra se encuentra
presente en la cadena o no.
Digite una cadena
HOLA CHICOS LISTOS
Digite una letra
C

#include <stdio.h>
#include <string.h>
void main(void)
{
char szCadena[80];
char cLetra;
int lExisteLetra;
int iContador;
int iLongCadena;
/*Lectura de la cadena*/
printf("nDigite una cadena: ");
gets(szCadena);
/*Lectura de la letra*/
printf("Digite una letra: ");
scanf("%c",&cLetra);

/*Preparacion de los contadores */
iLongCadena=strlen(szCadena);
iContador=0; /* No existe la letra por omision */
lExisteLetra=0; /* Mientras no se llegue al fin de cadena y no se
encuentre la letra*/
while(iContador < iLongCadena && !lExisteLetra)
{ /* verificar si existe la letra */
if (szCadena[iContador] == cLetra)
lExisteLetra=1; iContador++;
} if (lExisteLetra)
printf("nLa letra %c si existe en la cadenan",cLetra);
Else
printf("nLa letra %c no existe en la cadenan",cLetra);
}

Hacer un programa que lea una cadena y determine cuántas
palabras existen en ella.

Arreglos Bidimensionales
Un arreglo bidimensional es una colección finita, homogénea y
ordenada de datos, en la que se hace referencia a cada
elemento del arreglo por medio de dos índices. El primero de
los índices se utiliza para indicar la fila, y el segundo, para
indicar la columna.

6.5 Elaboración de
programas básicos de
ingeniería
Arreglos Multidimensionales
Un arreglo puede tener más de una dimensión, de
tal manera que forme matrices de dos, tres o aun
más dimensiones.
Tipo nombre_arreglo[d1][d2][d3]…. [dn]
Donde dn es la longitud del arreglo en la n-ésima
dimensión.

Funciones
¿Qué es una función?
Secuencias de operaciones que se utilizarán en varios
puntos de un programa y que permitirán reutilizar
dicha secuencia de operaciones mediante una llamada
a la misma a través del nombre que se le dé a la
función.
Hay dos tipos de funciones, las funciones propias de
librerías de C y las definidas por el programador.

Diseño modular de programas
En “fragmentos” independientes es más fácil de
programar.
El “programa principal” será más fácil de leer,
porque no necesitará contener todos los detalles de
cómo se hace cada cosa.
Podremos repartir el trabajo, para que cada persona
se encargue de realizar un “trozo de programa”, y
finalmente se integrará el trabajo individual de cada
persona.

6.5 Elaboración de
ingeniería
Esos “fragmentos” de
programa son lo que
se
suele
llamar
“subrutinas”,
“procedimientos”
o
“funciones”.
En el lenguaje C, el
nombre que más se
usa es el de funciones.

6.5 Elaboración de
ingeniería
Declaración La forma básica de definir una función es:


indicar el nombre de la función



seguido de unos paréntesis, como se hace con
“main”.

6.5 Elaboración de
ingeniería
Declaración La forma básica de definir una función es:


después, entre llaves indicaremos todos los pasos
que queremos que dé ese “fragmento de
programa”.

saludar()
{ printf("Bienvenido al programan");
printf("de ejemplon");
printf("Bienvenido al programan"); }

6.5 Elaboración de
ingeniería
Ahora desde dentro del cuerpo del programa, es
posible “llamar” o “utilizar” a esa función:
main() {
…
saludar();
…
}

6.5 Elaboración de
ingeniería
Parámetros de una función
Si nos interesa además indicarle a nuestra función
ciertos datos especiales con los que queremos que
trabaje.
Por ejemplo, si escribimos en pantalla números reales
con frecuencia, puede resultar útil que los muestre con
el formato que nos interese. Lo podríamos hacer así:
escribeNumeroReal( float n ){ printf("%4.2f", n); }

6.5 Elaboración de
ingeniería
La función se llamaría desde el cuerpo de nuestro programa así:
float x;
main()
{
x= 5.1;
printf("El primer numero real es: ");
escribeNumeroReal(x);
printf(" y otro distinto es: ");
escribeNumeroReal(2.3);
}
Los datos adicionales que indicamos a la función es lo que
llamaremos “parámetros”.

6.5 Elaboración de
ingeniería
Valor devuelto por una función
También es posible que la función realice una serie de cálculos y
nos “devuelva” el resultado de esos cálculos
main() {
int resultado, numero= 5;
resultado = cuadrado(numero);
printf(“El cuadrado del numero es %d“, resultado);
printf(“nY el de 3 es %d", cuadrado(3));
}
int cuadrado (int n) {
return n*n;
}

6.5 Elaboración de
ingeniería
Variables locales y Variables globales
Las variables se pueden declarar dentro de un bloque
(una función), y entonces sólo ese bloque las
conocerá, no se podrán usar desde ningún otro bloque
del programa. Es lo que se llaman “variables locales”.
Si se declara una variable al comienzo del programa,
fuera de todos los “bloques” de programa, será una
“variable global”, a la que se podrá acceder desde
cualquier parte.

6.5 Elaboración de
ingeniería
#include<stdio.h>
void hola(void){
printf(“nnEsta es la función hola”);
printf(“n *** Hola Amigos ***”);
}
void adios(void){
printf(“nnEsta es la función adios”);
printf(“n *** Adios Amigos ***”);
}
void main(void){
printf(“nEste es el programa principal”);
printf(“nRealiza la llamada a la función HOLA”);
hola();
printf(“nRealiza la llamada a la función ADIOS”);
adios();
printf(“nnFin del programa.n Fin de programa principal”);
}

6.5 Elaboración de
ingeniería
Este es el programa principal
Realiza la llamada a la función HOLA
Esta es la función hola
*** Hola amigos ***
Realiza la llamada a la función ADIOS
Esta es la función adiós
*** Adiós amigos ***
Fin de programa.
En el programa principal

6.5 Elaboración de
ingeniería

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