1. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas. **FUNDAMENTOS DE LA COMPUTACIÓN** 1CM1 .::THE BOOPS::.

2. **CONCEPTOS DE PROGRAMACIÓN**

3. 3.1 Cómo determinar que un problema searesuelto por computadora

4. El software proporciona las instrucciones que hacen funcionar el hardware de la computadora; sin este la computadora no puede funcionar. Un programa de cómputo es un conjunto de instrucciones o declaraciones (también conocidas como código) que debe de utilizar el CPU de una computadora. Los programas, o software, tienen distintas formas. Éstas se pueden dividir en tres categorías principales: sistemas operativos, herramientas y aplicaciones.

5. La forma en que los programas resuelven problemas. Cuando inicia un programa, la computadora comienza a leer y llevar a acabo declaraciones en el punto de entrada del principal archivo ejecutado. Normalmente este punto de entrada es la primera línea (o declaración) del archivo, aunque puede estar ubicado en otro lugar.

6. Después de la ejecución de la primera declaración, el programa pasa al control (o flujo) a otra declaración y así en adelante hasta que se ejecuta la última declaración del programa; entonces el programa termina. El orden en el cual se ejecutan las declaraciones de un programa se conoce como control de flujo del programa.

7. 3.2 SOLUCIONES LÓGICAS

8. Son aquellas que tienen operaciones lógicas La solución a cualquier problema de cómputo involucra la ejecución de una serie de acciones en un orden específico. Al procedimiento para resolver un problema en término de: Acciones a ejecutar. El orden en el cual se llevan a cabo dichas acciones.

10. Secuencia

12. Evaluar condiciones

14. El término lógico se aplica a los circuitos digitales que se utilizan para implementar funciones lógicas. Existen varios tipos de circuitos lógicos que son los elementos básicos que constituyen los bloques sobre los que se construyen los sistemas digitales más complejos como por ejemplo una computadora NOT AND AND Cualquier número de entradas

15. COMPUERTAS O PUERTAS LÓGICAS Los símbolos lógicos que se usan para representar las puertas lógicas están de acuerdo con el estándar ANSI/IEEE 91-1984. Hacia 1859 el matemático y lógico irlandés George Boole desarrollo un sistema matemático para formular proposiciones lógicas con símbolos, de manera que los problemas puedan formularse y resolverse de forma similar a como se hace en el algebra ordinaria. .

16. Las líneas conectadas a cada símbolo son las entradas y las salidas. Las entradas son las líneas situadas a la izquierda de cada símbolo y la salida es la línea derecha. Un circuito que realiza una operación lógica determina (NOT, AND, OR) se denomina puerta lógica. Las puertas AND y OR pueden tener cualquier número de entradas En las operaciones lógicas, las condiciones mencionadas anteriormente de: Verdadero (ALTO) /falso (BAJO). Cada una de las tres operaciones básicas da lugar a una respuesta para un determinado conjunto de condiciones.

17. 3.3 DIAGRAMAS LÓGICOS

18. La representación del sistemas de control por diagramas lógicos se basa en el empleo de símbolos normalizados (puertas) que representan funciones lógicas directas del algebra de Boole (AND, OR, etc.) o sistemas lógicos más complejos (biestables, registros, contadores etc.). El conjunto de todos los símbolos con sus interrelaciones forman el logigrama del sistema de control, representación compacta e independiente de la tecnología de construcción del mismo (eléctrica, neumática, etc.).

19. Desgraciadamente el logigrama es una herramienta característica del técnico del software o del ingeniero de diseño, muy alejado de muchos usuarios finales del autómata, por lo que su empleo queda en la práctica casi circunscrito en la representación del sistema en alto nivel, efectos de especificaciones y documentación. Figura 19. Representación de un circuito Lógico

20. Es una representación grafica de un algoritmo o de una porción de un algoritmo. Los diagramas de flujo se dibujan mediante símbolos de propósito especial tales como rectángulos, rombos, óvalos y pequeños círculos; estos símbolos se conectan mediante flechas llamadas líneas de flujo. DIAGRAMA DE FLUJO

21. Consiste en una representación gráfica sobre dos ejes; en el vertical se disponen las tareas del proyecto y en el horizontal se representa el tiempo. Los cronogramas de barras o “gráficos de Gantt” fueron concebidos por el ingeniero norteamericano Henry L. Gantt, uno de los precursores de la ingeniería industrial contemporánea de Taylor. DIAGRAMA DE GANTT

22. Este gráfico consiste simplemente en un sistema de coordenadas en que se indica:En el eje Horizontal: un calendario, o escala de tiempo definido en términos de la unidad más adecuada al trabajo que se va a ejecutar: hora, día, semana, mes, etc.En el eje Vertical: Las actividades que constituyen el trabajo a ejecutar. A cada actividad se hace corresponder una línea horizontal cuya longitud es proporcional a su duración en la cual la medición efectúa con relación a la escala definida en el eje horizontal conforme se ilustra.

23. Símbolos Convencionales: En la elaboración del gráfico de Gantt se acostumbra utilizar determinados símbolos, aunque pueden diseñarse muchos otros para atender las necesidades específicas del usuario. Los símbolos básicos son los siguientes: · Iniciación de una actividad.· Término de una actividad

24. · Línea fina que conecta las dos “L” invertidas. Indica la duración prevista de la actividad.· Línea gruesa. Indica la fracción ya realizada de la actividad, en términos de porcentaje. Debe trazarse debajo de la línea fina que representa el plazo previsto.· Plazo durante el cual no puede realizarse la actividad. Corresponde al tiempo improductivo puede anotarse encima del símbolo utilizando una abreviatura.· Indica la fecha en que se procedió a la última actualización del gráfico, es decir, en que se hizo la comparación entre las actividades previstas y las efectivamente realizadas.

25. Es una representación gráfica de las relaciones entre las tareas del proyecto que permite calcular los tiempos del proyecto de forma sencilla. Puede organizar tareas, establecer marcos de tiempo e ilustrar dependencias al inicio de un proyecto con los diagramas de Técnica de programación, evaluación y revisión DIAGRAMA DE PERT En un diagrama PERT, cada rectángulo o nodo representa una tarea, y las conexiones entre tareas, dependencias.

26. Una figura útil que puede ser usada para visualizar las relaciones entre las variables del algebra de Boole es el diagrama de Venn En el cual se dibujan círculos traslapados para cada una de las variables. DIAGRAMAS DE VENN

27. Cada círculo es designado por una variable. Se asignan todos los puntos dentro de cada circulo es designado por una variable. Se asignan todos los puntos de cada círculo como pertenecientes a dichas variables y todos los puntos por fuera del círculo como no pertenecientes a la variable.

28. Una vez que se ha recabado, integrado y analizado la información materia del estudio, se procederá a la graficación de los procedimientos. La representación de los procedimientos sujetos a estudio, puede ser más o menos compleja, según sea la técnica de diagramación y el objeto o ámbito de aplicación de los mismos DIAGRAMA DE PROCEDIMIENTO

29. La complejidad de las compuertas lógicas digitales con que se llevan a cabo las funciones de Boole se relacionan directamente con la complejidad de la expresión algebraica de la cual se desprenden la función. Aunque la representación de la tabla de verdad de una función única, puede aparecer de muchas formas diferentes. Las funciones de Boole pueden ser simplificadas por medios algebraicos DIAGRAMAS DE KARNAUGH-SIMPLIFICACION

30. Un mapa de Karnaugh proporciona un método sistemático de simplificación de expresiones booleanas y, si se aplica adecuadamente, genera las expresiones suma de productos y producto de sumas simples posibles, conocidas como expresiones mínimas.

31. Los diagramas de lluvia de ideas constituyen un método eficaz para generar ideas y resolver problemas de forma creativa. Pueden ayudarle a desarrollar cualquier sistema de información o ideas, como nuevas estrategias empresariales, esquemas de libros, órdenes del día para reuniones o planes de viajes. DIAGRAMAS DE LLUVIA DE IDEAS

32. 3.4 Que es un lenguaje de Programación

33. Para que un computador (hardware) funcione es necesario utilizar programas (software), los cuales le indican cuál es la tarea que se tiene que hacer. Un lenguaje de programación es el que se utiliza para escribir dichos programas. Posteriormente estos se introducirán en la memoria del computador y éste último ejecutará todas las operaciones que se incluyen.

35. Lenguaje de alto nivel

36. Lenguaje tipo maquina

38. Planteamiento del problema. Analisis del problema. Diseño y codificación del algoritmo. FASES DE CONSTRUCCION DE UN PROGRAMA.

39. 3.5QUE ES UN LENGUAJE MÁQUINA

40. El lenguaje maquina es el lenguaje de primera generación . Es un lenguajes natural de una computador en particular y esta definido por el diseño de hardware de dicha computadora. 10101010101 1011001001 0010110010

41. Por lo general los lenguajes maquinas consisten en cadenas de números [que finalmente se reducen a unos (1) y ceros (0) que instruyen a las computadoras para realizar sus operaciones mas elementales una por una. Este era una serie de 1 (unos) y 0 (ceros) que la CPU podía interpretar y ejecutar . el lenguaje maquina es importante por quien es el único lenguaje que la computadora entiende.

42. El programa se escribe en lenguaje escogido por el programador y se traduce a lenguaje maquina antes de ejecutarse. El programa escrito por el programador se denomina programa fuente y la versión en lenguaje maquina se denomina programa objeto . Una computadora digital o, mejor dicho, su parte física, sólo distingue datos de tipo binario, es decir, constituidos por dos únicos valores a los que se denomina valor 0 y valor 1 y que, físicamente, se materializan con tensiones comprendidas entre 0 y 4.0 voltios y entre 4 y 5 voltios, respectivamente.

43. El lenguaje máquina fue el primero que empleo el hombre para la programación de las primeras computadoras. Una instrucción en lenguaje máquina puede representarse de la siguiente forma: 011011001010010011110110. Este lenguaje es muy complicado y la posibilidad de cometer errores es muy alta

44. El lenguaje maquina se considera un lenguaje de nivel bajo ya que solo maneja un lenguaje binario poues no existe un programa de codificación menos complicado.Para solventar estas dificultades aparecio el lenguaje ensamblador, que consiste en asignar una abreviatura a cada instrucción en binario, de forma que sea más fácil recordarla y más difícil equivocarse.

45. 3.6 QUE ES UN TRADUCTOR DE LENGUAJES

46. Par que un lenguaje de programación sea útil debe de tener un traductor es decir un programa, que acepta a otros programas escritos en el lenguaje en cuestión y que, los ejecuta directamente, o los transforma en una forma adecuada para su ejecución. Un traductor que ejecuta un programa directamente se conoce como interprete y un traductor que produce un programa equivalente a una forma adecuada para su ejecución se conoce como compilador.

47. El traductor es un programa que recibe una entrada escrita en un lenguaje (el lenguaje fuente) a una salida perteneciente a otro lenguaje (el lenguaje objeto). Un intérprete, no lleva a cabo tal transformación, en su lugar obtiene los resultados conforme se van analizando las entradas. Los traductores son clasificados en compiladores, ensambladores y preprocesadotes.

48. Es cualquier programa que toma como entrada un texto escrito en un lenguaje, llamado fuente y da como salida otro texto en un lenguaje denominado objeto. Este programa objetivo puede ser entonces ejecutado, si esta en forma adecuada para la ejecución directa (es decir, en lenguaje de maquina). El proceso de compilación puede ejecutarse de la siguiente forma: Compilador

49. Es el programa encargado de llevar a cabo un proceso denominado de ensamble o ensamblado, este proceso consiste en que a partir de un lenguaje máquina, este sea utilizado en lenguaje ensamblador: Ensamblador

50. Ventajas de compilador frente a un intérprete · Se compila una vez, se ejecuta n−veces · En bucles, la compilación genera código equivalente al bucle pero un interpretándolo se traduce tantas veces una línea como veces se repite el bucle El compilador tiene una visión global del programa, por lo que la información de mensajes de errores es más detallada. Ventajas de un intérprete frente a compilador · Un intérprete necesita menos memoria que un compilador · Permite una mayor interactividad con el código en tiempo de desarrollo.

51. 3.7 Elementos de Programación.

52. DATO: Información que procesan las sentencias de un programa, todos los datos que maneje nuestro programa deben especificarse explícitamente indicando la clase de información que va almacenar. A la especificación de los atributos de un dato en un programa, siguiendo la sintaxis concreta de un lenguaje, se le denomina “declaración”.

53. Atributos: NOMBRE: Es una etiqueta formada por caracteres alfanuméricos que identifica un dato. ESPACIO DE MEMORIA: Es el lugar que se le asigna en la memoria RAM para contener al valor de la variable en el momento de la declaración. VALOR: El valor de un dato suele asignarse en la declaración del mismo. A este acto se le llama “Inicialización del dato”.

54. AMBITO: Es la región del código de un programa sobre la cual un dato está definido. DIRECCIÓN: Todo dato de tipo simple tiene una dirección que es la dirección del primer byte que forma la celda de memoria preparada para contener el valor del dato.

55. PERSISTENCIA :Es el tiempo que una variable está presente en la memoria respecto del tiempo de ejecución del programa. TIPOS DE DATOS.

56. El tipo de un dato es el conjunto de valores que puede tomar durante el programa. Existen gran variedad y cantidad de tipos de datos. A continuación se tiene una de las posibles clasificaciones: Dinámicos Estáticos El tipo cadena Estructurados Simples Ordinales

57. Tipos estáticos.- Quiere decir que el tamaño que ocupa en memoria no puede variar durante la ejecución del programa. Es decir, una vez declarada una variable de un tipo determinado, a ésta se le asigna un trozo de memoria fijo, y este trozo no se podrá aumentar ni disminuir. Tipos Dinámicos.-Este tipo te permite tener un mayor control sobre la gestión de memoria en tus programas. Con ellos puedes manejar el tamaño de tus variables en tiempo de ejecución

58. 3.8 PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA.

59. La programación estructurada es una teoría de programación que consiste en construir programas de fácil comprensión. Es especialmente útil, cuando se necesitan realizar correcciones o modificaciones después de haber concluido un programa o aplicación, es mucho más sencillo entender la codificación del programa, que se habrá hecho en diferentes secciones.

60. Se basa en una metodóloga de desarrollo de programas llamada refinamiento sucesivo: Se plantea una operación como un todo y se divide en segmentos más sencillos o de menor complejidad. Una vez terminado todos los segmentos del programa, se procede a unificar las aplicaciones realizadas por el pool de programadores. Si se ha utilizado adecuadamente la programación estructurada, esta integración debe ser sencilla y no presentar problemas al integrar la misma, y de presentar algún problema, será rápidamente detectable para su corrección.

61. La programación estructurada propone segregar los procesos en estructuras lo más simple posibles, las cuales se conocen como secuencia, selección e interacción. Ellas están disponibles en todos los lenguajes modernos de programación imperativa en forma de sentencias. Combinando esquemas sencillos se pueden llegar a construir sistemas amplios y complejos pero de fácil entendimiento.

62. 3.8.1 Técnicas de Programación. Algunas teorías de la programación se centran en las técnicas de programación modular y programación estructurada. El diseño de un programa entraña la descomposición del problema en módulos o partes independientes – programación modular –, la programación de cada módulo mediante métodos estructurados – programación estructurada – y su unión posterior.

63. 3.8.1.1 Programación Modular. En la programación modular un programa se divide en módulos, cada uno de los cuales ejecuta una única actividad o tarea, y se codifican independientemente de otros módulos. Cada uno de estos módulos se analiza, codifican y "optimizan" por separado. Cada programa contiene un módulo llamado programa principal (módulo controlador) que controla todo lo que sucede.

64. **Teorema de la programación estructurada.** Se ha demostrado que un programa propio puede ser escrito utilizando solamente tres tipos de estructuras de control: —secuenciales, selectivas y repetitivas. Un programa es propio si posee un sólo punto de entrada y uno de salida, si existen caminos desde el inicio hasta el fin que se pueden seguir y que pasan por todas las partes del programa, y si todas las instrucciones son ejecutables sin que hayan bucles infinitos.

65. ESTRUCTURAS. Estructura secuencial. Es aquella en que una acción sigue a otra en secuencia. Las tareas se suceden de tal modo que la salida de una es la entrada de la siguiente. Estructura selectiva. Se utilizan para tomar decisiones lógicas. En éstas se evalúa una condición y en función del resultado de la misma se realiza una opción u otra. Las condiciones se especifican usando expresiones lógicas. En pseudocódigo estas palabras son ir, ten, ese. Las estructuras selectivas pueden ser: – simples, dobles o múltiples.

66. Selectivas simples. Ejecuta una determinada acción cuando se cumple una determinada condición. La selección if – then (si – entonces) evalúa la condición y si es verdadera ejecuta la acción de lo contrario no hará nada. Selectiva doble. Permite elegir entre dos opciones posibles en función del cumplimiento o no de una determinada condición. Si la condición es verdadera, se ejecuta la acción 1, si es falsa, se ejecuta la acción 2. La selectiva en pseudocódigo es if – then – else.

67. Selectivas múltiples. La estructura de selección múltiple (case en pseudocódigo) evaluará una expresión que podrá tomar n valores distintos 1, 2, 3, 4, …..n. Según sea el valor en la condición, se realizará una de las n acciones.

68. Estructuras repetitivas. Las estructuras que repiten una secuencia de instrucciones un número determinado de veces se llaman bucles, e iteración al hecho de repetir la ejecución de una secuencia de acciones. Estructura mientras (while). Es aquella en que el cuerpo del bucle se repite mientras se cumple una determinada condición. Cuando se ejecuta esta instrucción, la primera cosa que sucede es que se evalúa la condición. Si la expresión es verdadera, entonces se ejecuta el cuerpo del bucle. Este proceso se repite una y otra vez mientras la condición sea verdadera.

69. Estructura repetir hasta (do/while). Se ejecuta hasta que se cumpla una condición determinada que se comprueba al final del bucle, esto permite que la iteración se ejecute al menos una vez antes de que la condición sea evaluada. Estructuras desde/para (for). Se utilizan las estructuras for cuando se conocen con certeza el número de veces que desea repetir un bucle, es decir, cuando es un número fijo de veces.

70. Estructura de decisión anidadas. Se tiene una estructura de decisión anidada cuando una estructura if – then – else contiene otra dentro de sí, y ésta a su vez contiene otra dentro de sí. Estas estructuras contendrán varios si - entonces dentro de otros. Debido a que este tipo de estructuras pueden ser confusas, se implementa la identación para evitar perder el hilo de dónde comienza y dónde termina cada estructura. Identación. El uso de la identacion es importante debido a que, cuando se es consistente en su utilización, facilita la lectura del programa al mostrar en una forma gráfica las relaciones existentes entre las distintas instrucciones.

71. 3.8.3 RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS A TRAVÉS DE LA COMPUTADORA. El proceso de resolución de problemas con computadoras conduce a la escritura de un programa y 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 los programadores. Estas fases son las siguientes:

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