Algoritmos
IntroduccinLa computadora no slo es una mquina capaz de entregar
un resultado, sino que adems podemos disear con ella soluciones a
medida.A las soluciones creadas se les conoce como programa, luego
stos son una serie de operaciones que realiza la computadora para
llegar a un resultado.Ahora para que un programa llegue a una
solucin final se requiere que esta serie de pasos sean organizados
y represente el proceso que se describe. A este estudio se le
denomina algortmica.Proceso de la informacinDATOS DE
ENTRADAPROCESODATOS DE SALIDADispositivos de entradaDispositivos de
salidaCPUUnidad ControlUnidad Arit-LogMemoriaAlgoritmoLa palabra
deriva de la palabra rabe Alkhowarizmi, nombre de un matemtico y
astrnomo rabe que escribi un tratado sobre manipulacin de nmeros y
ecuaciones en el siglo IXSe define como la serie de pasos
organizados que describe el proceso que se debe seguir para dar
solucin a un problema especficoEstos pasos son acciones primitivas,
es decir, el procesador es capaz de ejecutarlas sin informacin
suplementaria ALGORITMODeterminsticoNo DeterminsticoPara los mismos
datos de entrada se producen los mismos datos de salidaPara los
mismos datos de entrada pueden producirse diferentes de
salidaCualitativos y CuantitativosTodo algoritmo debe ser:Preciso.
Indicando el orden de realizacin de cada uno de los pasos.Definido.
Si se sigue el algoritmo varias veces proporcionndole los mismos
datos, se deben obtener siempre los mismos resultados.Finito. Al
seguir el algoritmo, ste debe terminar en algn momento, es decir,
tener un nmero finito de pasos.
TCNICAS DE PROGRAMACIN ALGORITMICAPROGRAMACIN ESTRUCTURADALa
programacin estructurada es un conjunto de tcnicas para desarrollar
algoritmos fciles de escribir, verificar, leer y modificar.
Utiliza: Diseo descendente. Consiste en disear los algoritmos en
etapas, partiendo de los conceptos generales hacia los detalles. El
diseo descendente se ver completado y ampliado con el modular.
Recursos abstractos. En cada descomposicin de una accin compleja se
supone que todas las partes resultantes estn ya resueltas,
posponiendo su realizacin para el siguiente refinamiento.
Estructuras bsicas. Los algoritmos debern ser escritos utilizando
nicamente tres tipos de estructuras bsicas: secuenciales,
condicionales y repetitivas, las cuales se describen ms
adelante.PROGRAMACIN ESTRUCTURADAEs una tcnica de programacin que
implica que: El programa completo tiene diseo modular.Los mdulos se
disean siguiendo metodologa descendente (Top Down).Cada mdulo se
codifica utilizando las 3 estructuras bsicas de control, lo que
minimiza la complejidad de los programas y reduce errores.
Todo esto con el fin de reducir el tiempo requerido para
escribir, verificar, depurar y mantener un programa.TCNICAS DE
PROGRAMACIN ALGORITMICAPROGRAMACIN ESTRUCTURADALa programacin
estructurada es un conjunto de tcnicas para desarrollar algoritmos
fciles de escribir, verificar, leer y modificar. Utiliza: Diseo
descendente. Consiste en disear los algoritmos en etapas, partiendo
de los conceptos generales hacia los detalles. El diseo descendente
se ver completado y ampliado con el modular. Recursos abstractos.
En cada descomposicin de una accin compleja se supone que todas las
partes resultantes estn ya resueltas, posponiendo su realizacin
para el siguiente refinamiento. Estructuras bsicas. Los algoritmos
debern ser escritos utilizando nicamente tres tipos de estructuras
bsicas: secuenciales, condicionales y repetitivas, las cuales se
describen ms adelante.Condiciones para la Programacin
EstructuradaPara que la programacin sea estructurada, los programas
han de ser propios.Un programa se define como propio si cumple las
siguientes caractersticas: Tiene un solo punto de entrada y uno de
salida. Toda accin del algoritmo es accesible, es decir, existe al
menos un camino que va desde el inicio hasta el fin del algoritmo,
se puede seguir y pasa a travs de dicha accin. No posee lazos o
bucles infinitos.EjemploCalcular la media aritmtica de dos nmeros
con una calculadora1.Pulsar tecla AC2.Teclear el primer
nmero3.Pulsar la tecla + 4.Teclear el segundo nmero5. Pulsar la
tecla + 6.Pulsar la tecla /7. Teclear el nmero 28.Pulsar la tecla =
Determinacin de las primitivas de las que partimosOperaciones
aritmticas simplesLenguaje simblico a utilizar Lenguaje de
representacin de expresiones matemticasRepresentacin de los
datosCadena de caracteres para las incgnitas. Nmeros Reales
Establecer datos de entradaRadio de la circunferenciaEstablecer
datos de salidaLongitud de la circunferencia. rea del
crculoEstablecer las relaciones entre los datos de entrada y
salidaLongitud = 2*3.1416*radiorea = 3.1416*radio*radioProblema:
Calcular la longitud de una circunferencia y el rea del crculo que
limita dada la longitud del radioQue condiciones debe cumplir?Tener
un punto particular de inicioDebe soportar la mayora de las
variantes que puedan presentarse en la definicin del problemaEstar
bien definido. Todas las ejecuciones con los mismos datos de
entrada deben devolver los mismos datos de salidaSer finito. El
algoritmo debe acabar tras un n finito de pasos (tamao y tiempo de
ejecucin)Diferencia entre algoritmo y programaLos algoritmos no son
directamente interpretados por la computadora y deben ser
traducidos a un lenguaje de programacin concretoCiclo de vida de un
softwareDefinicinDesarrolloDiseoCodificacinPruebaMantenimientoModificaciones
y adaptacionesErroresFallos de definicinElementos de un
algoritmoDatos, tipos de datos y operaciones primitivas Variables,
constantes y expresionesOperaciones de asignacinOperaciones de
entrada y salidaEstructuras de control
Datos: Informacin con la cual trabaja la computadoraTipos de
datos:Se clasifican atendiendo a:PropiedadesOperaciones que se
pueden realizarDatos Simples:Numrico (Real o entero)Carcter
(Letras, smbolos, nmeros)Lgico (Verdadero o Falso)Datos
compuestosFormados por agrupaciones de otros datos (arreglos,
registros, archivos, apuntadores)Operaciones primitivas:Se realizan
directamente en un lenguaje de programacin sin indicar como hay que
llevarla a caboNumrico: Suma, resta, divisin, multiplicacinCarcter
y numrico: , = =, < =, >=, !=LgicoABA y BA o BNo
BVVVVFVFFVVFVFVFFFFFVVariable:Entidad que posee un valor y es
conocido en un programa o algoritmo por su nombre (identificador)El
valor de una variable puede cambiar a lo largo del algoritmoTodas
las variables son de un determinado tipo y slo pueden tomar valores
de ese tipoSe clasifican por:ContenidoNumricasLgicasAlfanumricas
(String)UsoDe trabajoContadoresAcumuladoresConstante:Entidad que
posee un valor y es conocido por el algoritmo por su nombreEl valor
de una constante no puede cambiar a lo largo del algoritmoSe debe
inicializar, es decir, se asigna a un identificador su primer y
nico valorTodas las constante de un determinado tipo slo pueden
inicializarse con valores de ese tipo
Valor constante:Son valores que aparecen explcitamente en un
algoritmo y no tiene identificador asignado
Identificador:Representan los datos de un programa. Un
identificador es una secuencia de caracteres que sirve para
identificar una posicin en la memoria de la computadora, que nos
permite accesar a su contenidoReglasDebe comenzar con una letra y
no contener espacios en blancoLetras, dgitos y caracteres como la
subraya (_) estn permitidos despus del primer carcterLa longitud
puede ser hasta 8 caracteresEjemplo: Num_hrsCalif3Expresiones:Son
combinaciones de constantes, variables, smbolos de operacin,
parntesis y nombre de funciones especialesCada expresin toma un
valor determinado de acuerdo a las variables y constantes
implicadas y la ejecucin de las operaciones indicadasConsta de
operadores y operandosOperaciones de asignacin:Corresponde a darle
a una variable un determinado valorA una variable se le puede
asignarun valor constanteel valor de otra variableel valor de una
constanteel resultado de evaluar una expresinLos valores asignados
deben ser del mismo tipo que la variableEs una operacin
destructiva, el valor anterior se pierdeOperaciones de entrada y
salida:Se emplean para intercambiar informacin con un medio
externo
Estructuras de control:SecuencialUna accin sigue a la otra sin
romper la secuenciaCondicionalSe realiza una accin u otra
dependiendo del resultado de la evaluacin de una expresin
lgicaPueden ser simples ( Si entonces), dobles (Si entonces si no),
mltiples (Si entonces si no varias alternativas)Repetitiva o
iterativaSe repite un conjunto de acciones 1 o ms
vecesHacer-ParaHacer MientrasRepetir HastaRepresentacin de un
algoritmoUn algoritmo puede ser escrito en lenguaje natural, pero
esta descripcin puede ser ambigua, por lo que se utilizan
diferentes mtodos de representacin, que permiten evitar dicha
ambigedad y permitir al mismo tiempo que sea fcilmente codificable.
Los mtodos ms usuales para la representacin de algoritmos
son:Descripcin narradaPseudocdigoDiagrama de flujoDESCRIPCIN
NARRADAEs la forma ms sencilla de describir o expresar un
algoritmo. Consiste en dar un relato de la solucin en lenguaje
natural.Por ejemplo: Algoritmo en descripcin narrada para la suma
de 2 nmeros.1. Obtener los nmeros a sumar2. Sumar los nmeros3.
Anotar el resultadoEl uso del lenguaje natural provoca
frecuentemente que la descripcin sea imprecisa y poco confiable,
por lo que este tipo de representacin no es recomendable.
Ejemplos de algoritmosDisear un algoritmo para cambiar una
llanta a un carro.
Inicio.Traer gata.Aflojar tornillos de las llantas.Levantar el
carro con la gataSacar los tornillos de las llantas.Quitar la
llanta.Poner la llanta de repuesto.Poner los tornillos.Bajar la
gataApretar los tornillos.FinEjemplos de algoritmosUn cliente
ejecuta un pedido a una fbrica. La fbrica examina en su banco de
datos la ficha del cliente, si el cliente es solvente entonces la
empresa acepta el pedido, en caso contrario rechazar el
pedido.Pasos del algoritmo :InicioLeer el pedidoExaminar ficha del
clienteSi el cliente es solvente aceptar pedido, en caso contrario
rechazar pedidoFinEjemplo de algoritmo ms especficoDeterminar el
mayor de tres nmeros enteros.Pasos del algoritmo :1.- Comparar el
primero y el segundo entero, deduciendo cul es el mayor.2.-
Comparar el mayor anterior con el tercero y deducir cul es el
mayor. Este ser el resultado.
PSEUDOCDIGOEl pseudocdigo en un lenguaje de especificacin de
algoritmos que utiliza palabras reservadas y exige la tabulacin, o
sea, sangra en el margen izquierdo, de algunas lneas.Se concibi
para superar las dos principales desventajas de los diagramas de
flujo: Lento de crear y difcil de modificar sin un nuevo redibujo.
Es una herramienta muy efectiva para el seguimiento de la lgica de
un algoritmo y para transformar con facilidad los algoritmos a
programas.
PseudocdigoMezcla de lenguaje de programacin y un idioma que se
empleaEl pseudocdigo se puede definir como un lenguaje de
especificaciones de algoritmosEs la representacin narrativa de los
pasos que debe seguir un algoritmo para dar una solucin a un
problemaEl pseudocdigo utiliza palabras que indican el proceso a
realizarEs lejos el mtodo ms empleado ya que permite en forma fcil
representar las operaciones repetitivas complejas y pasar a un
lenguaje de programacinEjemplo de pseudocdigoElabore un algoritmo
representado en pseudocdigo que sume dos nmeros
InicioLeer num1, num2,num3Si (num1>num2) and (num1 >num3)
entoncesMayor = num1Si noSi ((num2>num1) and (num2 >num3)
entoncesMayor = num2Si noMayor = num3Fin-siFin-siImprimir
MayorFin
Pseudocdigo para calcular el mayor de tres nmerosDIAGRAMA DE
FLUJOEs la representacin grfica de un algoritmo. Utiliza smbolos
normalizados, con los pasos del algoritmo escritos en el smbolo
adecuado y los smbolos unidos por flechas, denominadas lneas de
flujo, que indican el orden en que los pasos deben ser
ejecutados.
Diagrama de FlujoEs la representacin grfica de un algoritmoEsta
representacin se da cuando varios smbolos se relacionan entre s
mediante lneas que indican el orden en que se deben ejecutar los
procesosLos smbolos han sido normalizados por la
ANSIRecomendacionesUsar lneas de flujo horizontales y/o
verticalesEvitar cruce de lneas utilizando conectoresUsar
conectores slo cuando sea necesarioSe trazan los smbolos de manera
de leer de arriba abajo y de izquierda a derechaEl texto escrito
dentro del smbolo debe ser clara Inicio y final del diagrama
Indica la entrada y salida de datos
Smbolo de proceso y/o ejecucin de una operacin
Smbolo de decisin
Conector dentro de la pginaLOS SMBOLOS PRINCIPALES SON:Elabore
un algoritmo representado en diagrama de flujo que sume dos
nmeros
