Versión 1.0 Corina Flores Villarroel - cs.umss.edu.bo · Tema 4 - Estructuras de Control Básicas número de veces se obtiene del planteamiento del problema o de una lectura que

INGENIERÍA EN INFORMÁTICA

Versión 1.0

Corina Flores Villarroel

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

Introducción a la Programación Tema 4 - Estructuras de Control Básicas

Estructuras de Control Básicas ......................................................................................................... 3

Introducción ................................................................................................................................... 3

Objetivos ........................................................................................................................................ 3

Tipos de Estructuras de Control .................................................................................................. 4

Estructura Secuencial .................................................................................................................... 4

Estructura de Selección ................................................................................................................. 5

Estructura selectiva simple, si entonces ................................................................................... 6

Estructura selectiva doble, si entonces/sino ........................................................................... 7

Estructura de Repetición .............................................................................................................. 9

Estructura de Repetición PARA (for) ..................................................................................... 12

Estructura de Repetición MIENTRAS (while) .......................................................................... 14

Equivalencia entre PARA y MIENTRAS ....................................................................................... 17

Resumen ....................................................................................................................................... 18

Referencias Bibliográficas ........................................................................................................... 18


Estructuras de Control Básicas

" Un hombre tiene que escoger.

En esto reside su fuerza: en el poder de sus decisiones.".

Paulo Coelho

Introducción

Objetivos

El tema “Estructuras de control básicas” tiene por objetivos:

Que los estudiantes conozcan las estructuras básicas de control (secuenciales, condicionales y repetitivas) y sepan aplicarlas correctamente.

Que los estudiantes diseñen algoritmos utilizando las estructuras básicas de control adecuadas al tipo de problema tratado.

Que los estudiantes escriban la sintaxis de las principales estructuras de control en pseudocódigo o representen a través de diagramas de flujo.

Al ser un algoritmo una secuencia de pasos ordenados, estos deben seguir una trayectoria para su ejecución desde el primer paso hasta el último. Esta trayectoria se denomina flujo de control que

indica el orden en el cual deben ejecutarse los pasos elementales. Para organizar el flujo de control de un algoritmo se utilizan estructuras de control, estas son construcciones algorítmicas lineales, de selección e iteración. Las dos últimas alteran el flujo de control lineal del algoritmo.


Tipos de Estructuras de Control

Las estructuras de control básicas para organizar el flujo de control en un algoritmo, son las siguientes:

Estructura Secuencial La estructura de control más simple está representada por una sucesión de acciones que se ejecutan de arriba hacia abajo sin bifurcaciones, es decir, una acción a continuación de otra. El ejemplo del algoritmo que describe la forma en que un estudiante se levanta todas las mañanas para ir a la universidad, descrito en el tema 2, es un ejemplo tipo de estructura secuencial. A continuación se presenta gráficamente esta estructura.

. . . . . . .

Una estructura de control secuencial puede contener cualquiera de las siguientes instrucciones:

1) Estructura secuencial

2) Estructura de selección

3) Estructura de repetición

Acción 2

Acción 3

Acción n

Acción 1

declaración de variables/constantes

asignación de valores

entrada de datos

procesamiento de datos (operaciones)

reporte de resultados


Ejemplo

Estructura de Selección

En un algoritmo representativo de un problema real, es prácticamente imposible que las instrucciones o acciones a realizar sean secuenciales puras. Es necesario tomar decisiones en función de los datos del problema. Aparece entonces la necesidad de aplicar una estructura de selección, a través de la selección se incorpora, a la especificación del algoritmo, la capacidad de decisión. De esta forma será posible seleccionar una de dos alternativas de acción posibles durante la ejecución del algoritmo.

Las estructuras selectivas se clasifican en:

Escribir el algoritmo y el diagrama de flujo que calcule el área de un triangulo Algoritmo:

1. Inicio

2. Ingresar la base (b) b = base

3. Ingresar la altura (h) h = altura

4. área = ( b * h ) / 2 = proceso matemático

5. mostrar a

Día a día las personas estamos enfrentados a tomar decisiones, aun

sean estas pequeñas, por ejemplo, ¿a qué hora levantarse?, ¿qué

desayunar?, ¿qué ropa ponerse?, ¿dónde ir?, etc. muchas de estas

decisiones las tomamos de forma automática, e incluso de manera

impulsiva, muchas veces generando una decisión equivocada, aunque

en estos casos son de poca importancia. Sin embargo, cuando ya nos

vemos enfrentados a problemas en los que es necesario prever las

consecuencias con buen tino es importante tomar decisiones de

manera racional y lógica, lo cual surge a partir de la necesidad que lo

genera un problema.


1) Selectivas SIMPLES

2) Selectivas DOBLES

3) Selectivas MULTIPLES

Estructura selectiva simple, si entonces

La estructura selectiva si entonces, permite que el flujo de la secuencia siga por un camino específico si se cumple una condición o conjunto de condiciones. Si al evaluar la condición (condiciones) el resultado es verdadero, entonces se ejecuta(n) cierta(s) acción(es). Luego

se continua con el flujo normal. Representamos la estructura con el siguiente pseudocódigo:

CONDICIÓN Acciones o

instrucciones

true

false

Si (condición) entonces acción o acciones a realizar si la condición es verdadera FinSi

donde condición es una expresión que al ser evaluada puede tomar solamente uno

de los dos valores posibles: verdadero o falso. A continuación se presenta gráficamente esta estructura.


Estructura selectiva doble, si entonces/sino

Ejemplos:

1) Dado la calificación obtenida por un estudiante, verificar si su valor es mayor o igual a 51 para indicar que aprobó el examen.

Solución 1. Obtener la calificación 2. Si (calificación >= 51) entonces

4. Mostrar ("Aprobado") 5. FinSi

6. Fin

2) Dado como dato el sueldo de un trabajador, se pide aplicar un aumento del 15% si su sueldo es inferior a 850 Bs. Luego, muestra el nuevo sueldo calculado.

Para resolver!

La estructura selectiva si entonces/sino permite que el flujo de la secuencia bifurque por dos ramas diferentes en el punto de la toma de decisión(es). Si al evaluar la condición (o condiciones) el resultado es verdadero, entonces se sigue por un camino específico y se ejecuta(n) cierta(s) acción (es). Por otra parte, si el resultado es falso, entonces se sigue por

otro camino y se ejecuta(n) otra(s) acción (es). En ambos casos, luego de ejecutarse las(s) acción(es) indicadas se continua con la secuencia normal del diagrama. A continuación se presenta en pseudocódigo:

donde condición es una expresión que al ser evaluada puede tomar solamente uno de los

dos valores posibles: verdadero o falso. Gráficamente la estructura es:

CONDICIÓN Accion(nes) 1

false

Accion(nes) 2

Si (condición) entonces acción o acciones a realizar si la condición es verdadera (1) sino acción o acciones a realizar si la condición es verdadera (2) FinSi

true


Más ejemplos ...

Ejemplos:

3) Hacer una llamada telefónica desde un teléfono público a moneda. Considerando que se cuenta con la moneda y siempre puede encontrar un teléfono.

Solución 1. Obtener una moneda 2. Encontrar un teléfono 3. Si (tiene tono el teléfono) entonces

4. Marcar el numero 5. Hablar 6. Sino

7. Buscar otro teléfono 8. FinSi

9. Fin

4) Construye un algoritmo tal que dado como dato el sueldo de un trabajador, se pide aplicar un aumento del 15% si su sueldo es inferior a 850 Bs. y 10% en caso contrario. Luego, muestra el nuevo sueldo calculado.

Para resolver!

5) Diagrama y algoritmo que permite el ingreso de un número y luego determina si el numero es positivo o negativo

Algoritmo:

1. Inicio

2. Ingresar un numero (n) (n) = numero

3. si (n>0) entonces

4. Mostrar " el numero es positivo" ir a paso 4 5. sino

6. Mostrar " el numero es negativo" ir a paso 6 7. Fin


Estructura de Repetición Es muy común encontrar en problemas de la vida real acciones que deben realizarse una y otra vez repetidas veces mientras se cumple una condición. Si bien las operaciones son las mismas los datos sobre los que se operan varían. La computadora esta especialmente diseñada para aplicaciones en las que una operación, una tarea o un conjunto de ellas deben repetirse muchas veces. Las acciones repetitivas son la base del uso de las computadoras, las mismas que representadas a través de las denominadas estructuras de repetición, ayudan a simplificar los algoritmos/programas, ahorrando tiempo valioso a quien resuelve problemas con ayuda de la computadora. En programación existen al menos dos tipos de estructuras repetitivas, las cuales a su vez tienen variantes

en los diferentes lenguajes de programación. La característica común es que ambos tipos permiten ejecutar una o varias acciones o instrucciones ya sea:

un número determinado de veces, o

mientras se cumpla una condición.

Antes de una descripción detallada de las estructuras de control repetitivas, te proponemos comprender dos conceptos muy utilizados en las tareas que efectúan este tipo de estructuras. Nos referimos al concepto de contador y acumulador.

El conjunto de acciones que se ejecutan repetidamente generan un ciclo.

Todo ciclo debe terminar de ejecutarse luego de un número

finito de veces.

La sustitución de mano de obra para trabajos monótonos que no desarrollan las facultades nobles del hombre, ha sido una de las grandes motivaciones para la invención de máquinas y herramientas que ayuden mediante la automatización, a abandonar dichas tareas.

Chaplin estaba atascado en la monotonía. Hoy,

las tareas repetitivas relacionadas con la

programación se encarga de hacer la

computadora.


A continuación se presenta un cuadro con las características más importantes de estas variables.

Contador Acumulador

Variable que controla o determina la

cantidad de veces que se repite un

proceso o dato. Siempre se

incrementa (contador positivo) o

decrementa (contador negativo) en

uno.

Variable que suma o acumula

valores. Permite determinar el total

de los valores leídos o trabajados.

Se incrementa en cualquier valor.

Formato:

variable=variable+1

Formato:

valor

variable= variable + valor

donde valor es una variable y no

una constante

Ejemplos:

C=C+1

Valores=Valores+1

Ejemplos:

C=C+20

Suma=Suma+Valor

Total= Total + (N*E)

"Los contadores y acumuladores, son variables

numéricas que permiten determinar información

específica durante la ejecución de un

programa".


Ejemplo de Contador:

Se quiere que el algoritmo realice 50 veces una acción.

Representando en Diagrama de Flujo se tendría:

Inicio

cont 1

cont > 50 fin si

Cuerpo del

ciclo

cont cont + 1

no


Estructura de Repetición PARA (for) Este tipo de estructuras se utilizan ampliamente en problemas, donde se necesita por ejemplo sumar los sueldos de los N trabajadores, o cuando queremos plantar 300 árboles con una distancia de 2 metros entre ellos. Para realizar dicha tarea resulta necesario descargar el árbol, cavar un pozo y plantarlo. En ambos problemas, sabemos de antemano cuántas veces tenemos que repetir una determinada acción o tarea. El

Ejemplo de Acumulador:

Se desea escribir un algoritmo para sumar los primeros k números enteros positivos y mostrar el resultado acumulado.

Gráficamente podemos representar al algoritmo como:

n n + 1

n > k si

Leer num

Inicio

leer k

fin

n 0

suma 0

escribir k, suma

suma suma + num

n n + 1


número de veces se obtiene del planteamiento del problema o de una lectura que indica que el número de veces (iteraciones) que se debe realizar para N ocurrencias.

A continuación, se detalla la forma como se escribe la estructura PARA:

La variable de control (varControl):

Controla el número de iteraciones

Se le asignan automáticamente valores sucesivos

Al comienzo del ciclo se debe especificar su valor inicial y su valor final

Debe ser de tipo entero positivo

NO puede ser modificado dentro del ciclo sino fuera de él

La expresión, permite ya sea incrementar o decremetar el valor de la variable de control en un valor

determinado.

El cuerpo del ciclo se repite un número fijo de iteraciones

Gráficamente se tiene:

A continuación, se describe la forma como procede el ciclo repetitivo PARA la ejecución de las instrucciones.

Para varControl inicio hasta fin [valor controlado] expresión hacer Cuerpo del ciclo (acción o acciones a realizar en caso de que la condición sea verdadera)

Fin_Para

CONDICIÓN Cuerpo del

ciclo

true

false

inicialización

expresión

Cuando se desea repetir un

grupo de instrucciones un

número determinado de veces

o sea se sabe a priori el

número de veces a repetir, la

estructura PARA, es la

adecuada para utilizar.

sabemos el número de veces

que éste se ha de repetir. Dicho

número depende de las

proposiciones dentro del ciclo.

Si

No


Ejemplo

Estructura de Repetición MIENTRAS (while)

Partamos de un ejemplo, supongamos que tenemos que calcular el promedio de calificaciones de un examen, pero no sabemos con exactitud el número de estudiantes que rindieron el examen. El proceso más o menos

para (inicialización; condición; expresión)

{

cuerpo del ciclo

} inicialización, de la variable de control condición, que evalúa la condición en caso de ser Verdad continuar la repetición y

si no parar expresión, se encarga de actualizar el valor de la variable de control cuerpo del ciclo, grupo de instrucciones

Orden de ejecución: Primera vuelta

Orden de ejecución: Segunda y demás

vueltas

1 2 4

3

2

6) Hacer un algoritmo, que lea 20 números dados por el usuario y luego muestre el resultado de la suma.

1. Inicio 2. n, suma, i: entero

3. suma 0 4. Leer n 5. Para i 1, (i <= 20), i = i+1 hacer

6. suma suma + n 7. leer n 8. Fin_Para

9. Escribir (“La suma de los 20 números es: ” suma) 10. Fin (inicio)

Inicio

Leer n

i 0, i <= 20, i i +1

suma 0

suma suma + n

Leer n suma

Fin


sería así ... sumar las calificaciones e ir contando el número de estudiantes, esto con el fin de obtener el total de estudiantes número entre el cual dividiremos la suma para obtener el promedio. Este proceso se repite mientras tengamos calificaciones de estudiantes. Como se puede observar, el problema plantea ejecutar un conjunto de acciones del algoritmo donde se desconoce el número exacto de veces que se ejecutan. Para estos casos existen estructuras de control

repetitivas o iterativas condicionales, es decir, las acciones se ejecutan dependiendo de la evaluación de una condición. Por lo tanto, dentro de una estructura iterativa, además de una serie de pasos elementales que se repiten; es necesario contar con un mecanismo que lo detenga. De ahí que podemos definir un tipo de estructura de control repetitiva o iterativa condicional conocida como WHILE (mientras), como ...

La notación en pseudocódigo para esta estructura es la siguiente:

En esta estructura se distinguen dos partes:

La condición es una expresión booleana que sólo puede tener como resultado uno de dos valores posibles: verdadero o falso. A continuación se presenta gráficamente esta estructura.

MIENTRAS, es la estructura

adecuada para utilizar en un

ciclo cuando no sabemos el

número de veces que éste se

ha de repetir. Dicho número

depende de las proposiciones

dentro del ciclo.

una estructura pre-condicional puesto para ejecutarse requiere

primero que se evalúe la condición y, si el resultado es

verdadero, se ejecuta el conjunto de acciones; esto hace que

dicho conjunto se puede ejecutar 0, 1 o más veces.

Mientras (condición) Cuerpo del ciclo (Acción o acciones a realizar en caso de que la condición sea verdadera).

Fin_Mientras

Condición de terminación: la evaluación de esta condición se realiza a empezar cada iteración, ya que su valor se actualiza para cada iteración, de esta forma permitiendo decidir cuándo finalizará la ejecución del ciclo.

Cuerpo del ciclo: conjunto de instrucciones o acciones que se ejecutarán repetidas veces

CONDICIÓN Cuerpo del

ciclo

true

false

Si

No


Ejemplo

Uno de los errores clásicos al utilizar este tipo de estructuras de control

sucede cuando la condición de terminación nunca se cumple, en

consecuencia produciéndose el fenómeno ciclo infinito, por lo que debe

haber alguna acción o sentencia dentro del cuerpo del ciclo que haga que

el valor de la condición que controla el ciclo varíe. En el ejemplo, conta es

la variable que debe actualizar su valor en el cuerpo del ciclo o sea antes

de cada iteración.

12) Deteminar, ¿Cuántos números pares hay entre 1 y 10?. Luego, mostrar el número.

1. Inicio 2. conta, res, i, contador: entero

3. conta 1, res 0 4. Mientras (conta <= 10) hacer

5. conta conta + 1 6. res conta / 2 7. Si res = 0 entonces

8. i i + 1 9. Fin_Si 10. Fin _Mientras

11. Escribir (“Hay” i “pares”) 12. Fin (inicio)

Inicio

res 0

conta 1

conta <= 10

conta conta + 1

res conta/2

res = 0

i i + 1

i

Fin


Equivalencia entre PARA y MIENTRAS

Es posible escribir la estructura PARA en términos de la estructura MIENTRAS, así:

PARA varControl inicio HASTA fin HACER

Acciones, sentencias o instrucciones

FIN_PARA

varControl inicio

MIENTRAS (varControl <= fin) HACER

Acciones, sentencias o instrucciones

varControl varControl + 1

FIN_MIENTRAS

Ejemplo:

Solución con PARA Algoritmo factorial_para

1. Inicio 2. n, i, fact: entero 3. leer n 4. // Calculamos el factorial 5. fact 1 6. Para i 1 Hasta n Hacer

7. fact fact * i 8. Fin_Para

9. Escribir ("Factorial de", n, "es: "fact) 10. Fin

Solución con MIENTRAS Algoritmo factorial_mientras

1. Inicio 2. n, i, fact: entero 3. leer n 4. // Calculamos el factorial 5. fact 1 6. i 1 7. Mientras (i <= n) Hacer

8. fact fact * i 9. i i + i 10. Fin_Mientras

11. Escribir ("Factorial de", n, "es: "fact) 10. Fin

Calcular el factorial de un

número


Resumen

Es importante recordar que:

En la resolución de problemas de tipo general se necesita la capacidad de controlar cuáles son las acciones o sentencias que se ejecutan, y en qué momentos. Las estructuras de control o controlan la secuencia o flujo de ejecución de las sentencias.

Las estructuras de control se dividen en tres grandes categorías en función

del flujo de ejecución: secuencia, selección e iteración o repetición.

Cuando la ejecución comienza con la primera sentencia del programa y prosigue hasta la última sentencia, cada una de las cuales se ejecuta una sola vez hablamos de una ejecución secuencial. Esta forma de programación es adecuada para programas sencillos.

Las estructuras de control de tipo selectivas, permiten realizar

bifurcaciones

No es recomendable modificar el valor de cualquier variable de la condición del bucle dentro del cuerpo de un bucle for, ya que se pueden producir resultados imprevistos.

¿Qué estructura de repetición usar?. Como recomendación :

o Si antes de la ejecución del bucle se puede conocer el número de veces que se ejecutará éste, es mejor utilizar una sentencia for. En otro caso debemos utilizar un while, teniendo el cuidado que no se generen ciclos infinitos.

Para evitar ciclos infinitos, es necesario que el valor de la variable de

control cambie antes de ingresar a ejecutar una nueva iteración.

Referencias Bibliográficas

Barnes David, Kölling Michael. Objects First with Java, A practical Introduction Using BlueJ

García-Beltrán, A., Martínez, R. y Jaén, J.A. Métodos Informáticos en TurboPascal, Ed. Bellisco, 2ª

edición, Madrid, 2002

Joyanes, L. Fundamentos de programación, Algoritmos y Estructuras de Datos, McGraw-Hill,

Tercera edición, 1996

Duntemann, J. La Biblia de TurboPascal, Anaya Multimedia, Madrid, 1991

Cairó, O. Metodología de la programación, 3ª edición, Alfaomega, 2009


Muñoz, C., Niño, A., Vizcaino, A. Introducción a la programación con Orientación a objetos,

Pearson Eduación S.A., Madrid, 2002.

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