Algoritmos y Programas

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Algoritmosy Programas
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Introducción

• El objetivo de esta sesión consistirá en explicar
  los conceptos de algoritmo, programa y lenguaje
  de programación. Así como explorar otros temas
  concurrentes.

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Temática

• Sistemas de procesamiento de información.
• Concepto de Algoritmo.
• Lenguaje de programación.
• Datos, tipos de datos y operaciones primitivas.
• Constantes y variables.
• Expresiones.
• Funciones intrínsecas.
• Asignación.
• Entrada y salida de información.

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1. Sistemas de procesamiento de la información

• Un sistema de esta clase se define como un
  conjunto de componentes interconectados entre sí
  que transforman datos en información organizada,
  significativa y útil.

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Esquemáticamente
Datos
Procesador
Información
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Una primera definición

• Un algoritmo consiste en el grupo de
  instrucciones que definen la secuencia de
  operaciones a realizar para resolver un sistema
  específico o clase de problema.

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Conceptos importantes

• Hardware grupo de componentes físicos de una
  computadora.
• Software conjunto de programas que controlan el
  funcionamiento de una computadora

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2. Concepto de Algoritmo

• La metodología de la programación es aquella que
  es necesaria para resolver problemas mediante
  programas, su eje es el algoritmo.

Diseño del algoritmo
Problema
Programa
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Pasos para la solución de un problema

• El diseño del algoritmo describe el análisis del
  problema y desarrollo del algoritmo.
• Expresar el algoritmo como un programa en un
  lenguaje de programación.
• Ejecutar y validar el programa por la computadora.

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Características de los algoritmos

• Preciso, indicará el orden de cada paso.
• Definido, el mismo resultado se obtendrá al
  ejecutar el algoritmo n ocasiones.
• Finito, deberá terminar en algún momento.

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Ejemplo 2.1 Genere un algoritmo que solucione la
entrega de un pedido a un cliente

• Inicio.
• Leer el pedido.
• Examinar el historial crediticio del cliente
• Si el cliente es solvente, entregar el pedido. En
  caso contrario, rechazarlo.
• Fin

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Ejemplo 2.2 Genere un algoritmo que sume los
números entre el 3 y el 30.

• Inicio.
• Hacer SUMA igual cero.
• Establecer NUMERO igual a 3.
• Sumar NUMERO a SUMA.
• Incrementar NUMERO en 3
• Si NUMERO es menor o igual que 30 ir a 4 si no
  imprimir a SUMA.
• Fin

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Ejemplo 2.3 Genere un algoritmo que determine al
mayor de tres números enteros.

• Inicio
• Leer los números y guardarlos en NUM1, NUM2 y
  NUM3 respectivamente
• Comparar NUM1 y NUM2, el número mayor se guarda
  en AUX.
• Comparar AUX y NUM3, imprimir el número mayor.
• Fin.

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Tarea 2.1 Diseñe un algoritmo para determinar si
un número es primo o no. Tarea 2.2 Genere un
algoritmo que sume los números entre el 2 y el
20. Tarea 2.3 Genere un algoritmo que sume los
números entre el 5 y el 50.
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3. Los lenguajes de programación

• Cuando el procesador de datos es una computadora
  entonces el algoritmo de solución se expresa en
  un programa.
• Por tanto, un programa es escrito en un lenguaje
  de programación.
• Luego, la programación consiste en expresar las
  operaciones en forma de programa de un algoritmo.

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Tipos de lenguajes

• Máquina escritos en código binario.
• Bajo nivel (ensamblador) escrito en
  nemotécnicos.
• Alto nivel diseñados para ser entendidos por el
  ser humano.

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Instrucciones básicas

• Entrada/Salida transferencia de información
  entre dispositivos periféricos y memoria central.
• Aritmético/Lógicas ejecutan operaciones de éstos
  tipos.
• Selectivas seleccionan tareas en función de los
  resultados
• Repetitivas permiten la iteración de secuencias
  de instrucciones un número dado de veces

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Traductores del Lenguaje

• A) Intérpretes Toma un programa fuente lo
  traduce e inmediatamente lo ejecuta.

Programa fuente
Intérprete
Traducción y ejecución en línea
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Traductores del Lenguaje (cont.)

• B) Compiladores traduce un programa fuente a
  código objeto.

Programa fuente
Programa Objeto
Programa ejecutable
Montador (Linker)
Compilador (Compiler)
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4. Datos, Tipos de Datos y Operaciones Primitivas

• Un dato es la expresión general que describe los
  objetos con los cuales opera la computadora
• Los tipos son simples (no estructurados) y
  compuestos (estructurados). Aquellos se
  subdividen en
• Numericos (integer, real)
• Lógicos (booleans)
• Carácter (char, string)

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Datos primitivos
Datos
Carácter
Numérico
Lógico
Entero
Real
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5. Constantes y Variables

• Constantes valores que durante la ejecución de
  un programa no cambian su valor.
• Variables valores que cambiarán durante la
  ejecución del programa

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6. Expresiones

• Se definen como una combinación de constantes,
  variables, símbolos de operación, paréntesis, y
  nombres de funciones especiales.
• Una expresión consta de operandos y operadores.
• Las expresiones se clasifican en aritméticas,
  lógicas y carácter.

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Expresiones aritméticas
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Reglas de prioridad
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Operadores de relación
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Operadores lógicos
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7. Funciones Intrínsecas
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8. Operación de Asignación

• Es la forma de darle valores tanto a variables
  como constantes, se representa con el símbolo

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Tipos de asignación

• Aritmética
• Lógica
• Cadena de carácteres

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9. Entrada y salida de información

• La operación de lectura READ permite el ingreso
  de los datos necesarios para los cálculos
  computacionales.
• La operación de escritura WRITE imprime la
  información procesada por el programa y su
  respectivo algoritmo.

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PROBLEMAS RESUELTOS CON COMPUTADORAS Y
HERRAMIENTAS DE PROGRAMACION
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INDICE

• OBJETIVO
• SOLUCION DE PROBLEMAS
• ANALISIS DEL PROBLEMA
• DISEÑO DEL ALGORITMO
• SOLUCION DEL PROBLEMA MEDIANTE COMPUTADORA
• REPRESENTACION GRAFICA DE ALGORITMOS
• PSEUDOCODIGO

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2.1 OBJETIVO

• EXPONER LOS CONOCIMIENTOS INDISPENSABLES PARA EL
  APRENDIZAJE DE LA PROGRAMACION.

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2.2 SOLUCION DE PROBLEMAS

• Fases de fragmentación
• Análisis del problema definición concisa a fin
  de que sea analizado en todo detalle.
• Diseño del algoritmo procedimiento, paso a paso,
  para la solucionar el problema dado.
• Solución del algoritmo con la computadora
  codificación del algoritmo en un lenguaje de
  programación

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2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA

• El propósito es ayudar al programador a llegar a
  un cierto grado de comprensión de la naturaleza
  del problema.
• Una buena definición del problema, junto con una
  descripción detallada de entrada y salida, son
  los requisitos más importantes para una solución
  eficaz.

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2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont.

• Que información debe proporcionar la solución del
  problema.

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2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont.

• 2. Que datos se necesitan para resolver el
  problema.

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2.3 ANALISIS DEL PROBLEMA cont.

• Ejemplo leer los lados de un triángulo
  rectangulo e imprima la hipotenusa.
• Entradas valores de los lados (variable LADO1 y
  variable LADO2).
• Salida valor de la hipotenusa (variable LADO3).
• Variables LADO1, LADO2 y LADO3 (tipo reales).

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2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO

• La información proporcionada al algoritmo
  constituye su entrada y la información producida
  constituye su salida.
• Los problemas complejos se resuelven eficazmente
  si se fragmentan en subproblemas que sean más
  sencillos de solucionar que el original. Esta
  técnica es conocida como divide y vencerás
  (divide and conquer).

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2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

• La descomposición del problema original en
  subproblemas cuya solución puede implementarse a
  través de la computadora se le denomina diseño
  descendente (top down design)
• La descripción detallada de la solución mediante
  pasos específicos se le denomina refinamiento del
  algoritmo (stepwise refinement).

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2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.
43
2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

• Ejemplo Determine a los números menores que 90 y
  múltiplos de 9, así como su sumatoria.

Definicióndel Problema
Especificaciones de entrada
Especificaciones de salida
Imprimir múltiplos de 9 y su suma siempre y
cuando sea menor que 90
TOTAL 0 NUM 9 LIMITE 90
NUM, TOTAL
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2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.
Diseño descendente
Refinamiento por pasos
Herramientas de programación
Múltiplos de 9

• Num9
• Print num
• Num lt 90 regresar a)
• Num9

Sumatoria
Totalnum
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2.4 DISEÑO DEL ALGORITMO cont.

• Inicio
• Total0, Num9, Limite90
• Print Num
• TotalTotalNum
• Si Num lt Limite entonces NumNum9 y regresar a
  3
• Print Total
• Fin

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tarea

• Determine si una palabra es un palíndromo.
• Determine el máximo común divisor para dos
  números enteros.
• Lea e imprima una serie de números distintos de
  cero. El algoritmo terminará con un valor que no
  se debe imprimir . Finalmente obtenga la cantidad
  de valores leídos.

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tarea

• 4. Imprima y sume la serie de números múltiplos
  de 3 en el rango cerrado de 3 y 99.
• 5. Lea cuatro números e imprima el mayor de
  ellos.
• 6. Calcule la superficie de un triangulo en
  función de la base y la altura.

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2.5 SOLUCION DE PROBLEMAS MEDIANTE LA COMPUTADORA

• Una vez diseñado el algoritmo y representado
  mediante una herramienta de programación se debe

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2.6 REPRESENTACION GRAFICA DE LOS ALGORITMOS

• Los métodos usuales para representarlo son
• Diagrama de flujo
• Lenguaje de especificación de algoritmo

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2.6 REPRESENTACION GRAFICA DE LOS ALGORITMOS cont
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2.7 PSEUDOCODIGO

• Es un lenguaje de especificación de algoritmos
  que permite una codificación rápida y simple.
• Su ventaja radica en que el programador no debe
  preocuparse por la sintaxis de un lenguaje de
  programación en particular.
• Utiliza palabras sencillas de entender para
  codificar programas.

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ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA
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Concepto de Programa

• Conjunto de instrucciones que producirán la
  ejecución de una determinada tarea. Esencialmente
  es un medio para lograr un fin.

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PROCESO DE PROGRAMACION

• Consiste en la solución de problemas y el
  desarrollo de programas

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Fases del proceso de programación

• Definiciòn y análisis del problema.
• Diseño de algoritmos
• Diagrama de flujo.
• Diagrama (N-S).
• Pseudocódigo
• Codificación del programa.
• Depuración y verificación del programa.
• Documentación.
• Mantenimiento.

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Partes de un programaconcepto de caja negra
Entrada
Algoritmo
Salida
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Tipos de Instrucciones (acciones que resuelven un
problema)

• De inicio / fin.
• De asignación.
• De lectura,
• De escritura.
• De bifurcación.

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Elementos básicos de un programa

• Palabras reservadas.
• Identificadores (nombres de variables).
• Caracteres especiales.
• Constantes.
• Variables.
• Expresiones.
• instrucciones.

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Otros elementos

• Iteraciones,
• Contadores,
• Acumuladores,
• Interruptores,
• Estructuras
• Secuenciales,
• Selectivas,
• Repetitivas.

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Iteraciones
Es el segmento de un algoritmo o programa,
cuyas instrucciones se repiten un número
determinado de veces mientras se cumple una
determinada condición. Sus partes
son decisión cuerpo del bucle salida
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Contadores

• Un contador es una variable cuyo valor se
  incrementa o decrementa en una cantidad constante
  en cada iteración.

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Acumuladores

• Un Acumulador es una variable cuya misión es
  almacernar cantidades distintas resultantes de
  sumas sucesivas.

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Interruptores

• Un interruptor ( conmutador, bandera, flag) es
  una variable que puede tomar diversos
  valoresdurante la ejecución de un programa y que
  permite comunicar información desde una parte a
  otra del mismo.

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Componentes de un algoritmo
Algoritmo Cabecera del programa Sección de
declaración Sección de acciones
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PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA
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Técnicas de Programación...

• Programación modular Descomposición del problema
  en módulos.
• Programación estructurada Programación de cada
  módulo mediante métodos estructurados.

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Características de la programación modular

• Todo programa tiene un módulo principal.
• Dicho módulo primario se divide en submódulos,
  que a su vez ejecutan una tarea única y podrán
  codificarse de manera independiente de cualquier
  otra actividad. Sin embargo, al finalizar su
  función devolverán el control al módulo
  principal.
• Esta independencia alude a que ningún otro módulo
  podrá accesarlo directamente, a excepción de sus
  propios subsubmódulos y al módulo principal.

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Consideraciones .

• La descomposición de un programa podría
  implemetarse así
• Módulo principal.
• Submódulo impresión de títulos
• Submódulo de lectura de datos
• Submódulo ejecución de procesos
• Submódulo impresión de resultados

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Características de la programación estructurada

• Conjunto de técnicas que reducen el tiempo
  requerido para escribir, verificar, depurar y
  mantener los programas.
• Mediante el uso de
• recursos abstractos,
• diseño descendente,
• estructuras básicas.

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Recursos Abstractos

• Consiste en descomponer una determinada acción
  compleja en un número de acciones más simples,
  capaces de ser ejecutada por una computadora y
  sus respectivas instrucciones.

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Diseño Descendente TOP-DOWN DESIGN

• Esta metodología efectúa una relación de
  refinamiento entre las distintas etapas de
  estructuración, de modo que se relacionen unas
  con otras, mediante entradas y salidas de
  información.
• Descompone el problema en etapas o estructuras
  jerárquicas, de modo que se pueda considerar cada
  estructura desde dos puntos de vista qué hace y
  cómo lo hace

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Diseño Descendente Desde el exterior ..
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Diseño Descendente Desde el interior ..
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• Estructuras básicas
• Teorema de la programación estructurada

• Un programa propio es aquel que cumple las
  siguientes características
• secuenciales,
• selectivas, y
• repetitivas.
• posee un solo punto de entrada y salida.
• se puede recorrer toda la estructura del programa
  modular.
• todas las instrucciones son ejecutables y no
  existen bucles infinitos.

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Instrucciones Secuenciales
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Instrucción Selectiva Simple
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Instrucción Selectiva Compuesta
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Instrucción Selectiva Múltiple
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Instrucción Repetitiva While
80
Instrucción Repetitiva Repeat
81
Instrucción Repetitiva For
82
F I N