INTRODUCCION A LA PROGRAMACION

INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACION
Aunque el proceso de diseñar programas es un proceso creativo, se pueden considerar una serie de fases o pasos comunes, que generalmente deben seguir todos los programadores.
La resolución de problemas con computadoras se pueden dividir en seis fases:

1-ENTENDER EL PROBLEMA
2-DISEÑAR EL PROGRAMA
3-CODIFICARLO EN PAPEL
4-INSTALARLO EN LA PC
5-PROBAR EL PROGRAMA
6-DOCUMENTAR EL PROGRAMA

El análisis y el diseño del algoritmo requiere la descripción del problema en subproblemas a base de refinamientos sucesivos y una herramienta de programación:
· Diagrama de flujo
· Diagrama N-S
· Pseudocódigo
Durante la tercera etapa se implementa este algoritmo en un código escrito en un lenguaje de programación, reflejando las ideas obtenidas en las fases de análisis y diseño.
Antes de conocer las tareas a realizar en cada fase, definiremos el concepto y significado de la palabra algoritmo.
¿Qué es Algoritmo?
Se deriva de la traducción al latín de la palabra árabe Alkhowarismi, nombre de un matemático y astrónomo árabe que escribió un tratado sobre manipulación de números y ecuaciones en el siglo IX.
Un algoritmo es un método para resolver un problema mediante una serie de pasos precisos, definidos y finitos.
Características del Algoritmo
· preciso, tiene que indicar el orden de realización en cada paso.
· definido, es decir, si el algoritmo se prueba dos veces, en estas dos pruebas, se debe obtener el mismo resultado.
· finito, es decir, que el algoritmo tiene que tener un número determinado de pasos.
· Debe producir un resultado en un tiempo finito.
Ejemplos de algoritmos son:
Ver una película
1. Buscar el videocasette de la película
2. SI el televisor y la video se encuentran apagados, encenderlos
3. Sacar el video del estuche
4. Introducirlo en la videocasetera
5. Tomar el control del televisor y la video
6. Dirijirme a el sofa
7. Ponerme comodo
8. Disfrutar la película
Fíjate como he descrito en estos pasos el algoritmo para poder ver una película en la video, este pequeño algoritmo cumple con los requisitos descritos arriba, ya que cada paso precisa un orden y tiene un orden de pasos finitos. En este algoritmo aparece la palabra SI remarcada en mayúsculas, el uso de esta palabra la veremos mas adelante, cuando discutamos sobre el control del flujo del programa o estructuras de control.
Los algoritmos se pueden expresar por fórmulas, diagramas de flujo, y pseudocódigos conocidos como herramientas de programación. Está última representación es la mas utilizada por su sencillez y parecido a el lenguaje humano.
Como ejercicio te recomendaría que escribieras algunos algoritmos de sucesos en tu vida cotidiana, como por ejemplo: encender el auto,ir al cine,etc..
Fases para la Resolución de Problemas
En esta sección describire brevemente las fases o pasos a seguir para la resolución de problemas con ayuda de la computadora.
Análisis del Problema
Esta fase requiere una clara definición donde se contemple exactamente lo que debe hacer el programa y el resultado o solución deseada.
Dado que se busca una solución se precisan especificaciones de entrada y salida.
Para poder definir bien un problema es conveniente responder a las siguientes preguntas:
¿Qué entradas se requieren? (cantidad y tipo)
¿Cuál es la salida deseada? (cantidad y tipo)
¿Qué método produce la salida deseada?
Diseño del Algoritmo
En la fase de análisis en el proceso de programación se determina que hace el programa. En la fase de diseño se determina como hace el programa la tarea solicitada.
Los métodos utilizados para el proceso del diseño se basan en el conocido divide y vencerás. Es decir la resolución de un problema complejo se realiza diviendo el problema en subproblemas y a continuación dividir estos subproblemas en otros de nivel mas bajo, hasta que sea implementada una solución en la computadora. Este método se conoce tecnicamente como diseño descendente (top-down) o modular.
Cada programa bien diseñado consta de un programa principal (el módulo de nivel mas alto) que llama a subprogramas (módulos) de nivel mas bajo, que a su vez pueden llamar a otros subprogramas.
Los módulos pueden ser planeados, codificados, comprobados y depurados independientemente y a continuación combinarlos entre sí. Este proceso implica la ejecución de estos pasos hasta que el programa se ha terminado:
Programar un módulo
comprobar el módulo
Si es necesario, depurar el módulo
Combinar el módulo, con el resto de los otros módulos
El diseño del algoritmo es independiente del lenguaje de programación en el que se vaya a codificar posteriormente.
Implementación del Algoritmo
Para implementar un algoritmo en la computadora, se debe ejecutar los siguientes pasos:
Codificación
Compilación y ejecución
Verificación
Depuración
Documentación
Codificación: Es la escritura en un lenguaje de programación de la representación de un algoritmo. Dado que el diseño del algoritmo es independiente del lenguaje de programación utilizado en su implementación, el código puede ser escrito con igual facilidad en un lenguaje o en otro.
Compilación y ejecución: Una vez que el algoritmo se ha convertido en un programa fuente, es preciso introducirlo en memoria mediante el teclado y almacenarlo posteriormente en un disco. Esta operación se realiza con un editor de texto, posteriormente el programa fuente se convierte en un archivo de programa que se guarda en un disco.
El programa fuente debe ser traducido a lenguaje máquina. Este proceso se realiza con el compilador y el sistema operativo que se encarga practicamente de la compilación. Si al compilar el programa fuente se presentan errores (errores de compilación), es necesario volver a editar el programa, corregir los errores y compilar de nuevo. Esto se repite hasta que ya no se presenten mas errores, obteniendose el programa objeto, el cual todavía no es ejecutable directamente. Al ya no existir errores en el programa fuente se debe instruir al sistema operativo para que efectue la fase de montaje o enlace, del programa fuente con las librerias del programa del compilador. Este proceso de montaje produce un programa ejecutable.
Cuando se ha creado un programa ejecutable este se puede ya ejecutar desde el sistema operativo con solo teclear su nombre.
Suponiendo que no existen errores durante la ejecución (errores en tiempo de ejecución), se obtendrá la salida de resultados correctos del programa.
Verificación y depuración: Es el proceso de ejecución del programa con una amplia variedad de datos de entrada, llamados datos de test o prueba como son: valores normales de entrada, valores extemos de entrada que comprueben los límites del programa y valores de entrada que comprueben aspectos especiales del programa. Estos determinarán si el programa contiene errores o no.
Al ejecutar un programa se pueden producir tres tipos de errores:
Errores de Compilación: Se producen normalmente por un uso incorrecto de las reglas del lenguaje de programación, suelen ser errores de sintaxis.
Errores de Ejecución: Se producen por instrucciones que la computadora puede comprender pero no ejecutar. En estos casos se detiene la ejecución del programa y se imprime un mensaje de error. Ejemplo de esto puede ser una división por cero.
Errores Lógicos: Se producen en la lógica del programa y la fuente del error suele ser el diseño del algoritmo, son mas dificiles de detectar puesto que el programa puede funcionar y no producir errores de compilación ni de ejecución pero regresará resultados incorrectos. En este caso se debe regresar a la fase de diseño, modificar el algoritmo, cambiar el programa fuente y compilar y depurar una vez mas.
Documentación: La importancia de la documentación debe ser destacada por su influencia en la etapa final, ya que programas pobremente documentados son dificiles de leer, mas dificiles de depurar y casi imposibles de mantener y modificar.
Puede ser interna y externa. La documentación interna es la contenida en lineas de comentarios. La documentación externa incluye análisis, diagramas de flujo y/o pseudocodigos, manuales de usuarios con instrucciones para ejecutar el programa y para interpretar los resultados.
La documentación es vital cuando se desea corregir posibles errores futuros o bien cambiar el programa. Estos cambios se denominan mantenimiento del programa.
Además es de buena costumbre para todo buen programador, dejar comentado su codigo, esto es para que el futuro programador pueda darle mantenimiento fácilmente a el programa, o incluso, si es el mismo creador quien debe darle mantenimiento.
Herramientas de Programación
Las herramientas de programación mas utilizadas comunmente para diseñar algoritmos son:
Pseudocodigos
Diagramas N-S
Diagramas de flujo
Siendo el pseudocodigo el mas popular por su sencillez y su parecido a el lenguaje humano.
Tipos de Datos
Los diferentes objetos de información con los que un programa trabaja se denominan datos.
Todos los datos tienen un tipo asociados con ellos que nos servirá para poder conocer con que información trabajaremos. Es decir, cuando ingresemos el sueldo de un trabajador necesitamos que este contenga decimales, o al solicitar la edad de una persona está tiene que estar con numeros enteros, etc.. Además la suma entre caracteres no tiene sentido.
La asignación de tipos a los datos tiene dos objetivos principales:
Detectar errores de operaciones aritméticas en los programas
Determinar como ejecutar las operaciones
Tipos de Datos Comunes
Estos son los tipos de datos mas útilizados en los lenguajes de programación:
Númericos
Caracteres y
Lógicos
Tipos Númericos
Dentro de estos tipos se puede hacer mención de los tipos enteros, reales o de coma flotante, y de los exponenciales.
Tipos Carácter
Los tipos carácter se dividen también en caracteres ASCII, como por ejemplo: a A & * , etc.. El otro grupo de caracteres son los strings o cadenas de caracteres, como por ejemplo: "Hola Mundo".
Tipos Lógicos
Los tipos lógicos solamente pueden tomar los valores verdadero o falso.
En esta sección conoceremos los otros objetos que se útilizan en los programas, a saber, las variables y las constantes; además conoceremos también lo que es un identificador y para que se útiliza.
Identificadores
Representan los nombres de los objetos de un programa (constantes, variables, tipos de datos, procedimientos, funciones, etc.). Es una secuencia de carácteres que puede ser de cualquier longitud, aunque tiene ciertas reglas que hay que seguir, las cuales son:
Debe comenzar con una letra o "_" y no puede contener espacios en blanco.
Letras, dígitos y carácteres subrayados ("_") están permitidos después del primer carácter.
En síntesis un identificador es un método para nombrar a las celdas de memoria en la computadora, en lugar de memorizarnos una dirección de memoria.
Se utilizan para nombrar variables, constantes, procedimientos y funciones.
Constantes
Las constantes son valores que no pueden cambiar en la ejecución del programa. Recibe un valor en el momento de la compilación del programa y este no puede ser modificado.

Variables
Las variables son valores que se pueden modificar durante la ejecución de un programa. Al contrario de las constantes estos reciben un valor, pero este valor puede ser modificado durante la ejecución o la compilación del programa.
Sentencia de Asignación
Se utiliza para asignar o almacenar valores a variables o constantes. Es una operación que sitúa un valor determinado en una posición de memoria. Se demuestra en pseudocódigo con el símbolo <- (Una flecha apuntando hacia el identificador, donde se desea guardar el valor.). variable <- expresión
El tipo de expresión debe ser del mismo tipo que el de la variable, en caso contrario en la fase de compilación se produciría un error de tipos. Aunque a la fecha existen lenguajes de programación con una potente herramienta para la conversión de datos (tal es el caso de Visual Basic), no es recomendable asignar valores de un tipo diferente a variables de otro tipo.
Reglas de Asignación
Una variable en el lado derecho de una sentencia de asignación debe tener un valor antes de que la sentencia de asignación se ejecute. Hasta que un programa le da un valor a una variable, esa variable no tiene valor. Por ejemplo:Si x no tiene un valor antes de ejecutar y <- x+1, se producirá un error lógico.
En la izquierda de una sentencia de asignación solo pueden existir variables. Por consiguiente no es valido lo siguiente:Valor_Neto - Tasas <- 34015.
Además hay que recordar que la operación de asignación es una operación destructiva debido a que el valor almacenado en una variable se pierde o se destruye y se sustituye por el nuevo valor en la sentencia de asignación.
Operadores utilizados en Programación
En todos los lenguajes de programación se útilizan operadores para efectuar operaciones aritmeticas. Combinando las variables y constantes en expresiones aritméticas por medio de funciones adecuadas.
Una expresión es un conjunto de datos o funciones unidos por operadores aritméticos, los cuales se muestran en la siguiente tabla:
Operador
Significado
+
Suma
-
Resta
*
Multiplicación
/
División
^
Exponenciación
Mod
Módulo
Operadores Lógicos
En ocasiones en los programas se necesitan realizar comparaciones entre distintos valores, esto se realiza utilizando los operadores relaciones, los cuales se listan a continuación:
Operador
Significado
<
Menor que
>
Mayor que
<=
Menor o igual que
>=
Mayor o igual que
=
Igual a
<>
Distinto a, diferente de

Precedencia de Operadores
Cuando una expresión aritmética se evalúa, el resultado es un número. Ahora bien, cuando aparecen dos o mas expresiones aritméticas, qué operaciones se realizan primero?
Una expresión aritmética en programación tiene una sintaxis de la forma:x2+1/2
Hay que observar que esta expresión es totalmente diferente a esta otra (x2+1)/2, por lo que es importante codificar las expresiones aritméticas correctamente.
Para realizar esto se deberán conocer las reglas de evaluación de los operadores, que se estudian a continuación.
Reglas de Evaluación
Todas las subexpresiones entre parentesis se evalún primero. Las subexpresiones entre parentesis anidados se evalúan de adentro hacia afuera, es decir, que el parentesis mas interno se evalúa primero.
Prioridad de Operaciones: Dentro de una misma expresión o subexpresión, los operadores se evalúan en el siguiente orden:
* , /
Multiplicación y división
div,mod
División y Modulo de enteros
+,-
Suma y Resta
Los operadores en una misma expresión o subexpresión con igual nivel de prioridad se evalún de izquierda a derecha


Escritura de Fórmulas
Las fórmulas matematicas se deben escribir en formato lineal. Esto obliga al uso frecuente de parentesis que indiquen el orden de evaluación correcto de las operaciones.
Por ejemplo, si deseamos codificar la fórmula de Vieta, tendríamos que escribirla así:
Vamos a escribir el dato solo del valor positivo(-b+raiz(b*b-4*a*c))/(2*a)Donde a,b,c son numeros reales.
Operaciones de Entrada y Salida (I/O) de Datos
Los datos se pueden almacenar en memoria de tres formas diferentes: asociados con constantes, asignados a una variable con una sentencia de asignación o una sentencia de lectura. Siendo el último el mas indicado si se desea manipular diferentes datos cada vez que se ejecuta el programa. Además la lectura de datos permite asignar valores desde dispositivos hasta archivos externos en memoria, esto se denomina operación de entrada o lectura.
Algunos ejemplos de dispositivos de entrada y salida, son: teclado,monitor,mouse,etc.
La operación de entrada en pseudocódigo se representa de la siguiente manera:
leer(lista de variables)
A medida que se realizan calculos en el programa, se necesitan visualizar los resultados. Está se conoce como operación de escritura o salida.
Esta operación se representa en pseudocódigo de la siguiente manera:
escribir(lista de variables,"Mensaje")
En la instrucción de salida se pueden incluir además mensajes de texto y variables.
Con lo que hemos visto hasta aquí podemos ya realizar un pequeño ejemplo, el clásico "Hola Mundo", en pseudocódigo.
Algoritmo Ejemploescribir("Hola Mundo")Fin
Esto imprimirá en pantalla la frase 'Hola Mundo'.
Programación Interactiva
En la programación interactiva el usuario del programa puede interactuar con el programa e introducir datos mientras se ejecuta el programa.
Al objeto de facilitar esta entrada de datos, la computadora debe indicar al usuario el momento en que debe introducir los datos. Para ello se deben visualizar mensajes interactivos con indicaciones al usuario.
Ejemplo: Suma de dos números ingresados por el usuario
Algoritmo SumaVariables numero1,numero2,totalescribir('Introduce el primer número:')leer(numero1)escribir('Introduce el segundo número:')leer(numero2)escribir('El total es: ',numero1 + numero2)Fin
Esto debe visualizar en pantalla lo siguiente:
Introduce el primer número:89 Intro presionado por el usuarioIntroduce el segundo número1 Intro presionado por el usuarioEl total es: 90