Fundamentos de Programación. Resolución de Problemas y Diseño de Programas. Fundamentos de Programación. Página 0 de 27

Transcripción

1 Fundamentos de Programación. Resolución de Problemas y Diseño de Programas. Fundamentos de Programación. Página 0 de 27

2 Metodología general para la solución de un problema Comprensión del problema (entiende el problema). Diseño de un plan de solución (encuentra un puente entre los datos y el resultado). Realización del plan (lleva a cabo el plan). Examen de la solución (verifica que la solución es correcta). Fundamentos de Programación. Página 1 de 27

3 Comprensión del problema. Qué se busca? Cuáles son los datos? Bajo qué condición se relacionan los datos con el resultado? La condición es suficiente? es redundante? es contradictoria? Se puede separar la condición en partes? Haz un dibujo. Establece una notación apropiada. Fundamentos de Programación. Página 2 de 27

4 Diseño de un plan de solución. Se conoce un problema similar? uno más simple? uno resuelto que sea útil? Qué tanto se logra obtener una solución con sólo una parte de la condición? Qué información se obtiene de los datos? Es claro el significado de cada término en el enunciado del problema? Se conoce algún concepto o principio útil aplicable? Fundamentos de Programación. Página 3 de 27

5 Realización del plan. Verifica que todas los pasos del plan se hayan realizado. Se puede comprobar que cada paso fue realizado correctamente? Fundamentos de Programación. Página 4 de 27

6 Examen de la Solución. Verifica que la solución obtenida es correcta. Tiene sentido la solución? Se puede encontrar la solución de otra forma? Se puede emplear el método de solución en otro problema? Fundamentos de Programación. Página 5 de 27

7 Fases en el Diseño de Cualquier Programa de Cómputo. Solución del problema. Implementación de la solución. Fundamentos de Programación. Página 6 de 27

8 Fase de Solución del Problema. Se deben llevar a cabo los siguientes pasos: Definir el problema. Esbozar una solución. Convertir el esbozo de la solución en un algoritmo. Verificar que el algoritmo sea correcto (en el escritorio). Fundamentos de Programación. Página 7 de 27

9 Fase de Implementación de la Solución. Se deben llevar a cabo los siguientes pasos: Codificar el algoritmo utilizando un lenguaje de programación específico. Probar el programa en la computadora. Documentar y mantener el programa. Fundamentos de Programación. Página 8 de 27

10 Una Metodología Específica. Definir el problema claramente mediante un enunciado sencillo. Describir la información de entrada y de salida. Resolver el problema manualmente (o con calculadora) con datos de entrada sencillos. Desarrollar una solución y convertirla en un algoritmo. Probar la solución con una variedad de datos. Fundamentos de Programación. Página 9 de 27

11 Enunciado del Problema. El primer paso es enunciar el problema claramente; es tremendamente importante escribir el enunciado del problema de forma clara y concisa para evitar malos entendimientos. Ejemplo: Calcular la distancia en línea recta entre dos puntos en un plano. Fundamentos de Programación. Página 10 de 27

12 Descripción de Entradas y Salidas. El segundo paso es describir cuidadosamente la información que se tiene para resolver el problema e identificar los valores que se quieren calcular. Estos elementos representan las entradas y salidas del problema y es frecuente llamarles E/S o I/O. Muchas veces es útil hacer un diagrama de I/O. Fundamentos de Programación. Página 11 de 27

13 Descripción de Entradas y Salidas (cont.). En este momento el programa es una "abstracción" porque no estamos definiendo los pasos a seguir sino solamente la información que se requiere para calcular el resultado (salida). Un posible diagrama para el ejemplo: Fundamentos de Programación. Página 12 de 27

14 Resolución Manual. El tercer paso es resolver el problema en forma manual. Es un paso muy importante que no debemos omitir. Solución manual de nuestro ejemplo. Supongamos que las coordenadas de los puntos en cuestión son las siguientes: p1=(1,5) p2=(4,7). Fundamentos de Programación. Página 13 de 27

15 Resolución Manual (cont.). Sabemos calcular la distancia de acuerdo al Teorema de Pitágoras: d = ( (x2 x1)^2 + (y2 y1)^2 )^1/2 d = ( (4 1)^2 + (7 5)^2 )^1/2 d = ( 3^2 + 2^2 )^1/2 d = 13^1/2 d = 3.61 Fundamentos de Programación. Página 14 de 27

16 Escritura del Algoritmo. Una vez resuelto el problema manualmente con un juego de datos simple, se puede desarrollar el algoritmo en palabras. Dar valores a las coordenadas de los dos puntos. Calcular la longitud de los dos lados del triángulo rectángulo generado por los dos puntos. Calcular la distancia entre los dos puntos, que es igual a la longitud de la hipotenusa del triángulo. Desplegar la distancia entre los dos puntos. Fundamentos de Programación. Página 15 de 27

17 Prueba de Escritorio. "Ejecutar" el algoritmo paso a paso en el escritorio con diferentes valores de entrada. Comprobar que los resultados (salida del programa) coincidan con la resolución manual y sean correctos. Fundamentos de Programación. Página 16 de 27

18 Traducir el Algoritmo a Lenguaje de Programación. /* Programa para calcular la distancia entre dos puntos */ #include <stdio.h> #include <math.h> int main(void) { /* Declaración e inicialización de varaibles. */ double x1=1, y1=5, x2=4, y2=7, lado1, lado2, distancia; /* Cálculo de los lados del triángulo. */ lado1 = x2 - x1; lado2 = y2 - y1; /* Cálculo de la distancia */ distancia = sqrt(lado1*lado1 + lado2*lado2); /* Desplegar el resultado. */ printf("la distancia entre los dos puntos es %5.2f \n", distancia); return 0; } Fundamentos de Programación. Página 17 de 27

19 Probar con Diferentes Valores. Llevar a cabo diferentes pruebas utilizando valores diferentes. Verificar otros resultados manualmente. Probar con datos extremos, por ejemplo ceros, valores negativos, valores muy grandes. Fundamentos de Programación. Página 18 de 27

20 Ingeniería de Software. Disciplina ingenieril que trata con todos los aspectos de la creación de software útil. Ingeniería, no ciencia, no arte. No solamente consiste en el desarrollo. El software debe ser útil. Mantenimiento: "el único software que no requiere mantenimiento es el que no se usa". Fundamentos de Programación. Página 19 de 27

21 Ciclo de Vida del Software. Fundamentos de Programación. Página 20 de 27

22 Las 7 Disciplinas Clásicas de la Ingeniería de Software. Obtención de requerimientos. Análisis de requerimientos. Diseño. Arquitectura. Construcción, desarrollo implementación o programación. Pruebas. Deployment. Fundamentos de Programación. Página 21 de 27

23 Obtención de Requerimientos. Determinar o entender qué debe hacer el sistema en términos generales. Determinar Con quiénes debe interactuar el sistema (actores). Cuáles son los casos de uso que debe soportar el sistema. El detalle de los requerimientos funcionales de cada caso de uso. Fundamentos de Programación. Página 22 de 27

24 Análisis de Requerimientos. Entender a detalle qué debe hacer el sistema elaborando modelos de los procesos existentes. Determinar: Casos de Uso detallados y elaborados. Los objetos principales que existen en el ámbito del sistema. Fundamentos de Programación. Página 23 de 27

25 Diseño. Modelar cómo soportará el sistema todos los casos de uso. Crear un modelo de diseño para cada caso de uso. Crear un modelo de la solución. Fundamentos de Programación. Página 24 de 27

26 Arquitectura. Modelar la estructura de alto nivel del sistema para satisfacer los requerimientos no funcionales. Desarrollar la estructura de más alto nivel de la solución de hardware y software. Identificar las tecnologías que soportan el modelo arquitectónico. Identificar los riesgos del proyecto y elaborar planes de mitigación de los mismos. Fundamentos de Programación. Página 25 de 27

27 Construcción. Construir, programar o codificar todos los programas del sistema, incluyendo clientes y servidores. Fundamentos de Programación. Página 26 de 27

28 Pruebas. Verificar que el sistema satisfaga todos los requerimientos funcionales y no funcionales. Realizar pruebas unitarias, de integración, de regresión y de stress. Fundamentos de Programación. Página 27 de 27

29 Deployment. Instalar en su lugar correspondiente todos los componentes del sistema en los diferentes clientes y servidores. En los sistemas modernos (vía web por ejemplo) los componentes del sistema no son solamente programas sino que incluyen archivos de imágenes, sonidos, videos, etc. Fundamentos de Programación. Página 28 de 27

30 Algoritmo de Euclides. El algoritmo de Euclides para encontrar el máximo común divisor (mcd) entre dos números enteros consiste en: Dividir el número mayor entre el menor obteniendo un cociente y un residuo. A continuación dividir el divisor de la división anterior entre el residuo de la división anterior. Repetir el paso previo hasta que se obtenga un residuo igual a 0. El mcd es el divisor de la última división realizada. Fundamentos de Programación. Página 29 de 27

31 Ejercicio. Diseñar un programa para encontrar el máximo común divisor (mcd) entre dos números enteros usando el algoritmo de Euclides con la metodología específica explicada en clase. Escribir el enunciado del problema Especificar claramente las entradas y salidas. Resolver el problema manualmente. Escribir el algoritmo en palabras. Realizar la prueba de escritorio con algunos valores. Fundamentos de Programación. Página 30 de 27

32 Solución del Ejercicio. Enunciado del problema: Encontrar el maximo común divisor de dos números enteros utilizando el algoritmo de Euclides. Fundamentos de Programación. Página 31 de 27

33 Solución del Ejercicio (cont.). Entradas y Salidas. La entrada consiste de dos números enteros. La salida es el mcd de los dos números de entrada. num1 num2 mcd Fundamentos de Programación. Página 32 de 27

34 Solución del Ejercicio (cont.). Resolución manual: Número 1 = 364 número 2 = / 36 = % 36 = 4 36 / 4 = 9 36 % 4 = 0 El mcd es 4 Fundamentos de Programación. Página 33 de 27

35 Solución del Ejercicio (cont.). Algoritmo en palabras: 1. Definir variables enteras num1 y num2 para los dos números. 2. Asignar valores a num1 y num2. 3. Definir variables enteras dividendo, divisor, cociente y residuo. 4. Definir variable entera mcd para contener el resultado. 5. Asignar num1 a dividendo y num2 a divisor. Fundamentos de Programación. Página 34 de 27

36 Solución del Ejercicio (cont.). 6. Dividir dividendo entre divisor y asignar el resultado entero a la variable cociente. 7. Obtener el residuo de la división anterior y asignarlo a la variable residuo. 8. Si el residuo es cero, asignar el divisor a la variable mcd, imprimir el resultado y terminar el programa; de lo contrario continuar al siguiente paso. 9. Asignar el valor de divisor a dividendo. 10. Asignar el valor de residuo a divisor. 11. Repetir el algoritmo a partir del paso 6. Fundamentos de Programación. Página 35 de 27

37 Solución del Ejercicio (cont.). Prueba de escritorio: num1 = 1534, num2 = 212 dividendo divisor cociente residuo mcd = 2 Fundamentos de Programación. Página 36 de 27