Informática 11er. Semestre Educación Media Técnica

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1 Informática 11er. Semestre Educación Media Técnica Te damos la bienvenida a este nuevo semestre, donde continuarás aprendiendo a utilizar las herramientas de la informática para resolver problemas de la cotidianidad. En los semestres anteriores aprendiste a manipular los componentes de las computadoras, su reparación, mantenimiento preventivo y correctivo. También tuviste la oportunidad de utilizar las herramientas y diferentes dispositivos para el diseño e instalación de una red de área local (LAN) y te paseaste por diversos conceptos básicos de programación, algoritmos, diagramas de flujo y pseudocódigo, entre otros. En este semestre vas a tener la posibilidad de profundizar en otros temas, tales como: lenguajes de programación, estructura de datos y base de datos, para completar los tres módulos que conforman la mención Informática de la especialidad de Comercio y servicios administrativos. Queda de tu parte profundizar en cada uno de estos temas, para consolidar las competencias que te permitirán desenvolverte de una manera efectiva en el ejercicio de tu profesión, en el campo laboral o si decides avanzar a nivel de estudios superiores. 283

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3 Semana Los algoritmos 1 Los algoritmos Semana 1 Empecemos! Estimado participante, bienvenido a este nuevo semestre en el que esperamos mucha dedicación y apertura de tu parte para enfrentar los nuevos retos que se te presentan. A estas alturas del partido, como diríamos en el béisbol, son muchas las cosas que dominas del tema sobre programación. En las últimas semanas del 10mo semestre aprendimos sobre el concepto de algoritmo con sus respectivos diagramas de flujo y cómo elaborarlos a partir de problemas sencillos de la cotidianidad. Esta semana vamos a repasar los conceptos y procedimientos respectivos. Qué sabes de...? Qué significa la palabra algoritmo?, has realizado alguno?, lo has representado gráficamente? Para entender de programación, es importante que manejes esto. El reto es... Antes de entrar de lleno en el tema de los algoritmos y su representación gráfica, te invitamos a realizar algunos ejercicios que te permitirán tener un acercamiento al tema. Diariamente estamos realizando actividades, cuyos procesos desarrollamos de manera automática; por ejemplo, asistir al trabajo, ir al mercado, ir el día sábado al CCA, etc. Para ello, no anotamos los pasos que vamos a dar, pues ya están grabados en nuestra mente. En vista de esto, te proponemos que escojas un problema tomado de tus actividades cotidianas y realices, junto a tus compañeros, una lista ordenada de los pasos para lograr la solución. 285

4 Semana 1 Los algoritmos Para entender bien lo que es un algoritmo y aprender a representarlo gráficamente, anímate a revisar el concepto en varias fuentes y a ejercitarte permanentemente. Vamos al grano En el diccionario de la Real Academia Española ( encontramos la siguiente definición de algoritmo: 1.m. Conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un problema. 2.m. Método y notación en las distintas formas del cálculo. Por su parte, en WordReference.com ( se define algoritmo como: 1.m. Conjunto ordenado y finito de operaciones que permiten hallar la solución de un problema: por el algoritmo de Euclides se calcula el máximo común divisor de dos números. 2. Método y notación en las distintas formas del cálculo: ax 2 + bx + c = 0 es un algoritmo. 286 En ambos casos, nos hablan de pasos ordenados y finitos para resolver un problema. Entonces, si nos planteamos, por ejemplo, exponer el tema sobre algoritmos, deberíamos cumplir con los pasos siguientes: revisar el tema relacionado con los algoritmos; preguntarme si lo que sé sobre algoritmos es suficiente para lo que voy a exponer; si es suficiente, continúo con los pasos siguientes; si no, me tocará investigar lo que no domino; preparar la exposición, exponer y finalizar. La lámpara no funciona Está enchufada? SI Foco quemado? NO Comprar nueva lámpara NO SI Enchufarla Reemplazar el foco

5 Los algoritmos Semana 1 Será suficiente con esta definición para entender y elaborar un algoritmo? A simple vista pareciera que sí, pero ampliemos el concepto. Un algoritmo es un conjunto finito de instrucciones o pasos que sirven para ejecutar una tarea o resolver un problema. De un modo más formal, un algoritmo es una secuencia finita de operaciones realizables, no ambiguas, cuya ejecución da una solución de un problema. Cuando se habla de pasos finitos, sencillamente se refiere a una cantidad de pasos definidos, que podemos contar; por ejemplo, para ir al banco a retirar dinero hacemos lo siguiente: 1. Vamos al banco 2. Llenamos la planilla o forma 3. Hacemos la cola 4. Entregamos la planilla o forma 5. Retiramos el dinero 6. Fin del proceso Como el problema era retirar el dinero del banco, lo que suceda de allí en adelante, será parte de otro u otros procesos. Por otro lado, las instrucciones no son ambiguas, no dejan dudas para su ejecución; por ejemplo, para sacar dinero del banco, no hay dudas acerca de que debo dirigirme a la taquilla y esperar la entrega del efectivo para retirarme de la misma. Cabe destacar que algunos algoritmos no necesariamente tienen que terminar o resolver un problema en particular. En general, los algoritmos tienen tres propiedades, siempre y cuando no consideremos algoritmos paralelos. 1. Tiempo secuencial: un algoritmo funciona en tiempo discreto paso a paso, definiendo así una secuencia de estados computacionales por cada entrada válida (la entrada son los datos que se le suministran al algoritmo antes de comenzar). 2. Estado abstracto: cada estado computacional puede ser descrito formalmente utilizando una estructura de primer orden y cada algoritmo es independiente de su implementación (los algoritmos son objetos abstractos) de manera que, en un algoritmo, las estructuras de primer orden son invariantes bajo isomorfismo. 3. Exploración acotada: la transición de un estado al siguiente queda completamente determinada por una descripción fija y finita; es decir, 287

6 Semana 1 Los algoritmos entre cada estado y el siguiente solamente se puede tomar en cuenta una cantidad fija y limitada de términos del estado actual. Los algoritmos pueden ser expresados de muchas maneras, incluyendo al lenguaje natural, pseudocódigo, diagramas de flujo y lenguajes de programación, entre otros. Las descripciones en lenguaje natural tienden a ser ambiguas y extensas. Mientras que, usar pseudocódigos y diagramas de flujo, evita muchas ambigüedades propias del lenguaje natural. Dichas expresiones son formas más estructuradas para representar algoritmos; no obstante, se mantienen independientes de un lenguaje de programación específico. En resumen, un algoritmo es cualquier cosa que funcione paso a paso, donde cada paso se pueda describir sin ambigüedad y sin hacer referencia a una computadora en particular y, además, debe tener un límite fijo en cuanto a la cantidad de datos que se pueden leer/escribir en un solo paso. Esta amplia definición abarca, tanto los algoritmos prácticos como aquellos que solo funcionan en teoría; por ejemplo, el método de Newton y la eliminación de Gauss-Jordan funcionan, al menos en principio, con números de precisión infinita; sin embargo, no es posible programar la precisión infinita en una computadora, y no por ello dejan de ser algoritmos. Para saber más Para profundizar en el interesante tema de esta semana, anímate a consultar otras fuentes, como libros de texto y/o diferentes sitios web, entre los que te recomendamos los siguientes: Disfruta el video Qué es un algoritmo disponible en esta dirección web: Aplica tus saberes Para poner en práctica lo aprendido, te proponemos las siguientes actividades: 1. Elabora un algoritmo para cada una de las actividades listadas a continuación. 288 a) Investiga en internet un tema relacionado con los algoritmos. b) Elabora una presentación en cualquiera de las aplicaciones existentes para explicar el tema sobre algoritmos. c) Escoge una actividad que realices de forma cotidiana y elabora su algoritmo.

7 Los algoritmos Semana 1 2. Pon a prueba tus saberes y diviértete con el multimedia de este semestre! a) Identifica en la sopa de letras las palabras relacionadas con el tema de algoritmos. b) Completa el algoritmo, colocando en la secuencia el paso faltante. Comprobemos y demostremos que 1. Elabora un informe donde se refleje lo siguiente: a) Problemática presentada en la sección El reto es b) Proceso utilizado para llegar a la solución del problema. c) Resultados. 2. Elabora una presentación de tu informe y exponlo en el CCA. 289

8 Semana 22 Diagramas de flujo y pseudocódigos Diagramas de flujo y pseudocódigos Empecemos! Bienvenidos! Estamos en una fase de repaso de lo estudiado en las últimas semanas del 10mo semestre, sólo con la intención de reafirmar los saberes y refrescar los principios básicos de programación, tópico que comenzaremos a estudiar a partir de la semana 3. Esta semana vamos a seguir repasando los algoritmos, específicamente su representación gráfica. Qué sabes de...? Alguna vez has realizado un diagrama de flujo? Sabes lo que son pseudocódigos? Inicio Comienzo del diagrama S A, B A+B Entrada de datos a la computadora desde el exterior Operaciones hechas por la computadora S Fin Salida de datos a la computadora desde el exterior Fin del diagrama El reto es Con tus saberes y experiencia de vida, te invitamos a idear un sistema de símbolos que te permita graficar un algoritmo. Para esto debes, en primer lugar, escoger una actividad rutinaria de la cotidianidad familiar, laboral o del CCA y elegir los símbolos a utilizar; pueden ser figuras geométricas o imágenes, siempre y cuando tengan cierta afinidad.

9 Diagramas de flujo y pseudocódigos Semana 2 Vamos al grano Un diagrama de flujo o flujograma, como también se conoce, es sencillamente un dibujo que indica, mediante símbolos, la dirección del flujo de la información y la secuencia de pasos de un algoritmo; por eso se habla de la representación gráfica del mismo. Este sistema de símbolos está regido por la Organización Internacional de Estandarización ISO. Cada una de las instrucciones de un algoritmo representan acciones diferentes; por ejemplo, hay instrucciones que representan lectura de datos, escritura de datos o toma de decisiones, entre otras. Estas acciones se ubican de forma secuencial, según el orden del algoritmo, en un gráfico denominado diagrama de flujo, que permite ver con mayor precisión cada una de las acciones. Los símbolos utilizados son una convención aceptada por todos los desarrolladores de programas (ver tabla 1). Tabla 1 Representa el inicio y el fin del proceso. Representa la realización de una actividad en el proceso; ejemplos: llenar la forma para retirar dinero, asignar un valor inicial, realizar una suma. Representa entrada de datos: leer número, leer una fórmula. Representa salida de datos, resultados, sumas, áreas, etc. Representa la continuidad del diagrama de flujo en otra página. Representa la dirección del flujo de información. Representa una acción consistente en la toma de decisiones cerradas, cuyas opciones sean sí o no. Aplicando estos símbolos al ejemplo de ir al banco a retirar dinero, podríamos hacer un diagrama como el que se muestra (ver figura 1). 291

10 Semana 2 Diagramas de flujo y pseudocódigos Inicio Inicio Ir al banco Hacer la cola Entregar la forma Retirar efectivo Al diagrama de la izquierda le podemos introducir una acción de decisión; por ejemplo, el personal del banco está laborando? usando el símbolo respectivo. Ir al banco El banco está laborando? Hacer la cola Ir a otro banco Fin Entregar la forma Retirar efectivo Fin Figura 1 En el diagrama de la izquierda el algoritmo está bien diagramado, se entiende que el banco está en funcionamiento. En el de la derecha, introducimos una duda que complejiza el procedimiento, pues hay que tomar una decisión antes de continuar con el proceso. Estos cambios también los puedes introducir a modo de ejercicio, para ver qué sucede; lo que sí debe estar claro es que, a la hora de la traducción al lenguaje informático, no haya ambigüedades. El pseudocódigo Para ir avanzando hacia la comprensión de los algoritmos como elementos básicos de programación, introducimos el pseudocódigo, un pre-lenguaje para establecer la comunicación con la computadora. 292 El pseudocódigo consiste en una serie de instrucciones escritas, ya no en lenguaje natural, sino combinando este con algunas estructuras informáticas.

11 Diagramas de flujo y pseudocódigos Semana 2 Se trata de una traducción previa entendible de un algoritmo; por ejemplo, para hallar el área (A) de un triángulo rectángulo de base igual 9cm (B = 9cm) y altura 5cm (h = 5cm) se escribe el algoritmo, tal como se muestra en la tabla 2. Tabla 2 Algoritmo 1. Inicio Diagrama de flujo Inicio Pseudocódigo Inicio Interpretación Inicio 2. Leer la base (B) 3. Leer la altura (h) 4. Leer el área (A) 5. Escribir el área (A) 6. Fin. A B 9 h 5 B*h/2 A Fin B 9 h 5 A B*h/2 A Fin B 9 (se asigna el valor 9 a B) h 5 (se asigna al valor 5 a h) A B*h/2 (se lee la fórmula para calcular el área) A (se escribe el área calculada) Fin Para saber más Te invitamos a ver dos interesantes videos para profundizar en el tema de esta semana, disponibles en las siguientes direcciones web: También puedes revisar las semanas 13 y 14 del 10mo semestre. Aplica tus saberes 1. Elabora un algoritmo con su respectivo diagrama de flujo del proceso de estudiar la mención de Informática. 2. Elabora un algoritmo y el pseudocódigo correspondiente para calcular el volumen de un cubo. La fórmula para calcular el volumen de un cubo es V= l 3 3. Escribe verdadero (V) o falso (F), según sea el caso, en las siguientes afirmaciones. 293

12 Semana 2 Diagramas de flujo y pseudocódigos a) El pseudocódigo es la representación gráfica de un algoritmo ( ) b) Una instrucción en un algoritmo no debe ser ambigua ( ) c) El pseudocódigo es una combinación del lenguaje natural y el informático ( ) d) El flujograma nos permite ver con claridad el flujo de la información en un algoritmo ( ) e) La forma rectangular en un diagrama de flujo significa tomar una decisión ( ) Comprobemos y demostremos que Con las siguientes actividades elabora una tabla donde se refleje el algoritmo, el diagrama de flujo y el pseudocódigo. 1. Calcula el monto a pagar por un artículo, cuyo precio es de Bs. 800,00, si se le hace un descuento del 30%. 2. Calcula el promedio de edad de los participantes del 11er semestre. Consulta las edades de tus compañeros y compañeras de clase para realizar esta actividad. 3. Elabora una presentación, en PowerPoint u otra aplicación de tu preferencia, de alguna de las actividades anteriores y exponla en el CCA. 294

13 Semana 3 Datos Diagramas de flujo y pseudocódigos Semana 2 Empecemos! Apreciados participantes, ya hemos avanzado en este nuevo semestre, adentrándonos en el maravilloso mundo de la informática. En la semana 1 y 2 repasamos el tema sobre algoritmos, su definición y representación gráfica; esta semana estudiaremos los datos y tipos de datos que se utilizan en programación. Esperamos de ti toda la disposición y atención que puedas prestar para entender este tema fundamental para tu formación como Técnico Medio. En el proceso formativo de esta semana harás uso de los saberes adquiridos durante el semestre pasado, vinculados con la estructura de datos; así que, muchos de los conceptos que abordaremos te resultarán familiares, pues son parte esencial de la informática y de la programación. Qué sabes de...? Te invitamos a reflexionar sobre las siguientes cuestiones: Qué es un dato? Qué es el tipo de dato informático? Cuáles son los datos primitivos? El reto es... Te invitamos a dar una mirada al entorno del CCA y hacer una lista de los datos que puedes encontrar en él. Vamos al grano Todos conocemos sobre datos, nuestro día a día está lleno de ellos. Por ejemplo, en un partido de futbol, uno de los datos más destacados son los goles que anota cada equipo. 295

14 Semana 3 Datos Los datos son lo que le dan sentido a un programa informático, por cuanto en él entran datos, que luego son procesados, de donde se genera un resultado, llamado información. Los datos son una representación simbólica (numérica, alfabética, algorítmica, espacial, etc.) de un atributo o variable. Los mismos describen hechos empíricos, sucesos y entidades. Se trata de un valor o referente que recibe el computador por diferentes medios y representa la información que el programador manipula en la construcción de una solución o en el desarrollo de un algoritmo. Los datos aisladamente pueden no contener información relevante. Sólo cuando un conjunto de datos se examina en un enfoque, hipótesis o teoría, se puede apreciar la información contenida en dichos datos. Los mismos pueden consistir en números, estadísticas o proposiciones descriptivas. Los datos se caracterizan por no contener ninguna información. Un dato puede significar un número, una letra, un signo ortográfico o cualquier símbolo que represente una cantidad, una medida, una palabra o una descripción. La importancia de los datos está en su capacidad de asociarse dentro de un contexto para convertirse en información. Por si mismos los datos no tienen capacidad de comunicar un significado y, por tanto, no pueden afectar el comportamiento de quien los recibe. Para ser útiles, los datos deben convertirse en información, a fin de ofrecer un significado, idea o conclusión. Hasta el momento, hemos supuesto que los datos que maneja una aplicación no son tan voluminosos y, por lo tanto, caben en la memoria. Cuando recurrimos a archivos, se debe a la necesidad de conservar datos después de que termina un programa; por ejemplo, para apagar el computador. Sin embargo, existen problemas en donde el volumen de datos es tan grande que es imposible mantenerlos en la memoria. Entonces, los datos se almacenan en un conjunto de archivos, los cuales conforman una base de datos. 1. Tipo de dato informático: es un atributo de una parte de los datos que indica al ordenador y/o al programador algo acerca de la clase de datos sobre los que se va a procesar. Esto incluye imponer restricciones en los datos, como qué valores pueden tomar y qué operaciones se pueden realizar. 2. Tipos de datos primitivos: se refieren a tipos de datos básicos o elementales, a partir de los cuales se forman estructuras de datos. Los tipos de datos primitivos considerados en los lenguajes de programación, son: enteros, reales, lógicos y los caracteres. 296 a) El tipo entero (INTEGER) comprende un subconjunto de números enteros, cuyo tamaño puede variar entre los diversos sistemas de computación. Es un miembro del siguiente conjunto de números:

15 Datos Semana 3 {..., -(n+1), -n, -(n-1),...., -2, -1, 0, 1, 2,...., (n-1), n, (n+1),....} Si una computadora utiliza n bits para representar un entero en complemento de 2, entonces los valores posibles de x están entre -2n-1 y 2n+1-1. Las operaciones aritméticas sobre enteros se consideran exactas, es decir, el resultado es otro entero. b) El tipo real (REAL) representa un subconjunto de los números reales, denominado conjunto punto flotante. La aritmética de los números reales no produce resultados exactos, debido a los problemas de redondeo ocasionados por operaciones con números finitos de cifras. Para este tipo de datos, son válidas todas las operaciones aritméticas: suma, resta, multiplicación, división, potencia, etc. c) El tipo lógico (BOOLEAN) representa un dato que puede tener uno de dos estados posibles: verdadero y falso, si y no, activado y desactivado, etc. Estos valores se representan con las constantes: TRUE y FALSE (verdadero y falso). Las operaciones válidas sobre los datos lógicos o booleano se denominan comparaciones lógicas, las cuales son: conjunción (AND), disyunción (ORA) y negación (NO) lógica. d) El tipo carácter (Char) comprende un conjunto de caracteres imprimibles: las letras mayúsculas y minúsculas, los dígitos, el espacio en blanco, los caracteres de puntuación (+ - * # $ % ^& _ =...) y un conjunto de caracteres gráficos. e) El tipo cadena es una secuencia finita de símbolos tomados del tipo primitivo carácter, incluyendo la cadena nula o vacía. Por lo general, el inicio y el final de una cadena lo delimitaremos con un apóstrofe ( ). Cada cadena tiene un atributo, llamado longitud, el cual es el número de caracteres en la misma. Los datos deben: Representarse y almacenarse en cierta forma, para poder acceder a ellos posteriormente. Organizarse de manera adecuada, para poder acceder a ellos selectiva y eficientemente. Procesarse y presentarse, de tal manera que puedan apoyar eficientemente al usuario. Protegerse y manejarse, para que no pierdan su valor. 297

16 Semana 3 Datos Un dato por sí mismo no constituye información, es el procesamiento de los datos lo que proporciona información. Reflexiona sobre esta afirmación y escribe tu interpretación de la misma. Luego debate con tus compañeros en el CCA, teniendo presente que en la confrontación de ideas está buena parte del aprendizaje. Para saber más Revisa las direcciones web siguientes, para profundizar en el tema de esta semana: Aplica tus saberes 1. Clasifica la siguiente lista de datos (tabla 3), según los tipos estudiados en esta semana. Tabla 3 Π (pi) ADS345 0,00024x , , &%$? ## Si, no 2. Escribe verdadero (V) o falso (F), según sea el caso, en las siguientes afirmaciones. a) Datos es igual a información ( ) b) El valor 5,67 es un dato tipo entero ( ) c) El valor es un dato de tipo binario ( ) d) Verdadero o Falso son datos tipo Char ( ) e) Los datos primitivos son datos básicos elementales ( ) 298

17 Datos Semana 3 Comprobemos y demostremos que 1. De la lista de datos conseguidos en el CCA, clasifícalos según los tipos estudiados con anterioridad. 2. Establece la diferencia entre dato e información con algunos ejemplos. 3. Elabora un informe con lo estudiado esta semana. 299

18 Semana 44 Estructura de datos Estructura de datos Empecemos! Estimados participantes, bienvenidos a esta nueva semana, en la que seguiremos estudiando temas básicos de programación. Veremos específicamente lo que tiene que ver con estructuras de datos, que tiene mucha relación con los procesos estudiados anteriormente, por cuanto existen para el manejo de datos. Presta mucha atención, dedícate y sé constante; así lograrás el éxito en cada una de tus metas. Qué sabes de...? Qué es una estructura de datos? Expresa tu opinión al respecto, tomando en cuenta que esta es la base para comprender los temas que vamos a trabajar esta semana y las siguientes. El reto es... Construye, a partir de los datos que te puedan suministrar tus compañeros, una estructura de datos en lenguaje natural. Decide libremente sobre qué datos vas a trabajar. Vamos al grano En primer lugar recordemos el concepto de dato. Qué es para ti un dato?. Según el Diccionario de la Real Academia Española (DRAE), dato es: (Del lat. datum, lo que se da). 300

19 Estructura de datos Semana 4 1. m. Antecedente necesario para llegar al conocimiento exacto de algo o para deducir las consecuencias legítimas de un hecho. 2. m. Documento, testimonio, fundamento. 3. m. Inform. Información dispuesta de manera adecuada para su tratamiento por un ordenador. Como ves, las tres definiciones tienen que ver con información. Por ejemplo, llenar una planilla con tus datos es, sencillamente, vaciar en ella información de tu persona, como, por ejemplo, edad, sexo, altura, nivel de instrucción, cantidad de hijos, estado civil, etc. Fíjate ahora que la tercera definición se refiere específicamente al área informática, la cual debe estar dispuesta de manera adecuada, pues, de otra manera, no habría comunicación con la computadora. Recuerda el tema de algoritmos, debe haber una secuencia, un orden. Estructura de datos Es una forma de organizar un conjunto de datos elementales, con el objetivo de facilitar la información que se tiene en un sistema, definiendo la interrelación de estos y un conjunto de operaciones que se pueden realizar sobre los mismos. Las operaciones básicas son: 1. Alta, significa agregar un valor a la estructura. 2. Baja, significa borrar un valor de la estructura. 3. Búsqueda, significa encontrar un determinado valor en la estructura para realizar una operación con este valor, en forma secuencial o binaria (siempre y cuando los datos estén ordenados). Otras operaciones: 1. Ordenamiento, significa arreglar ordenadamente los datos. 2. Apareo, significa originar una nueva estructura que contenga las apareadas. Cada estructura ofrece ventajas y desventajas en relación a la simplicidad y eficiencia para la realización de cada operación. De esta forma, la elección de la estructura de datos apropiada para cada problema, depende de factores como la frecuencia y el orden en que se realiza cada operación sobre los datos. Veamos un ejemplo de estructura de datos sencilla y de uso cotidiano en un lenguaje natural (figura 2). Más adelante estudiaremos cómo codificar las estructuras de datos en lenguaje de programación. 301

20 Semana 4 Estructura de datos Datos Región / Oficina / Estado Región Estado Oficinas (Educación) II Lapso I Lapso CCA II Lapso I Lapso II Lapso II Lapso I Lapso Personal Voluntario II Lapso F M T II Lapso I Lapso Andes Mérida Mérida Trujillo Valera Total Andes Figura 2 Esta estructura es sencillamente un arreglo con datos numéricos y alfabéticos, donde aparecen aspectos relacionados con la gestión del Instituto Radiofónico Fe y Alegría en la región Andes, visualizando variables como Estado, oficinas, cantidad de centros, cantidad de voluntarios, además de operaciones que se ejecutan entre ellas. Estas variables se disponen en celdas (direcciones), en las intersecciones de las filas (horizontales) y columnas (verticales). En la casilla señalada con la circunferencia de color verde, se define una operación de adición de los valores de las dos casillas superiores; por supuesto, este arreglo es el resultado del procesamiento de la información que hace la computadora, usando el lenguaje correspondiente, lo cual estudiaremos en semanas próximas, y te será útil para el diseño de estructuras sencillas. Una estructura es, en términos más sencillos, una forma, una manera de organizar elementos de un sistema. Por ejemplo, 10 personas agrupadas de forma desordenada en un consultorio médico, no nos dan ninguna información, pero, si les asignamos un número a cada una, del 1 al 10, sí nos dice algo. Así entendemos que hay un orden: el que tiene el número 1 será atendido en primer lugar y, así hasta el último, identificado con el número 10. Para saber más Encuentra más información acerca de las estructuras de datos en las direcciones web recomendadas. Si te topas con algunos lenguajes desconocidos, no te preocupes, pues la próxima semana estudiaremos los lenguajes de programación más utilizados

21 Estructura de datos Semana 4 Aplica tus saberes 1. Escribe verdadero (V) o falso (F), según sea el caso, en las siguientes afirmaciones. a) Una estructura de datos es un conjunto de datos organizados ( ) b) Alta significa agregar un valor a la estructura ( ) c) Baja significa eliminar una dato de la estructura ( ) 2. Define con tus propias palabras lo que es una estructura de datos. 3. Con los datos siguientes elabora una estructura de datos sencilla: Personas: María, Pedro, José, Juan, Rafael y Josefina. Edades: 23 años, 45 años, 30 años, 56 años, 31años y 25 años. Comprobemos y demostremos que 1. Elabora un resumen de lo que es una estructura de datos. Hazlo en lenguaje natural, utiliza la siguiente estructura: introducción, definición, ejemplos, datos y tipos, importancia de una estructura de datos, conclusiones. 2. Elabora una presentación acerca de la estructura de datos, en cualquiera de las aplicaciones existentes (PowerPoint, Prezi, etc.) y exponla en el CCA. 303

22 Semana 55 Tipos de estructuras de datos Tipos de estructuras de datos Empecemos! Bienvenidos y bienvenidas a esta nueva semana! Teniendo claro lo que es la estructura de datos, lo que son datos y los diferentes tipos que existen, estudiaremos ahora los tipos de estructura de datos, tocando un poco los lenguajes de programación. Qué sabes de...? Para entender el tema que abordaremos esta semana, es fundamental tener claro qué son datos, su definición, ejemplos, tipos y las estructuras que se pueden configurar con los mismos; por eso te invitamos a volver sobre estos temas y reflexionar acerca de: qué viene a tu mente cuando oyes la palabra datos?, con qué otros términos relacionas dicha palabra?, cuáles datos utilizas con frecuencia en la cotidianidad? El reto es... Elabora una estructura con información de tus compañeros del 11er semestre, utilizando datos como, por ejemplo, edad, sexo, estatura, peso, entre otros. Además, indica qué tipo de estructura es. Para el reto de esta semana, apóyate en lo que has estudiado hasta ahora e indaga en otras fuentes. Tú puedes! Vamos al grano 304 Para tener más claro el concepto de estructura de datos, debemos recordar la definición de conjunto que, como sabes, se refiere a una colección de objetos de una misma especie. Estas son estructuras matemáticas y, por lo tanto, informáticas, donde se pueden definir diferentes operaciones.

23 Tipos de estructuras de datos Semana 5 Veamos algunos ejemplos de conjuntos: los seres humanos del sexo femenino, los participantes del 11er semestre del IRFA, los números naturales, los números enteros, los números binarios, etc. Para repasar las maneras como se representan y se denotan los conjuntos, busca en tus apuntes de otros semestres, en libros de texto o en internet. Veamos ahora las diferentes estructuras de datos: 1. Pilas. Una pila (stack en inglés) es una lista ordinal o estructura de datos en la que el modo de acceso a sus elementos es de tipo LIFO (del inglés Last In First Out: último en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos. Esta forma se aplica en multitud de ocasiones en informática, debido a su simplicidad y ordenación implícita en la propia estructura. Otra similitud pudiese ser una caja donde introducimos una serie de láminas con datos específicos; la ubicación de estas láminas, lógicamente será 1º, 2º, 3º, 4º,, Nº. Si buscamos el dato 1º (el primero), tendremos que revisar cada uno de los datos que están en ubicaciones contiguas empezando por Nº (el último). Te ha pasado que te toca buscar un documento en una caja y tienes que sacar uno por uno hasta llega al primero? Por eso, la premisa es: el primero en entrar es el último en salir. 2. Cola. Colas FIFO (en inglés First In, First Out: primero en entrar primero en salir). Son aquellas que sólo tienen dos operaciones, Push (Inserción) y Pop (Eliminación). Push sólo se puede efectuar por un extremo llamado Frente y Pop por el extremo llamado Final. Sin embargo, se le pueden aplicar todas las operaciones al igual que a las listas. Esta estructura de datos se compara con una cola en la vida real; por ejemplo, en una cola para realizar una transacción bancaria, el primero que llega es el primero que sale. En este ejemplo, se pueden crear prioridades, otras colas, por ejemplo, de personas de la tercera edad, personas con discapacidad, etc. 3. Listas. El término lista tendrá alguna relación con la palabra ya conocida por todos? Claro que sí! Por ejemplo, si queremos hacer una lista de las personas que acuden a un consultorio, sencillamente escribimos sus nombres en forma secuencial: Pedro, María, Rosalba, Blanca, David, etc. Y, si le asignamos un código a cada persona, nos quedaría así: Pedro (01), María (02), Rosalba (03), Blanca (04), David (05). 305

24 Semana 5 Tipos de estructuras de datos La atención de forma lógica y ordenada sería 01, 02, 03, 04, 05, 06. No se puede atender al 02, si antes no ha pasado el 01; no se puede atender al 03 antes que al 02. Las listas son secuencias de 0 (cero) o más elementos de un tipo de datos almacenados en la memoria. Son estructuras lineales, donde cada elemento tiene un predecesor, a excepción del primero y un sucesor, excepto el último. La figura 3 muestra la estructura gráfica de una lista simple. Y, de forma general, sería como muestra la figura Figura 3 X Y 3.1. Listas simples enlazadas Figura 4 La lista enlazada básica es la lista enlazada simple que tiene un enlace por nodo. Este enlace apunta al siguiente nodo en la lista, o al valor NULL (Nulo) o a la lista vacía, si es el último nodo. Una lista enlazada simple contiene dos valores: el valor actual del nodo y un enlace al siguiente nodo (figura 5) Lista doblemente enlazada Figura 5 Un tipo de lista enlazada más sofisticado es la doblemente enlazada o lista enlazada de dos vías. Cada nodo tiene dos enlaces: uno apunta al nodo anterior, al valor NULL o a la lista vacía, si es el primer nodo; y otro apunta al siguiente nodo, al valor NULL o a la lista vacía, si es el último nodo (figura 6) Figura 6

25 Tipos de estructuras de datos Semana 5 Una lista doblemente enlazada contiene tres valores: el valor, el link al nodo siguiente y el link al anterior. En algún lenguaje de muy bajo nivel, se ofrece una vía para implementar listas doblemente enlazadas, usando una sola palabra para ambos enlaces, aunque esta técnica no suele utilizarse Listas enlazadas circulares En una lista enlazada circular, el primer y el último nodo están unidos (figura 7). Esto se puede hacer tanto para listas enlazadas simples como para las doblemente enlazadas. Para recorrer un lista enlazada circular, podemos empezar por cualquier nodo y seguir la lista en cualquier dirección, hasta que se regrese al nodo original. Desde otro punto de vista, las listas enlazadas circulares pueden ser vistas como que no tienen comienzo ni fin. Este tipo de listas es el más usado a fin de dirigir buffers para ingerir datos y para visitar todos los nodos de una lista a partir de uno dado Figura Listas enlazadas circulares simples Cada nodo tiene un enlace, similar al de las listas enlazadas simples, excepto que el siguiente nodo del último apunta al primero. Como en una lista enlazada simple, los nuevos nodos pueden ser sólo eficientemente insertados después de uno que ya tengamos referenciado. Por esta razón, es usual quedarse con una referencia solamente al último elemento en una lista enlazada circular simple, esto nos permite rápidas inserciones al principio, y también accesos al primer nodo desde el puntero del último nodo Lista enlazada doblemente circular En una lista enlazada doblemente circular, cada nodo tiene dos enlaces similares a los de la lista doblemente enlazada, pero el enlace anterior del primer nodo apunta al último y el enlace siguiente del último nodo apunta al primero. Como en una lista doblemente enlazada, las inserciones y eliminaciones pueden ser hechas desde cualquier punto con acceso a algún nodo cercano. Aunque estructuralmente una lista circular doblemente enlazada no tiene ni principio ni fin, un puntero de acceso externo puede establecer el nodo apuntado que está en la cabeza o al nodo cola y así mantener el orden tan bien como en una lista doblemente enlazada. 307

26 Semana 5 Tipos de estructuras de datos En la cotidianidad existen muchos ejemplos de tipos de estructuras de datos, que permiten entender cómo es el proceso de entrada y salida en un computador, porque, en definitiva, el procesamiento de la información se traduce en eso, entrada y salida de datos. Para saber más Para profundizar en los temas que hemos estudiado esta semana, te recomendamos revisar esta dirección web: donde encontrarás una presentación que explica detalladamente qué es una estructura de datos tipo lista? Aplica tus saberes Define con tus propias palabras cada una de las estructuras de datos estudiadas durante esta semana y da otros ejemplos de cada una de ellas. 1. Coloca verdadero (V) falso (F) en la siguientes afirmaciones, según sea el caso: a) En una estructura de datos tipo pila, el primer dato que entra es el primero que sale ( ) b) En una estructura de datos tipo cola, el primer dato que entra es el primer dato que sale ( ) c) Una lista enlazada simple tiene un enlace por nodo ( ) d) En una lista enlazada circular, los nodos primero y último están unidos ( ) e) Una lista doblemente enlazada tiene tres valores ( ) 2. Toma como ejemplo la fila que se hace para retirar dinero del banco y elabora una estructura de datos, mediante un gráfico, usando el lenguaje natural y determina de qué tipo es. Comprobemos y demostremos que 308 Toma una muestra de la población de tu CCA, elabora una estructura de datos de cualquier tipo, según lo visto esta semana y establece algunas operaciones básicas con los valores de la muestra.

27 Semana Tipos de estructuras 6 de datos Lenguajes de programación Semana 5 Empecemos! Queridos participantes, esta semana estudiaremos los lenguajes de programación que existen y su evolución desde el lenguaje máquina hasta los lenguajes de alto nivel. Qué sabes de...? Sabes programar? Qué es un lenguaje de programación? Conoces algún lenguaje de programación? El reto es... Durante esta semana vamos a entrar al mundo de los lenguajes informáticos. Seguramente ya has escuchado alguna referencia a los mismos, por eso te invitamos a debatir sobre el tema y explicar lo que es el lenguaje de programación. Vamos al grano Un lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para expresar procesos que pueden ser llevados a cabo por máquinas, como las computadoras. Los mismos pueden emplearse para crear programas que controlen el comportamiento físico y lógico de una máquina, para expresar algoritmos con precisión, o como modo de comunicación humana, mediante el uso de un conjunto de símbolos y reglas sintácticas y semánticas que definen su estructura, así como el significado de sus elementos y expresiones. Generaciones de lenguaje de programación 1era generación: lenguaje máquina. 2da generación: primeros lenguajes ensambladores. 3era generación: primeros lenguajes de alto nivel: Ejemplo: Pascal, Cobol. 309

28 Semana 6 Lenguajes de programación 4ta generación: lenguajes capaces de generar códigos por si solos; son los llamados RAD, con los cuales se pueden realizar aplicaciones sin ser experto en lenguajes. Aquí también se encuentran los lenguajes orientados a objetos, haciendo posible la reutilización de partes del código para otros programas. Ejemplo: Visual, Natural Adabes. 5ta generación: lenguajes orientados a la inteligencia artificial, los cuales aun están en fase de desarrollo. Ejemplo: LISP. Elementos Variables: podrían calificarse como contenedores de datos y, por ello, se diferencian, según el tipo de dato que son capaces de almacenar. En la mayoría de lenguajes de programación, se requiere especificar un tipo de variable concreto para guardar un dato preciso. Por ejemplo, en Java, si deseamos guardar una cadena de texto, debemos especificar que la variable es del tipo String. Por otra parte, en lenguajes como el PHP, este tipo de especificación de variables no es necesario. Además, existen variables compuestas por varias variables, llamadas vectores. Variables tipo Char: estas variables contienen un único carácter, es decir, una letra, un signo o un número. Variables tipo Int: contienen un número entero. Variables tipo Float: contienen un número decimal. Variables tipo String: contienen cadenas de texto o, lo que es lo mismo, es un vector con varias variables del tipo Char. Variables tipo Boolean: solo pueden contener un 0 o un 1. El cero es considerado para muchos lenguajes como el literal False, mientras que el 1 se considera True. Vectores: no son más que un conjunto de variables consecutivas en memoria y del mismo tipo guardadas dentro de una variable contenedor. Condicionantes: son estructuras de código que indican que, para que cierta parte del programa se ejecute, deben cumplirse determinadas premisas; por ejemplo, que dos valores sean iguales, que un valor exista, que un valor sea mayor que otro, etc. Estos condicionantes, por lo general, solo se ejecutan una vez a lo largo del programa. Los condicionantes más conocidos y empleados en programación son: If: indica una condición para que se ejecute una parte del programa. Else if: siempre va precedido de un If e indica una condición para que se ejecute una parte del programa, siempre que no cumpla la condición del if previo y si se cumpla con la que el else if especifique. 310 Else: siempre precedido de If y, en ocasiones, de Else If. Indica que debe ejecutarse cuando no se cumplan las condiciones previas.

29 Lenguajes de programación Semana 6 Bucles: son parientes cercanos de los condicionantes, pero ejecutan constantemente un código, mientras se cumpla una determinada condición. Los más frecuentes son: For: ejecuta un código mientras una variable se encuentre entre dos determinados parámetros. While: ejecuta un código mientras se cumpla la condición que solicita. Hay que decir que, a pesar de que existan distintos tipos de bucles, todos son capaces de realizar exactamente las mismas funciones. El empleo de uno u otro depende, por lo general, del gusto del programador. Funciones: se crearon para evitar tener que repetir constantemente fragmentos de código. Una función podría considerarse como una variable que encierra código dentro de sí. Por lo tanto, cuando accedemos a dicha variable (la función), en realidad lo que estamos es diciendo al programa que ejecute un determinado código, predefinido anteriormente. Todos los lenguajes de programación tienen algunos elementos de formación primitivos para la descripción de los datos y de los procesos o transformaciones aplicadas a estos datos (tal como la suma de dos números o la selección de un elemento que forma parte de una colección). Estos elementos primitivos son definidos por reglas sintácticas y semánticas que describen su estructura y significado respectivamente. Programar es diseñar un programa para comunicarnos con un público determinado y esto lo podemos hacer en un lenguaje natural, es decir, el que usamos a diario, cuando se trata de comunicarnos de tú a tú con el público. Pero, si se trata de un programa informático, utilizamos un lenguaje de programación de los que hemos mencionado. En ambos procesos, el objetivo es comunicar. Lo que cambia es el lenguaje, por lo que debes aprender otro lenguaje además del que ya conoces y ponerte en la situación de una persona que aprende a leer y escribir por primera vez. 311

30 Semana 6 Lenguajes de programación Para saber más En las direcciones web indicadas encontrarás otros puntos de vista acerca de los lenguajes de programación. Revísalas y compara con lo que hemos estudiado esta semana. Aplica tus saberes 1. Explica con tus propias palabras qué es un lenguaje de programación? 2. Qué es para ti una variable? 3. Luego de revisar los materiales recomendados en Para saber más, elabora una explicación del tema y presenta una exposición en el CCA. Comprobemos y demostremos que 1. Busca un diagrama de flujo cualquiera y exprésalo en lenguaje de programación. 2. Explica el procedimiento que seguiste y realiza un foro debate con tus compañeros en el CCA. 312

31 Semana Lenguajes 7de programación Tipos de lenguajes de programación Semana 6 Empecemos! Estimados participantes, bienvenidos a esta nueva semana, en la que estudiaremos los lenguajes de programación más utilizados. No olvides repasar los temas vistos anteriormente, pues son la base para lo que veremos a partir de ahora. Qué sabes de...? Consideras que ya manejas lo que es un lenguaje de programación? Y podrías definir cuál es su importancia? El reto es... Debate con tus compañeros y elabora una lista de los lenguajes de programación más utilizados, para qué sirven y dónde se aplican. Vamos al grano Ya sabemos que el lenguaje de programación es una serie de símbolos que, debidamente codificados, sirve para comunicarnos con las computadoras, lo que permite, a su vez, resolver algunos problemas en cualquier área disciplinaria. Existen muchos lenguajes de programación ubicados en tres grandes grupos: lenguajes de bajo nivel, lenguajes de nivel medio y lenguajes de alto nivel. Lenguajes de bajo nivel Son aquellos totalmente dependientes de la máquina, es decir, el programa que se realiza con este tipo de lenguajes no se puede migrar o utilizar en otras máquinas. Al estar prácticamente diseñados para el hardware, aprovechan al máximo las características del mismo. Dentro de este grupo se encuentran: 313

32 Semana 7 Tipos de lenguajes de programación Lenguaje máquina: ordena a la máquina las operaciones fundamentales para su funcionamiento. Consiste en la combinación de 0 s y 1 s para formar las órdenes entendibles por el hardware de la máquina. Este lenguaje es mucho más rápido que los de alto nivel. La desventaja es que son bastante difíciles de manejar y usar, además de tener códigos fuente enormes, donde encontrar un error es casi imposible. Lenguaje ensamblador: es un derivado del lenguaje máquina y está formado por abreviaturas de letras y números llamadas mnemotécnicos. Con la aparición de este lenguaje, se crearon los programas traductores, para poder pasar los programas escritos en lenguaje ensamblador a lenguaje máquina. Como ventaja con respecto al código máquina, los códigos fuentes eran más cortos y los programas creados ocupaban menos memoria. Por ejemplo, la estructura mostrada en la tabla 4 representa un lenguaje de bajo nivel. Tabla 4 Código de dirección Significado de operación a) Cargar contenido de la dirección 129 en acumulador b) Sumar contenido de la dirección 130 al acumulador c) Almacenar contenido del acumulador en la dirección 131 d) = = 131 Recuerda que el sistema binario (sistema numérico de base 2) es el utilizado por las computadoras; está compuesto por cero (0) y uno (1) en sus infinitas combinaciones. La presencia de 0 o 1 indica la ausencia o presencia de un grupo considerado de bits, expresado en forma de potencia en base 2. En la columna de la izquierda de la tabla 4 está la dirección en el sistema binario, cuyo significado se expresa en la columna de la derecha de la misma tabla. El código en el sistema binario, expresado en el sistema decimal queda como 129. Así, = = = 129 Como ves, sólo hay dos grupos de bits expresados como 2 7 y 2 0. Al sumar ambos, tenemos: = 129. Repasa el tema del sistema de numeración binario y potenciación, para entender un poco más el mismo, ya que es el modo rudimentario para comunicarse con la computadora a nivel de hardware. 314 Lenguajes de medio nivel Estos lenguajes se encuentran en un punto medio entre los de bajo y los de alto nivel. Dentro de estos lenguajes podría situarse C, ya que puede acceder

33 Tipos de lenguajes de programación Semana 7 a los registros del sistema, trabajar con direcciones de memoria, todas ellas características de lenguajes de bajo nivel y, a la vez, realizar operaciones de alto nivel. Bien, ya empiezan a aparecer nombres de lenguajes, como el C, el cual es sencillamente la manera de expresarse para comunicarse con la computadora, a nivel de hardware (parte física) y software (programas), no tan elevados como el de alto nivel que veremos posteriormente. Un algoritmo en lenguaje C, es el siguiente: Cálculo del promedio de una lista de los números 5, 8, 2, 7, 6 Instrucciones en Lenguaje C int datos[ ] = { 5, 8, 2, 7, 6, 9 }; int ndatos = 6; int promedio () Tabla 5 Acción de la computadora 1. Define una matriz (datos) de números enteros y le asigna los valores 5, 8, 2, 7, 6, 9 2. Define la variable (ndatos) de tipo entero y le asigna el valor Define la función (promedio) que devuelve un número entero. { int suma; 4. Define la variable (suma) de tipo entero. int prom; 5. Define la variable (prom) de tipo entero. int cont; 6. Define la variable (cont) de tipo entero. suma = 0; 7. Asigna a suma el valor 0. for (cont=0; cont<ndatos; cont++) { suma += datos [cont]; } prom=suma/ndatos; return (prom); } 8. Para cada elemento de la matriz datos, añade su valor a la variable suma. 9. Asigna a prom el resultado de dividir la variable suma por la variable ndatos. 10. Devuelve como resultado de la función el contenido de la variable prom. Fíjate que a la izquierda tenemos instrucciones en lenguaje C y, a la derecha, lo que haría la computadora obedeciendo a cada orden. Las instrucciones son, en su mayoría, en idioma inglés, por lo que te recomendamos tener un diccionario Inglés-Español a la mano. 315

34 Semana 7 Tipos de lenguajes de programación Lenguajes de alto nivel Son aquellos que se encuentran más cercanos al lenguaje natural que al lenguaje máquina. Están dirigidos a solucionar problemas mediante el uso de estructuras dinámicas de datos (EDDs). Estas son estructuras que pueden cambiar de tamaño durante la ejecución del programa y permiten crear estructuras de datos que se adapten a las necesidades reales de un programa. Se trata de lenguajes independientes de la arquitectura del ordenador. Por lo que, en principio, un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, lo puedes migrar de una máquina a otra, sin ningún problema. Estos lenguajes permiten al programador olvidarse por completo del funcionamiento interno de la máquina para la que están diseñando el programa. Cualquiera sea el tipo de lenguaje que utilices, la máquina siempre entenderá un lenguaje de bajo nivel, por lo que se necesita un módulo que haga la interpretación y comunique a la computadora las instrucciones, es decir, este módulo actúa como traductor. A este traductor también se le denomina compilador. Ahora, mira esta acotación: Un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, debe ser compilado o interpretado para traducir su código, en otro de bajo nivel (lenguaje máquina). Como ejemplo de lenguajes de alto nivel se tienen: Pascal, BASIC, FORTRAN, COBOL, Java, C y C++. En los lenguajes de alto nivel las instrucciones son independientes de la máquina, son más fáciles de aprender porque están formadas por elementos de lenguajes naturales (del inglés). En BASIC, comandos como IF CONTADOR = 10 THEN STOP son usados para ordenar a la computadora, que pare si CONTADOR es igual a 10. Pero, aunque las computadoras parecieran comprender el lenguaje natural, lo hacen de una manera bastante rígida y sistemática, lo cual podría parecer un poco frustrante e inspira la búsqueda de lenguajes más cercanos aún al natural. Tomado de: Analiza el ejemplo de un algoritmo para hallar el mayor de dos números (a y b) codificado en lenguaje C++ (ver tabla 6). 316