SISTEMAS INFORMÁTICOS PROGRAMACION I - Contenidos Analíticos Ing. Alejandro Guzmán M. TEMA 2. Diseño de Algoritmos

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2 2. DISEÑO DE ALGORITMOS 2.1. Concepto de Algoritmo En matemáticas, ciencias de la computación y disciplinas relacionadas, un algoritmo (del griego y latín, dixit algorithmus y este a su vez del matemático persa Al-Juarismi) es un conjunto preescrito de instrucciones o reglas bien definidas, ordenadas y finitas que permite realizar una actividad mediante pasos sucesivos que no generen dudas a quien deba realizar dicha actividad. Dados un estado inicial y una entrada, siguiendo los pasos sucesivos se llega a un estado final y se obtiene una solución. Los algoritmos son el objeto de estudio de la algoritmia Características de los algoritmos Ser definido: Sin ambigüedad, cada paso del algoritmo debe indicar la acción a realizar sin criterios de interpretación. Ser finito: Un número específico y numerable de pasos debe componer al algoritmo, el cual deberá finalizar al completarlos. Tener cero o más entradas: Datos son proporcionados a un algoritmo como insumo (o estos son generados de alguna forma) para llevar a cabo las operaciones que comprende. Tener una o más salidas: Debe siempre devolver un resultado; de nada sirve un algoritmo que hace algo y nunca sabemos que fue. El devolver un resultado no debe ser considerado como únicamente verlos en forma impresa o en pantalla, como ocurre con las computadoras. Existen muchos otros mecanismos susceptibles de programación que no cuentan con una salida de resultados de esta forma. Por salida de resultados debe entenderse todo medio o canal por el cual es posible apreciar los efectos de las acciones del algoritmo. Efectividad: El tiempo y esfuerzo por cada paso realizado debe ser preciso, no usando nada más ni nada menos que aquello que se requiera para y en su ejecución Constantes, Variables y Expresiones Datos Los datos son los objetos sobre los que opera una computadora Tipos de Datos Datos numéricos: los relativos a diferentes clases de números. Son enteros (sin parte decimal) y reales (con parte entera y decimal). Datos tipo carácter (cadena): son caracteres que puede interpretar la computadora: alfabéticos A - Z, a - z; dígitos 0-9; especiales $, *, >, <,.,,,; :,... Un dato tipo carácter es un solo carácter. 8

3 Los caracteres se organizan en cadenas (secuencia de caracteres válidos encerrados entre comillas o comillas dobles). Datos lógicos o booleanos: aquellos que sólo pueden tomar dos valores: cierto o falso (true / false) Datos estructurados: arrays, registros, conjuntos y ficheros. Datos enumerados: definidos por el usuario Constantes y Variables Variables: Son todos aquellos valores que pueden o no cambiar en el transcurso de un algoritmo. Usualmente son introducidas como datos. Existen variables simples y variables suscritas (arreglos). Todas las variables se componen de dos partes esenciales: Nombre y Valor. El nombre es quien identifica la variable en todo el transcurso del algoritmo, y son un conjunto de caracteres, letras y números. Dicho nombre debe ser mnemotécnico, es decir, que con solo leer el nombre de la variable se pueda entender o determinar con facilidad lo que ella significa o contiene. Como ejemplo podemos decir la Variable VrHr significa a simple vista Valor de la Hora; pero si fuese X o HH, estos nombres pueden significar muchas cosas o, a la vez, no significar nada. El valor es la cantidad que una variable representa o tiene asociada en un momento determinado. Se debe tener en cuenta que una variable también puede tener asociado un valor lógico como falso o verdadero. Constantes: Son todos aquellos valores que no cambian en el transcurso de un algoritmo y son introducidos en el momento de utilizarse. En determinados casos se puede presentar que el valor de una variable no cambie en el transcurso de un algoritmo; pero por este hecho no se considera constante, sigue siendo una variable, porque su valor puede cambiar y las constantes no lo pueden hacer Operadores aritméticos y lógicos Operadores Aritméticos: suma + resta - multiplicación * división / potenciación ^ división entera \ ó div 9

4 resto de división entera mod, % Operadores Relacionales: se utilizan para expresar condiciones. = igual <> diferente <= menor o igual >= mayor o igual > mayor que < menor que El resultado de la operación expresión1 operador relacional expresión2 será verdadero o falso. Estos operadores de relación se pueden aplicar a cualquiera de los cuatro tipos de datos estándar: entero, real, lógico y carácter. Operadores Lógicos: permiten relaciones lógicas (si/no) y sirven para representar condiciones compuestas. no (not) no p negación de p y (and) p y q conjunción de p y q o (or) p o q disjunción de p y q Expresiones aritméticas y lógicas Utilizar las reglas de notación computacional según corresponda al lenguaje de programación específico al usar en la implementación de programas Tipos de Algoritmos Un algoritmo cualitativo es aquel que se encarga de generar una solución con "calidad" óptima, mientras que un algoritmo cuantitativo genera una solución sin una medida de calidad. Por ejemplo, el problema de encontrar la ruta más corta entre dos sitios requiere de un algoritmo cualitativo; mientras que el de multiplicar dos números requiere un algoritmo cuantitativo Algoritmos Cualitativos Son todos aquellos pasos o instrucciones descritos por medio de palabras que sirven para llegar a la obtención de una respuesta o solución de un problema cualquiera. Como ejemplo podemos decir que la utilización de un directorio (Búsqueda de un teléfono). Para poder buscar un teléfono en un directorio, se debe conocer el algoritmo que se va a utilizar, es decir la forma en que están codificados los nombres de las personas, para así lograr encontrarlos y localizar el número telefónico correspondiente. 10

5 2.4.2.Algoritmos Cuantitativos Son aquellos pasos o instrucciones que involucran cálculos numéricos para llegar a un resultado satisfactorio. Como ejemplo podemos citar los pasos para resolver una ecuación de segundo grado, los pasos lógicos y secuenciales para obtener una nomina Herramientas para la representación de algoritmos Pseudocódigos El pseudocódigo (falso lenguaje, el prefijo pseudo significa falso) es una descripción de alto nivel de un algoritmo que emplea una mezcla de lenguaje natural con algunas convenciones sintácticas propias de lenguajes de programación, como asignaciones, ciclos y condicionales, aunque no está regido por ningún estándar. Es utilizado para describir algoritmos en libros y publicaciones científicas, y como producto intermedio durante el desarrollo de un algoritmo, como los diagramas de flujo, aunque presentan una ventaja importante sobre estos, y es que los algoritmos descritos en pseudocódigo requieren menos espacio para representar instrucciones complejas. El pseudocódigo está pensado para facilitar a las personas el entendimiento de un algoritmo, y por lo tanto puede omitir detalles irrelevantes que son necesarios en una implementación. Programadores diferentes suelen utilizar convenciones distintas, que pueden estar basadas en la sintaxis de lenguajes de programación concretos. Sin embargo, el pseudocódigo, en general, es comprensible sin necesidad de conocer o utilizar un entorno de programación específico, y es a la vez suficientemente estructurado para que su implementación se pueda hacer directamente a partir de él. Así el pseudodocódigo cumple con las funciones antes mencionadas para representar algo abstracto los protocolos son los lenguajes para la programación. Busque fuentes más precisas para tener mayor comprensión del tema Diagramas de flujo Los diagramas de flujo son descripciones gráficas de algoritmos; usan símbolos conectados con flechas para indicar la secuencia de instrucciones y están regidos por ISO. Los diagramas de flujo son usados para representar algoritmos pequeños, ya que abarcan mucho espacio y su construcción es laboriosa. Por su facilidad de lectura son usados como introducción a los algoritmos, descripción de un lenguaje y descripción de procesos a personas ajenas a la computación. 11

6 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. El usar pseudocódigo y diagramas de flujo evita muchas ambigüedades del lenguaje natural. Dichas expresiones son formas más estructuradas para representar algoritmos; no obstante, se mantienen independientes de un lenguaje de programación específico. 12