Introducción a los Computadores (CNM-130) Estructuras de control repetitivas en FreeMat

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1 Introducción a los Computadores (CNM-130) Estructuras de control repetitivas en FreeMat Alejandro Piedrahita H. Instituto de Matemáticas Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Antioquia Copyleft Reproducción permitida bajo los términos de la licencia de documentación libre GNU.

2 Contenido 1 Introducción 2 Estructura repetitiva para 3 Estructura repetitiva mientras

3 Estructuras de control repetitivas Las estructuras de control permiten modificar el flujo de ejecución de las instrucciones de un algoritmo o programa Se utilizan cuando en el desarrollo de la solución de un problema se hace necesario ejecutar una serie de instrucciones un número repetido de veces El conjunto de instrucciones que se ejecuta repetidamente se llama ciclo o bucle Cada vez que se ejecuta el bucle se dice que se ha producido una iteración Los bucles constituyen, junto con las sentencias condicionales, los pilares de la programación estructurada. Características de los ciclos Deben incluir una condición de parada Deben finalizar luego de un número finito de veces

4 Tipos de estructuras repetitivas Ciclo para (for) Se conoce a priori el número de veces que se debe repetir el conjunto de instrucciones El número de repeticiones no depe de las sentencias contenidas en el ciclo Ciclo mientras (while) No se conoce a priori el número de veces que se debe repetir el conjunto de instrucciones La condición de parada se evalúa antes de ejecutarse el ciclo El número de repeticiones puede deper de las sentencias contenidas en el ciclo Ciclo repetir (do) No se conoce a priori el número de veces que se debe repetir el conjunto de instrucciones Se ejecuta primero el ciclo y luego se evalúa la condición de parada El número de repeticiones puede deper de las sentencias contenidas en el ciclo

5 Estructura repetitiva para El ciclo para es una estructura de control en la que se puede indicar el número máximo de iteraciones Elementos del bucle: V: variable de control del ciclo VI: valor inicial VF: valor final ID: incremento o decremento Sintaxis en FreeMat for V=VI:ID:VF sentencias Figura: General Figura: DFD

6 Ejemplo 2.1 Ejemplo 2.1 Realice una algoritmo ( FreeMat) que imprima los enteros desde el 1 hasta el 10. No utilice estructuras repetitivas. Solución naturales1.m disp(1); disp(2); disp(3); disp(4); disp(5); disp(6); disp(7); disp(8); disp(9); disp(10);

7 Ejemplo 2.2 Ejemplo 2.2 Resuelva el ejemplo (2.1) utilizando estructuras repetitivas. Impleméntelo en FreeMat. Solución naturales2.m for i=1:10 disp(i);

8 Ejemplo 2.3 Ejemplo 2.3 Realice una algoritmo ( FreeMat) que imprima los enteros impares desde el 1 hasta el 10. Solución naturales2.m for i=1:2:10 disp(i);

9 Ejemplo 2.4 Ejemplo 2.4 Realice una algoritmo ( FreeMat) que imprima los enteros desde el 10 hasta el 1. Solución naturales2.m for i=10:-1:1 disp(i);

10 Contadores Contador: variable que se incrementa o decrementa de forma constante cada vez que se ejecuta la instrucción que lo contiene Utilización: Cuentan las veces que ocurre un determinado suceso Controlan la ejecución de un bucle que se realiza un determinado número de veces. Inicialización: todo contador debe tomar un valor inicial antes de ser usado Sintaxis de un contador: Variable Contador Variable Contador + constante Variable Contador Variable Contador - constante o también Variable Contador = Variable Contador + constante Variable Contador = Variable Contador - constante

11 Ejemplo 2.5 Ejemplo 2.5 Realice un algoritmo ( FreeMat) que lea N números enteros desde el teclado y cuente cuántos de ellos son ceros. Solución Datos: N: variable de tipo entero que representa el número de datos que se ingresan NUM: variable de tipo entero, se utilizará para almacenar los valores de los enteros ingresados. Variables de salida: NUMCEROS: variable de tipo entero que actuará de contador, cuenta el número de ceros

12 Ejemplo 2.5 cuenta ceros.m N = input("ingrese el número de datos: "); NUMCEROS = 0; % inicializa el contador for i=1:n NUM = input("ingrese número: "); if NUM == 0 NUMCEROS = NUMCEROS + 1; disp(numceros)

13 Acumuladores Acumulador: variable que almacena un valor que se incrementa o decrementa de forma variable durante un proceso repetitivo. Sintaxis de un acumulador: Variable Acumulador Variable Acumulador + variable Variable Acumulador Variable Acumulador - variable Variable Acumulador Variable Acumulador * variable Inicialización: todo acumulador debe tomar un valor inicial antes de ser usado Cuando el acumulador varía por suma sucesiva de variables se inicializa a 0: Variable Acumulador 0 Cuando el acumulador varía por producto sucesiva de variables se inicializa a 1: Variable Acumulador 1

14 Ejemplo 2.6 Ejemplo 2.6 Realice un algoritmo ( FreeMat) que sume los números enteros desde 1 hasta N. Solución Datos: N: variable de tipo entero que representa el entero hasta donde se realiza la suma SUMA: variable de tipo entero que actuará de acumulador; almacena la suma de los primeros N números naturales N Variables de salida: SUMA

15 Ejemplo 2.5 suman.m N = input("ingrese enteros a sumar: "); SUMA = 0; % inicializa acumulador for i=1:n SUMA = SUMA+i; disp(suma);

16 Ejemplo 2.7 Ejemplo 2.7 El factorial de un número entero no negativo n se define como n! = 1 2 (n 1) n, con 0! = 1 y 1! = 1 Escriba un algoritmo que calcule el factorial de un entero N 1 e impleméntelo en FreeMat. Solución Datos: N: variable de tipo entero que representa el entero hasta donde se realiza el producto PROD: variable de tipo entero que actuará de acumulador; almacena el producto de los primeros N números naturales Variables de salida: PROD 1 * 2 * * N

17 Ejemplo 2.7 factorial.m N = input("ingrese enteros a multiplicar: "); PROD = 1; % inicializa acumulador for i=1:n PROD = PROD*i; for disp(prod);

18 Estructura repetitiva mientras La estructura repetitiva mientras (while) es utilizada en un ciclo cuando no sabemos el número de veces que éste se ha de repetir Elementos del bucle: EXPRESION: sentencia booleana que determina si se ejecuta el bucle INSTRUCCIONES: sentencias a ejecutar si EXPRESION es verdadera Sintaxis en FreeMat while EXPRESION INSTRUCCIONES while Figura: General Figura: DFD

19 Ejemplo 3.1 Ejemplo 3.1 Realice un algoritmo en FreeDFD que le solicite al usuario un entero; cuando el número proporcionado sea 666 se debe imprimir el mensaje adivinaste. Solución NUM: variable de tipo real Mientras NUM sea distinto a 666, la pregunta continúa numero.m NUM = input("ingrese un numero: "); while NUM 666 NUM = input("ingrese un numero: "); printf("adivinaste!");

20 Ejemplo 3.2 Ejemplo 3.2 Realice un algoritmo ( FreeMat) que calcule el promedio de los primeros N números naturales. Utilice las estructurtas repetitivas mientras y para. Solución Variables: N: variable de tipo entero, almacena el último entero NUM: variable de tipo entero, almacena uno a uno cada número a sumar SUM: variable de tipo entero que actuará de acumulador, almacena la suma de los naturales PROM: variable de tipo real, almacena almacena el promedio de los datos

21 Ejemplo 3.2 promedio mientras.m N = input("ingrese N: "); NUM = 1; SUM = 0; while NUM <= N SUM = SUM + NUM; NUM = NUM + 1; PROM = SUM/N; printf("promedio = %g \n", PROM); promedio para.m N = input("ingrese N: "); SUM = 0; for i=1:n SUM = SUM + i; PROM = SUM/N; printf("promedio = %g \n", PROM);

22 Dato Centinela Centinela: valor particular que no pertenece al rango de valores admitidos como válidos para una variable Permiten finalizar un proceso de entrada de datos Ejemplos: 1 Proceso: leer números positivos; Centinela = -1 2 Proceso: leer los 10 primeros enteros pares positivos; Centinela = 22 3 Proceso: leer nombres de personas; Centinela = "FIN"

23 Ejemplo 3.3: dato centinela Ejemplo 3.3 Realice un algoritmo ( FreeMat) que reciba por teclado enteros positivos y sume los pares. Solución Datos: NUM: variable de tipo entero, se utilizará para almacenar los enteros ingresados -1: dato centinela que se utilizará para finalizar el algoritmo Variables de salida: SUMAPARES: variable de tipo entero que actuará de acumulador, almacena la suma de los pares

24 suma pares.m NUM = input("ingrese número: "); SUMAPARES = 0; % inicializa acumulador while NUM!= -1 if rem(num,2) == 0 SUMAPARES = SUMAPARES + NUM; if NUM = input("ingrese número: "); disp(sumapares)

25 Variables tipo bandera o switche Banderas: variables booleanas; determinan dos alternativas a seguir dentro del algoritmo Posibles valores de las banderas: "VERDADERO" ó "FALSO" "SI" ó "NO" 1 ó 0 Usos de las banderas: Controlan el flujo lógico de un programa Permiten variar la secuencia de ejecución del algoritmo depio de su valor en cada instante Depio de su valor, determinan si el algoritmo ha pasado por un determnado punto Salir de un ciclo Ejecutar una u otra acción depio de su valor

26 Ejemplo 3.4: variable bandera Ejemplo 3.4 Realice un algoritmo (FreeMat) que genere los primeros N términos de la sucesión 17, 15, 18, 16, 19, 17, 20, 18, 21,... Solución Variables: NT: variable de tipo entero; número de términos a generar CONT: variable de tipo entero que actuará de contador para controlar el ciclo TER: variable de tipo entero, almacena cada término de la sucesión BAN: variable de tipo bandera, selecciona si se suma -2 ó +3 a TER

27 sucesion mientras.m NT = input("ingrese número de términos: "); TER = 17; % primer término CONT = 1; % inicializa contador BAN = 1; % inicializa bandera while CONT <= NT disp(ter); if BAN == 1 TER = TER - 2; BAN = 2; else TER = TER + 3; BAN = 1; CONT = CONT + 1; sucesion para.m NT = input("ingrese número de términos: "); TER = 17; % primer término BAN = 1; % inicializa bandera for CONT=1:NT disp(ter); if BAN == 1 TER = TER - 2; BAN = 2; else TER = TER + 3; BAN = 1;

28 Ejemplo 3.5: variable bandera Ejemplo 3.5 Realice un algoritmo ( FreeMat) que lea desde el teclado enteros positivos y sume los múltiplos de 3. El algoritmo debe finalizar al ingresar un número negativo. Solución Variables: CONTINUAR: variable de tipo bandera, determina cuando finaliza el algoritmo NUM: variable de tipo entero; almacena el entero ingresado en cada iteración SUMA: variable de tipo entero que actuará de acumulador, almacena la suma de los múltiplos de 3

29 multiplos3.m CONTINUAR = "si"; % inicializa bandera SUMA = 0; % inicializa acumulador while strcmp(continuar,"si") NUM = input("ingrese entero: "); if NUM < 0 CONTINUAR = "no"; elseif rem(num,3) == 0 SUMA = SUMA + NUM; disp(suma);

30 Ejemplo 3.6: ruptura de ciclos Ejemplo 3.6 Realice un algoritmo (FreeMat) que lea desde el teclado N enteros y se detenga cuando al menos uno de los números leidos sea cero. Solución Variables: N: variable de tipo entero, almacena el número de enteros a ingresar k: variable de tipo entero que actuará de contador del ciclo ENCONTRADO: variable de tipo bandera, determina cuando finaliza el algoritmo; si ENCONTRADO==F el algoritmo continua, si ENCONTRADO==V el algoritmo llega a su fin NUM: variable de tipo entero; almacena el entero ingresado en cada iteración

31 ruptura ciclo.m N = input("número de términos a ingresar: "); ENCONTRADO = "F"; % inicializa bandera k = 1; % inicializa contador del ciclo while (k<=n) & strcmp(encontrado,"f") NUM = input("ingrese entero: "); if NUM == 0 ENCONTRADO = "V"; else k = k + 1; if strcmp(encontrado,"v") disp("al menos uno es cero"); else disp("ninguno es cero");

32 Ejemplo 3.7: máximo y mínimo Ejemplo 3.7 Como parte de un experimento un biólogo requiere tomar la temperatura exterior de un lugar cada hora por un período de 6 horas. Realice un algoritmo ( FreeMat) que reciba como datos las temperaturas tomadas y determine la mayor y la menor. Solución Variables: TEMP: variable de tipo real, almacena la temperatura medida en cada hora MAX: variable de tipo real, almacena la mayor temperatura leida MIN: variable de tipo real, almacena la menor temperatura leida

33 max min.m TEMP = input("ingrese temperatura: "); k = 2; MAX = TEMP; MIN = TEMP; while k <= 6 % inicializa contador del bucle % inicializa MAX % inicializa MIN TEMP = input("ingrese temperatura: "); if TEMP > MAX MAX = TEMP; elseif TEMP < MIN MIN = TEMP; k = k + 1; printf("el máximo es %g y el mínimo... es %g \n", MAX, MIN);

34 Referencias O. Cairó Metodología de la programación Segunda edición. Alfaomega Grupo Editor, S.A., 2005 M.A. Criado Programación en lenguajes estructurados Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V. Primera Edición, 2006 J.W. Eaton GNU Octave: A high-level interactive language for numerical computations Network Theory Ltd., 2002