Repaso 01: Algoritmos y estructuras de control

Transcripción

1 Solicitado: Ejercicios 01: Programación de algoritmos estructurados M. en C. Edgardo Adrián Franco Martínez edgardoadrianfrancom Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco) 1

2 Contenido Como tratar un problema computacional Algoritmo Diagrama de flujo Pseudocódigo Programación estructurada Teorema de la programación estructurada Lenguajes de programación estructurada Estructuras de control Secuenciales Selectivas Iterativas Sentencias de salto en C Ejemplo del análisis y programación de un algoritmo Problemas Ejercicios 01: Programación de algoritmos estructurados 2

3 Como tratar un problema computacional Para resolver un problema primeramente este debe de quedar claro para el programador, para poder abstraerlo según un paradigma a una solución clara, para que finalmente se implemente la solución diseñada en un lenguaje que soporte el paradigma empleado. Análisis del problema Diseño de la solución Implementación del la solución Abstracción del problema al paradigma de programación a emplear "Construcción de algoritmos" 3

4 Algoritmo Es un conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un problema. Un algoritmo determinista es univoco, lo que implica que si se ejecuta varias veces el mismo algoritmo sobre un conjunto de datos de entrada, siempre se obtiene la misma solución a la salida. Además, el resultado debe generarse en un tiempo finito. Podemos decir que un algoritmo es una "receta", ya que si se sigue de manera correcta encuentran un resultado en un tiempo acotado. 4

5 Diagrama de flujo Existen distintas formas gráficas de representar un algoritmo, el diagrama de flujo es de las principales representaciones. Un diagrama de flujo se utiliza símbolos con significados bien definidos que representan los pasos del algoritmo, y representan el flujo de ejecución mediante flechas que conectan los puntos de inicio y de término. 5

6 Pseudocódigo El pseudocódigo 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, a usar. Es utilizado para describir algoritmos en libros y publicaciones científicas, y como producto intermedio durante el desarrollo de un algoritmo. 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. 6

7 Programación estructurada Es una forma de escribir programas de computadora (paradigma de programación). Los principios que rigen este paradigma de programación son el uso de únicamente tres estructuras de control: secuencia, selección e iteración. Establece a grandes rasgos que toda función computable puede ser implementada en un lenguaje de programación que combine subrutinas en únicamente tres formas. Esas tres formas (también llamadas estructuras de control) son: 1. Ejecutar una subrutina y luego otra subrutina (secuencia) 2. Ejecutar una de dos subrutinas, dependiendo del valor de una variable booleana (selección) 3. Ejecutar una subrutina mientras una variable booleana sea 'verdadera' (iteración, ciclo o bucle). 7

8 Teorema de la programación estructurada En 1966 los matemáticos Corrado Böhm y Giuseppe Jacopini demostraron que: "Un programa propio puede ser escrito utilizando solamente 3 tipos de estructuras de control (Secuenciales, selectivas y repetitivas)". A su vez un programa propio: Posee un solo punto de entrada y uno de salida o fin. Existen caminos desde la entrada hasta la salida que se pueden seguir y que pasan por todas partes del programa. Todas las instrucciones son ejecutables (sin código muerto) y no existen lazos o bucles infinitos (sin fin). 8

9 Lenguajes de programación estructurada Un lenguaje de programación estructurada es aquel que establece una sintaxis y semántica propia para expresar computaciones, y se basa en el teorema de la "programación estructurada", ofreciendo instrucciones para expresar las tres estructuras de control del teorema. SECUENCIA Indica que las instrucciones de un programa se ejecutan una después de la otra, en el mismo orden en el cual aparecen en el programa. Se representa gráficamente como una caja después de otra, ambas con una sola entrada y una única salida SELECCIÓN También conocida como la estructura SI-CIERTO-FALSO, plantea la selección entre dos alternativas con base en el resultado de la evaluación de una condición o predicado; equivale a la instrucción IF de todos los lenguajes de programación. ITERACIÓN También llamada la estructura HACER-MIENTRAS-QUE, corresponde a la ejecución repetida de una instrucción mientras que se cumple una determinada condición. 9

10 Estructuras secuenciales Son las sentencias (asignaciones e invocaciones a funciones) escritas en el código fuente, cada una de estas será ejecutada de manera secuencial (en orden de aparición) una vez compilado el fuente. Instrucción1 Instrucción2 Instrucción3 Instrucción4 #include<stdio.h> int main(void) int byte=0xff; printf("\nel valor de byte es: %4X H",byte); byte&=0x00; printf("\nel valor de byte es: %4X H",byte); byte =0xFF; printf("\nel valor de byte es: %4X H",byte); Instrucciónn byte>>=1; printf("\nel valor de byte es: %4X H",byte); byte<<=2; printf("\nel valor de byte es: %4X H",byte); return 0; Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 10

11 Estructuras selectivas Las estructuras selectivas se utilizan para tomar decisiones con bases en la evaluación de una condición. Selectiva simple condición no si Instrucciones if(condición) Instrucciones; Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 11

12 Selectiva doble no condición si Instrucciones2 Instrucciones1 if(condición) Instrucciones1; else Instrucciones2; Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 12

13 Selectiva múltiple condición1 si Instrucciones1 no condición2 si Instrucciones2 no condición3 si no if(condición1) Instrucciones1; else if (condición2) Instrucciones2; else if (condición3) Instrucciones3; else Instruccionesn; Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 13

14 La preposición de control de flujo if se utiliza para expresar decisiones, formalmente la sintaxis es: if(expresión1) sentencias1; else if(expresión2) sentencias2; else if(expresión3) sentencias3; else sentencias4; *Las preposiciones else if (sino si) y else (sino) pueden omitirse. 14

15 Si (if) la expresión1 se evaluá y si esta es verdadera (diferente de 0) entonces se lleva a cabo el código inmediato entre llaves. Sino si (else if) la expresión2 se evaluá y si esta es verdadera (diferente de 0) entonces se lleva a cabo el código inmediato entre llaves. Sino si (else if) la expresión3 se evaluá y si esta es verdadera (diferente de 0) entonces se lleva a cabo el código inmediato entre llaves. Sino (else) si ninguna condición ha sido verdadera entonces se lleva a cabo el código inmediato entre llaves. 15

16 #include<stdio.h> int main(void) float a,b; printf("\nintroduce dos números reales separados por una coma: "); scanf("%f,%f",&a,&b); if(a<0&&b<0) printf("\nambos numeros son negativos"); else if(a>0&&b>0) printf("\nlos dos numeros son positivo"); else if(a>0 b>0) printf("\nuno de los dos numeros es positivo"); else if(a==0&&b==0) printf("\nambos numeros son igual a cero"); else printf("\n..."); return 0; 16

17 Una estructura selectiva del lenguaje c, que facilita implementar algunas decisiones múltiples cuando se presentan todas con base en la evaluación de una expresión es switch-case. switch(expresión) case exp-constante1: <acción 1>; break; case exp-constante2: <acción 1>; break;... case exp-constanten: <acción N>; break; default: <acción M>; 17

18 #include<stdio.h> int main(void) short opcion; printf("\nopción 1"); printf("\nopción 2"); printf("\nopción 3"); printf("\nopción 4"); printf("\nopción 5"); printf("\nselecciona una opción..."); scanf("%d",&opcion); switch(opcion) case 1: printf("\nopción 1 seleccionada"); break; case 2: printf("\nopción 2 seleccionada"); break; case 3: printf("\nopción 3 seleccionada"); break; case 4: printf("\nopción 4 seleccionada"); break; case 5: printf("\nopción 5 seleccionada"); break; default:printf("\nopción no valida"); 18

19 Estructuras iterativas o repetitivas Las estructuras repetitivas se utilizan para realizar varias veces el mismo conjunto de operaciones con base en una condición. Iterativa "mientras" condición no si instrucciones while(condición) Instrucciones; ; Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 19

20 Con "repetir" se asegura que las instrucciones de dentro del ciclo se ejecutan al menos una vez. Iterativa "repetir" instrucciones condición no do Instrucciones; while(!condición); si Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 20

21 La estructura de control while evaluá la expresión antes de comenzar cada iteración, si esta es verdadera (diferente de 0) se realizan las sentencias de dentro de las llaves. La estructura de control do-while se utiliza cuando se quiere asegurar que las sentencias de dentro del ciclo se ejecuta al menos una vez puesto que la evaluación de la expresión lógica se hace al final de este. while(expresión) Sentencias; ; do Sentencias; while(expresión); 21

22 La estructura for permite definir un bucle controlado por un contador, denominado variable de control o de inducción. i x i n no si instrucciones i i+1 Iterativa "para" for(i=x;i<=n;i++) instrucciones; Diagrama de flujo Pseudocódigo Código en C 22

23 El encabezado de un bucle for tiene tres partes separadas por ";". En la primera se inicializan las variable de control y sólo se ejecuta una vez, antes de la primera iteración, la segunda es una expresión que indica la condición lógica que debe cumplirse para que la próxima iteración se ejecute; esta condición se evaluá antes de cada iteración y, cuando deja de satisfacerse, el bucle for termina. La tercera parte del encabezado es la actualización de las variables de control y se ejecuta después de cada iteración. for(... ;...;...) sentencias; 23

24 #include<stdio.h> int main(void) int i,n; for(i=0,n=10000;i<n;i++,n=n-i) printf("\t%3d",i); return 0; 24

25 Sentencias de salto de C En C hay sentencias para evitar la ejecución estrictamente secuencial del programa. En general (sentencias goto, break y continue) no deben utilizarse para elaborar programas estructurados, aunque pueden ser útiles si se justifica en forma apropiada su aplicación en un código. return <expresión>; Se usa para devolver el control del flujo de ejecución desde una función, siendo <expresión> el valor (dato) retornado por ella. goto <etiqueta>;. <etiqueta>: <acciones> Permite efectuar un salto incondicional hasta otro punto del programa, indicado por una etiqueta. 25 Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)

26 Sentencias de salto de C #include<stdio.h> int main(void) printf("\nel programa ha iniciado"); printf("\ninstrucción 1"); printf("\ninstrucción 2"); goto se_me_antoja; printf("\ninstrucción 3"); printf("\ninstrucción 4"); se_me_antoja: printf("\ninstrucción 5"); break; Se usa para romper el flujo en un switch-case o terminar sentencias iterativas (for, while, do-while). continue; Se puede usar en un bloque iterativo (for, while, do-while) para forzar una nueva iteración del ciclo ignorando las sentencias que están a partir de continue y hasta el fin del ciclo. 26 Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)

27 #include<stdio.h> int main(void) short i; for(i=0;i<100;i++) printf("\n%d",i); break; printf("\ndespues del break"); #include<stdio.h> int main(void) short i; for(i=0;i<100;i++) printf("\n%d",i); continue; printf("\ndespues del continue"); 27 Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)

28 Ejemplo del análisis y programación de un algoritmo Problema 01 Dado uno a uno 270 números enteros, obtenga la suma de los números impares y el promedio de los pares. Dado el problema anterior, es necesario realizar un algoritmo, para programarlo de manera estructurada, utilizando de manera correcta las tres estructuras de control y los paradigmas de la programación estructurada. 28 Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)

29 Algoritmo para el Problema 01 INICIO suma_par 0 suma_impares 0 numero_pares 0 numero_datos 1 numero_datos 270 no si dato promedio_pares suma_pares/numero_pares numero_datos ++ si dato % 2 == 0 no promedio_pares suma_impares suma_par suma_par + dato numero_pares ++ suma_impares suma_impares + dato FIN 29 Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)

30 Codificación en C del Algoritmo para el Problema 01 Dada una correcta transformación del algoritmo a un programa en C el resultado adecuado es el siguiente programa. /* AUTOR: Edgardo Adrián Franco Martínez (C) Agosto 2012 VERSIÓN: 1.1 DESCRIPCIÓN: Programa solución al problema 6 del exámen ETS de Algoritmia y Programación Estructurada: "Dado uno a uno 270 números enteros, obtenga la suma de los números impares y el promedio de los pares.". El programa se basa en el diagrama de flujo solución anterior. OBSERVACIONES: El programa recibe en el programa principal recibe uno a uno los 270 números por medio de la entrada estandar y no se reliza una verificación de tipos por lo que una entrada incorrecta provocaria un fallo del programa. COMPILACIÓN: gcc programa.c -o programa EJECUCIÓN: programa.exe (En Windows) -./programa (En Linux) */ //LIBRERIAS #include<stdio.h> //Incluye las funciones estandar de entrada y salida //PROGRAMA PRINCIPAL int main (void) int suma_par=0; //Almacena la suma acumulada de los pares int suma_impares=0; //Almacena la suma acumulada de los impares int numero_pares=0; //Almacena el conteo de los pares dados por la entrada estandar int numero_datos=1; //Almacena el conteo del número de enteros recibidos int dato; //Almacena el ultimo número entero introducido por el usuario float promedio_pares; //Mientras no se hayan recibido los 270 números de entrada while(numero_datos<=270) scanf("%d",&dato); //Leer el número entero dado numero_datos++; //Si el número recibido es par if(dato%2==0) suma_par+=dato; //Acumular la suma de pares numero_pares++; //Aumentar el número de pares //Si el número recibido es impar else suma_impares+=dato; //Acumular suma de impares //Una vez recibidos los 270 números se cálcula el promedio de los pares promedio_pares=(float)suma_par/(float)numero_pares; 30 return 0; //Se muestran las salidas del algoritmo printf("promdedio pares= %.2f\tSuma impares=%d",promedio_pares,suma_impares); Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)

31 Viendo solo el programa principal "Función main()" int main (void) int suma_par=0; int suma_impares=0; int numero_pares=0; estandar int numero_datos=1; int dato; el usuario float promedio_pares; //Almacena la suma acumulada de los pares //Almacena la suma acumulada de los impares //Almacena el conteo de los pares dados por la entrada //Almacena el conteo del número de enteros recibidos //Almacena el ultimo número entero introducido por //Mientras no se hayan recibido los 270 números de entrada while(numero_datos<=270) scanf("%d",&dato); //Leer el número entero dado numero_datos++; //Si el número recibido es par if(dato%2==0) suma_par+=dato; //Acumular la suma de pares numero_pares++; //Aumentar el número de pares //Si el número recibido es impar else suma_impares+=dato; //Acumular suma de impares //Una vez recibidos los 270 números se cálcula el promedio de los pares promedio_pares=(float)suma_par/(float)numero_pares; //Se muestran las salidas del algoritmo printf("promdedio pares= %.2f\tSuma impares=%d",promedio_pares,suma_impares); return 0; Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco) 31

32 Problema 02 Se necesita realizar un programa que calcule el sueldo neto de un trabajador, el programa recibirá el sueldo base del empleado y le descontará el impuesto sobre la renta según la siguiente tabla: Rangos del sueldo base Descuento de impuesto $ $ % del sueldo base $ $ % del sueldo base >$ % del sueldo base 32

33 Algoritmo para el Problema 02 Diagrama de flujo que da solución al problema 02 33

34 Problema 03 Dados tres números enteros de entrada a, b y c, mostrarlos a la salida ordenados de forma descendente. E.g. si la entrada es: a=6, b=5, y c=90; La salida será: 90, 6, 5. E.g. si la entrada es: a=60, b=50, y c=9; La salida será: 60, 50, 9. 34

35 Algoritmo para el Problema 03 Diagrama de flujo que da solución al problema 03 35

36 Problema 04 Realizar un programa que calcule el cubo de una serie de números positivos introducidos uno a uno, si se introduce un número negativo se deberá terminar el programa. El primer número a introducir nunca será negativo. E.g. si la entrada es: a=6, b=5, y c=90; La salida será: 216, 125, E.g. si la entrada es: a=60, b=50, y c=9; La salida será: , ,

37 Algoritmo para el Problema 04 procedimiento Cubo repetir numero Entrada() cubo=numero*numero*numero Salida() cubo hasta que (numero<0) fin procedimiento Pseudocódigo que da solución al problema 04 37

38 Problema 05 Realizar un programa que muestre la serie de Fibonacci hasta el termino n, el cual es recibido al inicio y debe ser mayor a 2. Al mostrar la serie se deberá mostrar termino a termino a la salida con un retraso de 0.5 segundos. Recordar que los dos primeros números de la serie son 0 y 1. El resto se calcula como la suma de los dos números inmediatos que le preceden. E.g. 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 38

39 Algoritmo para el Problema 05 procedimiento Fibonacci repetir n Entrada() hasta que (n>2) primero 0 Salida() primero EsperarMedioSegundo() segundo 1 Salida() segundo EsperarMedioSegundo() elemento 3 repetir siguiente primero+segundo Salida() siguiente EsperarMedioSegundo() primero segundo segundo siguiente elemento elemento+1 hasta que(elemento>n) fin procedimiento Pseudocódigo que da solución al problema 05 39

40 Ejercicios 01: Programación de algoritmos estructurados Programa de manera estructurada en ANSI C, la solución dada a los problemas 02 al 05, respetando el algoritmo que se da como respuesta a el problema. Observaciones 1. Documentar el código fuente (Ver programa de problema_01.c) 2. Entregar un reporte con las pruebas (capturas de pantalla, tablas de resultados a varias pruebas y explicaciones de cada problema) 3. Incluir la redacción de cada problema, implementación (código con formato). su algoritmo y su 4. El reporte es individual y tiene portada, índice y encabezados de pagina con número de pagina, titulo y nombre del alumno. 5. Enviar vía Web en un archivo comprimido (ZIP, RAR o TAR), códigos y reporte. *Se entregará antes del día Viernes 19 de Agosto de 2016 (23:59:59 hora limite). 40