Introducción a la programación: Contenido. Introducción

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1 Introducción a la programación: Contenido Introducción a la programación:... 1 Introducción Procesamiento automatizado de información Concepto de algoritmo Lenguajes de programación Introducción La principal razón para aprender a programar es utilizar la computadora como una herramienta para resolver problemas. Sin embargo no es suficiente con aprender las reglas de un lenguaje de programación para escribir programas, también es necesario hallar la solución del problema independientemente del uso de las computadoras y de los lenguajes de programación. La solución a los problemas está dada por un algoritmo. De ese modo, los algoritmos, junto a las estructuras de datos, constituyen la solución de los problemas. El termino algoritmo se estableció en honor a Abu Abdallah Muḥammad ibn Mūsā al-jwārizmī, matemático persa del siglo IX quien propuso que la solución de muchos problemas se puede obtener con un conjunto de soluciones menores. 1. Procesamiento automatizado de información Los actuales sistemas de información están basados en el uso de computadoras. Estas, son maquinas digitales (sincrónicas de múltiples propósitos) que ejecutan conjuntos o secuencias de operaciones matemáticas y lógicas, utilizando el sistema binario de numeración. Son herramientas poderosas para la automatización de la resolución de problemas, pero ello depende de la capacidad de su programa. Generalmente a los sistemas de procesamiento automatizado de información, los llamamos sistemas de información. Así, los sistemas de información son un conjunto de elementos relacionados que actúan como un todo, cuyo objetivo es la obtención de información y está compuesto por elementos de hardware y software. El hardware es el conjunto de componentes físicos que componen al sistema. El software es un conjunto de componentes lógicos que controlan el funcionamiento del hardware y otorgan a las computadoras la capacidad de ser maquinas con múltiples propósitos.

2 Esto significa que para dotar a la maquina la capacidad de resolver múltiples problemas, es necesario escribir un programa (software) que los solucione de forma específica. Para ello existen pasos previos como ser: a. Definición del problema. Definir el problema significa comprenderlo, circunscribirlo, acotarlo (es imposible que hallemos una solución sino sabemos cuál es el problema). El proceso de analizar el mundo real para interpretar los aspectos esenciales de un problema y expresarlo en términos precisos se llama abstracción. b. Análisis del problema. Una vez que se definió el problema hay que analizarlo. Se busca determinar claramente el contexto (entorno) del problema y describir el estado futuro deseado una vez que se soluciono el problema. Se debe determinar qué datos son necesarios para solucionar el problema y que información debe proporcionar la solución. c. Solución del problema. La solución de todo problema lo constituye un algoritmo. Un algoritmo es un conjunto ordenado de pasos que conducen a la solución de un problema. d. Solución informática. El algoritmo es la solución general sin tener en cuenta un lenguaje de programación ni una maquina en especial. Cuando un algoritmo se define en términos de un lenguaje de programación específico para una maquina específica, estamos en presencia de un programa. Este constituye la solución informática de un problema. La diferencia entre algoritmo y programa radica en el hecho de que los algoritmos se especifican en términos ideales ; mientras que los programas se especifican bajo las limitaciones impuestas por lenguajes de programación y maquinas particulares. 2. Concepto de algoritmo. La solución de un problema exige el diseño del algoritmo. Un algoritmo es la especificación de la secuencia ordenada de pasos a realizar para solucionar un problema en un tiempo finito. Está vinculado a una maquina abstracta. Por lo tanto, los algoritmos son independientes de los lenguajes de programación y de las maquinas en las que se lo ejecutara. Está constituido por un conjunto de acciones. Una acción es un hecho o acontecimiento que sucede en un periodo de tiempo finito, es llevado a cabo por un ejecutante y tiene un objetivo. La unión de varias acciones organizadas que se ejecutan en un tiempo finito se denomina proceso. Tanto los procesos como las acciones son componentes de los algoritmos.

3 a. Características de los algoritmos. Todo algoritmo debe cumplir con tres características: Debe ser preciso. No debe existir acción alguna que presente ambigüedades en cuanto a su estado previo y su estado posterior. Debe estar definido. Si todas sus acciones son precisas y se sigue dos veces el mismo algoritmo con los mismos datos, se debe obtener el mismo resultado cada vez. Debe ser finito. Los resultados de la ejecución de un algoritmo se deben obtener en un tiempo finito. Todo algoritmo debe tener un inicio y un fin. b. Diseño de algoritmos. En primer término, es necesario definir y analizar el problema a resolver. Una buena comprensión del problema, mas la descripción detallada de entradas (datos necesarios) y salidas requerida (datos requeridos del proceso) son los requisitos más importantes para hallar una solución del problema. Los datos proporcionados al algoritmo constituyen su entrada y los datos producidos por el su salida. Una buena estrategia para resolver problemas complejos es descomponer al problema en varios problemas menores más fáciles de solucionar. La descomposición del problema en otros más simples y así sucesivamente hasta hallar una solución a ellos, esto se denomina diseño descendente (top-down design). Las principales ventajas del diseño descendente son: El problema se comprende más fácilmente al dividirse en partes mas simples denominadas módulos, Las modificaciones en módulos son mas fáciles; La comprobación del problema se puede verificar fácilmente. c. Representación e algoritmos. La elección depende del uso futuro, del objetivo y la experiencia de quien lo escriba. Entre las alternativas se pueden encontrar: Diagrama de flujo; Diagrama N-S (Nassi-Scheiderman); Lenguaje natural humano; Pseudocódigo; Formulas; Lenguajes de programación.

4 3. Lenguajes de programación. Un lenguaje es un sistema de comunicación compuesto por un vocabulario y una gramática. Todo lenguaje está compuesto por un conjunto de símbolos y un conjunto de reglas que indican cómo ha de utilizarse el conjunto de símbolos (sintaxis) para dar un significado (semántico). Los lenguajes de programación respetan este concepto. Un lenguaje de programación, es un conjunto de instrucciones y símbolos definido por reglas sintácticas y semánticas, para la escritura de programas de computadoras. Existen tres tipos de lenguajes de programación: Lenguaje de maquina: Lenguaje cuyas instrucciones son "entendibles" directamente por la maquina. Para que la computadora entienda nuestras instrucciones debe usarse un lenguaje específico conocido como código máquina, el cual la máquina comprende fácilmente, pero que lo hace excesivamente complicado para las personas. De hecho sólo consiste en cadenas extensas de números 0 y 1. Sus instrucciones y símbolos son secuencias de 0 y 1 (lenguaje binario). Por cada instrucción que puede ejecutar la maquina, existe una cadena binaria que la representa. Cada instrucción almacenada en memoria hace referencia a una dirección de memoria, una operación ejecutable por el procesador y la dirección de memoria donde se encuentran los datos con los cuales ha de hacerse la operación. Son lenguajes que dependen del hardware de la maquina, es decir, dos maquinas distintas tienen lenguajes de maquina distintos. Lenguaje de bajo nivel: el lenguaje de bajo nivel por excelencia es el Assembler. Un programa escrito en este lenguaje requiere un proceso de traducción a su equivalente el lenguaje de bajo nivel. Al igual que los lenguajes de bajo nivel, dependen de la maquina particular. Esto significa que, un programa escrito en Assembler solo podrá ejecutarse en la máquina para la cual se escribió el programa. Cada tipo de maquina tiene su propio lenguaje Assembler. Lenguaje de alto nivel: Son los lenguajes que se utilizan en la actualidad. Están diseñados para que sean interpretados por las personas. En algunos aspectos, se asemejan al habla natural. Un programa escrito en un lenguaje de alto nivel requiere de un proceso de traducción al lenguaje de bajo nivel, ya que estos programas n son interpretados por las maquinas. A los programas de alto nivel se los llama programa fuente. Tiene la ventaja de ser más simples de aprender y utilizar por los programadores y no dependen de una maquina particular. esta ultima característica permite que un programa escrito en lenguaje de alto nivel en una maquina particular se pueda transportar a maquinas de características distintas de aquellas para la cual se escribió originalmente. Son ejemplos de estos lenguajes el BASIC, Cobol, Fortran, Pascal, C.

5 a. Programas traductores. Son programas cuyo objetivo es traducir programas escritos en lenguaje de alto nivel a su equivalente en lenguaje maquina. Existen dos tipos de traductores: intérpretes y compiladores. Un intérprete es un traductor que toma un programa fuente, lo traduce a lenguaje maquina línea a línea y a continuación lo ejecuta. No deja almacenado el resultado de la traducción. En la actualidad prácticamente no se utiliza. Un compilador es un traductor que toma un programa fuente, lo traduce y genera un equivalente en lenguaje de maquina (programa objeto). b. Concepto de programa. Un programa de computadora es un conjunto de instrucciones para realizar una tarea en una maquina particular. En esencia, un programa es la transcripción de un algoritmo en un lenguaje de programación para ser ejecutado en una maquina particular. A diferencia de los algoritmos, los programas se escriben en términos de un lenguaje particular para una maquina particular. Constituyen la solución informática de un problema.