Lenguaje de Diseño. Primera Parte. Segundo Cuatrimestre 2017

Transcripción

1 Primera Parte Fund. de la Informática Int. a la Programación Int. a la Computación Resolución de Problemas y Algoritmos Segundo Cuatrimestre

2 Etapas en el proceso de resolver un problema: 1- Comprender el problema: 4 Descomposición del problema. 2- Concebir un plan: Definir una abstracción 3- Ejecutar el plan: 4 Comprobar cada uno de los pasos. 4 Énfasis en la habilidad de ejecutar el plan trazado y no en realizar los cálculos en sí. 4 Determinar un algoritmo. 4 Codificar ese algoritmo. Timba 4- Visión Retrospectiva: perfeccionar la solución 4 Ejecutar el algoritmo bosquejado. 4 Corregir (depurar) el algoritmo. 2

3 No obstante: El algoritmo expresado en el lenguaje del problema NO es comprensible para la entidad procesadora (COMPUTADORA). Deben traducirse las acciones a un conjunto de instrucciones elementales entendibles por dicha entidad procesador (CODIFICAR). CODIFICAR las acciones en el lenguaje que entiende la computadora. Acción de codificar = PROGRAMACIÓN. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN. Inconvenientes: 4 Complejo. 4 Alto nivel de detalle. 4 Específico. 3

4 Proceso de resolución de un problema: Se redefine: Algoritmo Lenguaje del Problema Codificación Lenguaje de Programación Algoritmo Objetivo: 4 Complementar el proceso de resolución. 4 Ofrecer una visión global del proceso. 4 Independizarse de cualquier procesador especifico. 4 Simplificar la tarea de codificación. Lenguaje del Problema Codificación Lenguaje de Programación 4

5 vs Lenguaje de Programación El objetivo fundamental de un lenguaje de diseño es ser comprensible para las personas que van a interpretar los algoritmos escritos en él. El fin último de un lenguaje de programación es ser comprensible por la computadora que va a ejecutar el programa. Lo primero a considerar en el proceso de resolución de problemas es la formalización de su ambiente. Donde se definen un conjunto de reglas que permitirán describir, con precisión y sin ambigüedad, los objetos del universo de un problema. 5

6 Variable Atributos Funcionalidad Nombre Tipo de Datos Almacena un dato temporalmente Es posible cambiar su contenido durante el ciclo de vida de un proceso Una constante es un objeto cuyo valor no puede cambiar Por ejemplo t 3 al objeto NUMERO lo inicializo con el valor 1 6

7 Tipos de datos primitivos El tipo entero, consiste de un conjunto finito de valores de los números enteros. La cardinalidad de este conjunto es la del conjunto de los enteros. El tipo real, consiste de un conjunto finito de valores de los números reales. La cardinalidad de este conjunto es la del conjunto de los reales. El tipo lógico, también llamado tipo booleano, es el conjunto de los valores de verdad: VERDADERO y FALSO. El tipo caracter es el conjunto finito y ordenado de caracteres que el procesador puede reconocer. 7

8 Tipos de datos primitivos El tipo caracter es el conjunto finito y ordenado de caracteres que el procesador puede reconocer. ² las letras mayúsculas del abecedario. ² las letras minúsculas del abecedario. ² los dígitos decimales del ² el caracter de espacio blanco, caracteres especiales tales como: *, +, -, _, /, (, ),,,, $, ^, %, $, <,>,,. 8

9 Variables Toda variable debe definirse indicando el tipo de valores que la misma puede tomar. <nombre de varible> [, <nombre de variable>]* : <tipo> Por ejemplo t 1 definir el objeto NUMERO del tipo entero NUMERO : entero 9

10 Variables Toda variable debe definirse indicando el tipo de valores que la misma puede tomar. <nombre de varible> [, <nombre de variable>]* : <tipo> Por ejemplo t 1 definir los objetos NUMERO, POTENCIA del tipo entero NUMERO, POTENCIA: entero 10

11 Un procesador debe ser capaz de manipular los objetos del ambiente de un algoritmo. Debe poder realizar cálculos Expresan con EXPRESIONES 11

12 Expresiones Tipos: Aritméticas. Lógicas. Relacionales. Las expresiones están conformadas por Operandos y Operadores. Expresiones Aritméticas: Operador Significado + suma - resta * producto / división potencia // resto 12

13 Expresiones Aritméticas Orden de evaluación (precedencia) : Orden de precedencia Operadores Significado 1 potenciación (se aplica de derecha a izquierda) 2 *, /, // Multiplicación, división y resto (se aplican de izquierda a derecha) 3 +, - suma y resta (se aplican de izquierda a derecha) Ejemplo 1: * * 5 * *

14 Expresiones Aritméticas Orden de evaluación (precedencia) : Orden de precedencia Operadores Significado 1 potenciación (se aplica de derecha a izquierda) 2 *, /, // Multiplicación, división y resto (se aplican de izquierda a derecha) 3 +, - suma y resta (se aplican de izquierda a derecha) 14

15 Sentencia de Asignación Por ejemplo t 31 - dar a AGREGO el valor 1 Asignación Aritmética: <nombre de varible> <valor constante> AGREGO 1 La acción AGREGO 1 significa asignar a la variable de nombre AGREGO, el valor 1. 15

16 Sentencia de Asignación Por ejemplo A B La acción A B significa dar a la variable de nombre A, el valor de la variable B. 6 A 7 B 7 A 7 B 16

17 Sentencia de Asignación Por ejemplo SUM * (-7.2) E La acción SUM E, siendo E una expresión, significa dar a la variable de nombre A, el resultado de la evaluación de la expresión E * (-7.2) = SUM 17

18 Sentencia de Asignación Por ejemplo A A + X La acción A A + X, siendo X un valor constante, significa incrementar en X el valor de A y guardarlo en la variable A. 5.6 A X= A 18

19 Ejemplo Enunciado: dados dos números enteros positivos, digamos m y n, encontrar el algoritmo que determine la potencia n-ésima de m. Con n > 1. Procesador: computadora. Acciones primitivas: 4 Dar un valor a un objeto. 4 Calcular la suma de dos números. 4 Calcular el producto de dos números. 4 conjunto repetitivo de acciones expresado: Mientras <condición> Hacer <acciones-primitivas> Repetir. 19

20 Variables Análisis del problema: Si se tiene que m representa el valor 4 y n representa el valor 3, entonces se calcula: 4 3 = 4 x 4 x 4 = 64. Si se tiene que m representa el valor 2 y n representa el valor 6, entonces se calcula: 2 6 = 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 64. Generalizando m n = m x m x x m 20

21 Variables Si m n = m x m x x m m n = (m n-1 x m) (m n-2 x m) (m n-3 x m) (m 2 x m) (m x m) n veces se repite m Cuantas veces se realizó la operación? Cada operación es igual a la anterior?

22 Variables Realizar: = 8 x 8 x 8 3 índice de la potencia 2 Número de veces que se realizó la multiplicación 8 8 x x Número a multiplicar (base de la potencia) Cálculo previo a ser reutilizado 22

23 Determinación de las variables que contienen información necesaria: 1- objeto conteniendo el entero positivo al cual se le calcula la potencia (base de la potencia). 2- objeto conteniendo el entero positivo que indica la potencia (exponente de la potencia). 3- objeto que determine cuantas multiplicaciones se deben realizar. 4- objeto que mantenga los cálculos previos para poder realizar los nuevos cálculos. Variables Ambiente: 4 variables 23

24 Algoritmo: (Solución en Lenguaje de Problemas) Variables Versión 1: t 1 - Determinar nombres y tipos de las variables. t 2 - Dar valores iniciales a las variables. t 3 - Contando desde 1, multiplico el entero por la potencia anterior, tantas veces como lo indica el índice de la potencia. Versión 2: t 1 - Determinar nombres y tipos de las variables. t 2 - Dar valores iniciales a las variables. t 31 - Comenzar con el entero 1. t 32 - Para todo entero positivo menor que el valor indicado como índice, multiplicar el número dado por el resultado anterior. 24

25 Diagrama de Flujo C Determinar nombres y tipos a las variables. Dar valores iniciales a las variables. Comenzar con el entero 1. entero < índice pot. F V tomar el número y multiplicarlo por el resultado anterior.. Tomar un nuevo entero. F 25

26 Ejemplo Bosquejo del algoritmo (en lenguaje de problemas): NUMERO, POTENCIA, PREVIO, VECES: entero NUMERO m (el que se desee) POTENCIA n (mayor que 1) PREVIO m VECES 1 MIENTRAS el valor de VECES sea menor que el valor de POTENCIA HACER PREVIO NUMERO * PREVIO VECES VECES + 1 FINMIENTRAS 26

27 Expresiones Qué son las condiciones? Cómo ante ciertas situaciones de conflicto se toma una decisión? Expresiones Lógicas Expresiones Relacionales Expresiones Lógicas Operador Lógico Significado y (and) o (or) no (not) 27

28 Expresiones Lógicas Por ejemplo V E ü es una asignación lógica si: ü V, es una variable lógica. ü E, es una constante lógica (VERDADERO, FALSO), una variable lógica, una expresión relacional o una expresión lógica. 28

29 Expresiones Lógicas Ejemplo: Si A = VERDADERO, B = FALSO entonces la expresión A B ( B) da como resultado: A B ( B) V F V F Expresiones Relacionales VERDADERO Dada cualquier expresión expresada por medio de los operadores relacionales, su evaluación debe darme como resultado un valor de verdad Verdadero o Falso. 29

30 A >= 15 Predicado {Verdadero, Falso} 3 A Predicado A >= 15 A = 15 A < 15 Valor FALSO FALSO VERDADERO Combinaciones (Expresiones lógicas y Relacionales) Sean X, K y Z tres variables enteras cuyos valores son 1, 3 y 2 respectivamente, sean los predicados elementales p = X = 1, q = K < 2 y r = Z >= 5 Y sea el siguiente predicado compuesto: ( X = 1 K < 2 ) Z = 5 Entonces para conocer su valor de verdad se puede construir la tabla de verdad correspondiente: (p q) r 30

31 Expresiones Lógicas (X=1 K < 2) Z=5 Verdadero Falso Falso Verdadero Falso De ahora en más nos referiremos, cuando hablemos de predicados, a las CONDICIONES 31

32 Expresiones Lógicas Bosquejo del algoritmo (en lenguaje de problemas): NUMERO, POTENCIA, PREVIO, VECES: entero NUMERO m (el que se desee) POTENCIA n (mayor que 1) PREVIO m Inconveniente: Este algoritmo solamente calcula 8 3 VECES 1 MIENTRAS el valor de VECES sea menor que el valor de POTENCIA HACER PREVIO NUMERO * PREVIO VECES VECES + 1 REPETIR 32

33 Expresiones Lógicas Bosquejo del algoritmo en lenguaje de diseño: NUMERO, POTENCIA, PREVIO, VECES: entero NUMERO 8 POTENCIA 3 PREVIO 8 VECES 1 MIENTRAS VECES < POTENCIA HACER PREVIO NUMERO * PREVIO VECES VECES + 1 FINMIENTRAS Inconveniente: Este algoritmo solamente calcula

34 Entrada/Salida Entrada/Salida de Datos/ Información Lectura, es toda acción que permite la entrada de uno o más valores del ambiente a través de un dispositivo. Una lectura es una asignación, en el sentido que toma valores del medio externo y lo asigna a las variables del ambiente. La operación de lectura es una acción primitiva. LEER <nombre de la variable> LEER V Llamaremos escritura a la acción primitiva que permite la salida de valores del ambiente a través de un dispositivo. Esta acción toma uno o más valores del ambiente y lo comunica al medio externo. ESCRIBIR <nombre de la variable> ESCRIBIR V 34

35 Por Ejemplo ALGORITMO Potencia n de m COMENZAR NUMERO, POTENCIA, PREVIO, VECES: entero LEER NUMERO LEER POTENCIA PREVIO VECES 1 NUMERO MIENTRAS VECES < POTENCIA HACER PREVIO VECES VECES + 1 FINMIENTRAS ESCRIBIR PREVIO FIN NUMERO * PREVIO 35

36 Estructuras de Control Secuencial Condicional Es determinado por el orden en que se definen las sentencias: una debajo de la otra. Repetición o Iteración 36

37 Estructuras de Control: Condicional tarea i F condición V tarea j SI <condición> ENTONCES <alternativa verdadera> SINO <alternativa falsa> FINSI 37

38 Estructuras de Control: Condicional F condición V tarea j SI <condición> ENTONCES <alternativa verdadera> FINSI 38

39 Estructura de Control Estructuras de Control: Repetición Cond? F tarea i V MIENTRAS <condicion> HACER <secuencia de acciones> FINMIENTRAS 39

40 Repetición Por ejemplo ALGORITMO Potencia n de m COMENZAR NUMERO, POTENCIA, PREVIO, VECES: entero LEER NUMERO LEER POTENCIA PREVIO VECES 2 NUMERO MIENTRAS VECES <= POTENCIA HACER PREVIO VECES VECES + 1 FINMIENTRAS ESCRIBIR PREVIO FIN NUMERO * PREVIO 40

41 Repetición Estructuras de Control: Repetición Cond? F V tarea i PARA <nombre de vble> DESDE Vi HASTA V f CONPASO P HACER <secuencia de acciones> FINPARA Donde: Vi es el valor inicial que recibe <nombre de vble> Vf es el valor final que tomará <nombre de vble> P es el valor de incremento/decremento 41

42 Para paso P positivo V Vi MIENTRAS V <= Vf HACER <secuencia de acciones> Para paso P negativo V Vi MIENTRAS V >= Vf HACER <secuencia de acciones> V V + P V V - P REPETIR REPETIR ALGORITMO Potencia n de m COMENZAR NUMERO, POTENCIA, PREVIO, VECES: entero LEER NUMERO LEER POTENCIA PREVIO NUMERO PARA VECES DESDE 2 HASTA POTENCIA CONPASO 1 HACER PREVIO FINPARA ESCRIBIR PREVIO FIN NUMERO * PREVIO 42

43 Ejercicio: es un algoritmo? es correcto el algoritmo? ALGORITMO Ejercicio X 10 Y 1 MIENTRAS X <> 10 Y <> 10 HACER ESCRIBIR Ingrese un numero AA LEER AA ESCRIBIR Ingrese un numero BB LEER BB SI AA = BB ENTONCES CC FALSO FINSI Y Y + 1 X X + 2 FINMIENTRAS ESCRIBIR X, Y FIN 43

44 ALGORITMO Ejercicio COMENZAR X: entero Y: entero AA, BB: entero CC: logico X 10 Y 1 MIENTRAS X <> 10 Y <> 10 HACER ESCRIBIR Ingrese un numero AA LEER AA ESCRIBIR Ingrese un numero BB LEER BB SI AA = BB ENTONCES CC FALSO FINSI Y Y + 1 X X + 2 FINMIENTRAS ESCRIBIR X, Y FIN Corresponde cambiar la condición 44