Horas teoricas-horas practicas-creditos




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INSTITUTO TECNOLOGICO

de tuxtepec



APUNTES

NOMBRE DE LA ASIGNATURA
DISEÑO ESTRUCTURADO DE ALGORITMOS

CARRERA
LICENCIATURA EN INFORMATICA

CLAVE DE LA ASIGNATURA
IFB-9302

HORAS TEORICAS-HORAS PRACTICAS-CREDITOS
4-0-8

PERIODO DE ELABORACION
AGOSTO / 97 - FEBRERO / 98

ELABORO
LIC. MA. DE LOURDES HERNANDEZ MARTINEZ


INDICE DE CONTENIDO
INTRODUCCION..................................................................................................................1

CAPITULO I. CONCEPTOS BÁSICOS Y METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS POR MEDIO DE COMPUTADORAS..................................2

1.1 Introducción...............................................................................................3

  • De los problemas a los programas................................................................3

  • Breves practicas de programación................................................................3

1.2 Definición de lenguaje...............................................................................5

1.3 Definición de algoritmo.............................................................................6

1.4 Algoritmos cotidianos................................................................................6

1.5 Definición de lenguajes algoritmicos........................................................6

1.6 Metodología para la solución de problemas por medio de computadora..6 1.7 Definición del problema............................................................................6

1.8 Análisis del problema................................................................................6

1.9 Diseño del algoritmo.................................................................................7

1.10 Codificación.............................................................................................7

1.11 Prueba y depuración................................................................................7

1.12 Documentación........................................................................................7

1.13 Mantenimiento.........................................................................................8

CAPITULO II.ENTIDADES PRIMITIVAS PARA EL DESARROLLO DE

ALGORITMOS..............................................................................................9

2.1 Tipos de datos..........................................................................................10

2.2 Expresiones..............................................................................................10

2.3 Operadores y operandos..........................................................................11 2.4 Identificadores como localidades de memoria........................................15

CAPITULO III. TÉCNICAS DE DISEÑO..........................................................................17

3.1 Top down.................................................................................................18

3.2 Bottom up................................................................................................18


CAPITULO IV. TÉCNICAS PARA LA FORMULACIÓN DE ALGORITMOS..............19
4.1 Diagrama de flujo....................................................................................20

4.2 Pseudocodigo...........................................................................................21

4.3 Diagrama estructurado (nassi-schneiderman).........................................22
CAPITULO V. ESTRUCTURAS ALGORITMICAS......................................................23

5.1 Secuenciales.............................................................................................24

- Asignación..............................................................................................24

- Entrada.................................................................................................. 24

- Salida......................................................................................................24

5.2 Condicionales..........................................................................................25

- Simples..................................................................................................25

- Múltiples................................................................................................25

5.3 Repetición fila condicional......................................................................39


CAPITULO VI. ARREGLOS...............................................................................................51

6.1 Vectores...................................................................................................52

6.2 Matrices...................................................................................................54

6.3 Manejo de cadenas de caracteres.............................................................54

CAPITULO VII. MANEJO DE MÓDULOS.......................................................................57
7.1 Definición................................................................................................58

7.2 Función....................................................................................................58

7.3 Manipulación...........................................................................................59

APENDICE...........................................................................................................................60
BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................. 62

INTRODUCCION

El desarrollo de algoritmos es un tema fundamental en el diseño de programas por lo cual el alumno debe tener buenas bases que le sirvan para poder desarrollar de manera fácil y rápida sus programas.

Estos apuntes servirán de apoyo al catedrático del Instituto Tecnológico de Tuxtepec, en su labor cotidiana de enseñanza y al estudiante le facilitará desarrollar su capacidad analítica y creadora, para de esta manera mejorar su destreza en la elaboración de algoritmos que sirven como base para la codificación de los diferentes programas que tendrá que desarrollar a lo largo de su carrera.

CAPITULO I.

CONCEPTOS BÁSICOS Y METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS POR MEDIO DE COMPUTADORAS.

1.1 Introducción

  • De los problemas a los programas

  • Breves practicas de programación

1.2 Definición de lenguaje

1.3 Definición de algoritmo

1.4 Algoritmos cotidianos

1.5 Definición de lenguajes algoritmicos

1.6 Metodología para la solución de problemas por medio de computadora 1.7 Definición del problema

1.8 Análisis del problema

1.9 Diseño del algoritmo

1.10 Codificación

1.11 Prueba y depuración

1.12 Documentación

1.13 Mantenimiento

OBJETIVO EDUCACIONAL:
El alumno:


  • Conocerá la terminología relacionada con los algoritmos; así como la importancia de aplicar técnicas adecuadas de programación.

  • Conocerá la metodología en cada una de sus etapas .



1.1 Introducción
La computadora no solamente es una maquina que puede realizar procesos para darnos resultados, sin que tengamos la noción exacta de las operaciones que realiza para llegar a esos resultados. Con la computadora además de lo anterior también podemos diseñar soluciones a la medida, de problemas específicos que se nos presenten. Mas aun, si estos involucran operaciones matemáticas complejas y/o repetitivas, o requieren del manejo de un volumen muy grande de datos.

El diseño de soluciones a la medida de nuestros problemas, requiere como en otras disciplinas una metodología que nos enseñe de manera gradual, la forma de llegar a estas soluciones.

A las soluciones creadas por computadora se les conoce como programas y no son mas que una serie de operaciones que realiza la computadora para llegar a un resultado, con un grupo de datos específicos. Lo anterior nos lleva al razonamiento de que un programa nos sirve para solucionar un problema especifico.

Para poder realizar programas, además de conocer la metodología mencionada, también debemos de conocer, de manera especifica las funciones que puede realizar la computadora y las formas en que se pueden manejar los elementos que hay en la misma.

Computadora: Es un dispositivo electrónico utilizado para procesar información y obtener resultados. Los datos y la información se pueden introducir en la computadora como entrada (input) y a continuación se procesan para producir una salida (output).
Proceso de información en la computadora




Datos de Proceso Datos de

entrada salida

Programa: Es el conjunto de instrucciones escritas de algún lenguaje de programación y que ejecutadas secuencialmente resuelven un problema especifico.
Organización física de una computadora


CPU

Unida de Unidad

Dispositivos de Control Arit.-Log. Dispositivos de Entrada Salida

Memoria
Dispositivos de Entrada: Como su nombre lo indica, sirven para introducir datos (información) en la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Ejemplos: teclado , scanners (digitalizadores de rastreo), mouse (ratón), trackball (bola de ratón estacionario), joystick (palancas de juego), lápiz óptico.

Dispositivos de Salida: Regresan los datos procesados que sirven de información al usuario. Ejemplo: monitor, impresora.

La Unidad Central de Procesamiento (C.P.U) se divide en dos:

  • Unidad de control

  • Unidad Aritmético - Lógica



Unidad de Control: Coordina las actividades de la computadora y determina que operaciones se deben realizar y en que orden; así mismo controla todo el proceso de la computadora.

Unidad Aritmético - Lógica: Realiza operaciones aritméticas y lógicas, tales como suma, resta, multiplicación, división y comparaciones.

La Memoria de la computadora se divide en dos:

  • Memoria Central o Interna

  • Memoria Auxiliar o Externa



Memoria Central (interna): La CPU utiliza la memoria de la computadora para guardar información mientras trabaja con ella; mientras esta información permanezca en memoria, la computadora puede tener acceso a ella en forma directa. Esta memoria construida internamente se llama memoria de acceso aleatorio (RAM).
La memoria interna consta de dos áreas de memoria:

La memoria RAM (Randon Access Memory): Recibe el nombre de memoria principal o memoria del usuario, en ella se almacena información solo mientras la computadora esta encendida. Cuando se apaga o arranca nuevamente la computadora, la información se pierde, por lo que se dice que la memoria RAM es una memoria volátil.
La memoria ROM (Read Only Memory): Es una memoria estática que no puede cambiar, la computadora puede leer los datos almacenados en la memoria ROM, pero no se pueden introducir datos en ella, o cambiar los datos que ahí se encuentran; por lo que se dice que esta memoria es de solo lectura. Los datos de la memoria ROM están grabados en forma permanente y son introducidos por el fabricante de la computadora.

Memoria Auxiliar (Externa): Es donde se almacenan todos los programas o datos que el usuario desee. Los dispositivos de almacenamiento o memorias auxiliares (externas o secundarias) mas comúnmente utilizados son: cintas magnéticas y discos magnéticos.

1.2 Definición de Lenguaje
Lenguaje: Es una serie de símbolos que sirven para transmitir uno o mas mensajes (ideas) entre dos entidades diferentes. A la transmisión de mensajes se le conoce comúnmente como comunicación.
La comunicación es un proceso complejo que requiere una serie de reglas simples, pero indispensables para poderse llevar a cabo. Las dos principales son las siguientes:

  • Los mensajes deben correr en un sentido a la vez.

  • Debe forzosamente existir 4 elementos: Emisor, Receptor, Medio de Comunicación y Mensaje.



Lenguajes de Programación

Es un conjunto de símbolos, caracteres y reglas (programas) que le permiten a las personas comunicarse con la computadora.

Los lenguajes de programación tienen un conjunto de instrucciones que nos permiten realizar operaciones de entrada/salida, calculo, manipulación de textos, lógica/comparación y almacenamiento/recuperación.

Los lenguajes de programación se clasifican en:

  • Lenguaje Maquina: Son aquellos cuyas instrucciones son directamente entendibles por la computadora y no necesitan traducción posterior para que la CPU pueda comprender y ejecutar el programa. Las instrucciones en lenguaje maquina se expresan en términos de la unidad de memoria mas pequeña el bit (dígito binario 0 o 1).




  • Lenguaje de Bajo Nivel (Ensamblador): En este lenguaje las instrucciones se escriben en códigos alfabéticos conocidos como mnemotécnicos para las operaciones y direcciones simbólicas.




  • Lenguaje de Alto Nivel: Los lenguajes de programación de alto nivel (BASIC, pascal, cobol, frotran, etc.) son aquellos en los que las instrucciones o sentencias a la computadora son escritas con palabras similares a los lenguajes humanos (en general en ingles), lo que facilita la escritura y comprensión del programa.



    1. Definición de Algoritmo


La palabra algoritmo se deriva de la traducción al latín de la palabra árabe alkhowarizmi, nombre de un matemático y astrónomo árabe que escribió un tratado sobre manipulación de números y ecuaciones en el siglo IX.

Un algoritmo es una serie de pasos organizados que describe el proceso que se debe seguir, para dar solución a un problema especifico.

1.4 Tipos de Algoritmos


  • Cualitativos: Son aquellos en los que se describen los pasos utilizando palabras.

  • Cuantitativos: Son aquellos en los que se utilizan cálculos numéricos para definir los pasos del proceso.



1.5 Lenguajes Algoritmicos
Es una serie de símbolos y reglas que se utilizan para describir de manera explícita un proceso.

Tipos de Lenguajes Algoritmicos


  • Gráficos: Es la representación gráfica de las operaciones que realiza un algoritmo (diagrama de flujo).

  • No Gráficos: Representa en forma descriptiva las operaciones que debe realizar un algoritmo (pseudocodigo).


1.6 Metodología para la solución de problemas por medio de computadora

1.7 Definición del Problema
Esta fase está dada por el enunciado del problema, el cual requiere una definición clara y precisa. Es importante que se conozca lo que se desea que realice la computadora; mientras esto no se conozca del todo no tiene mucho caso continuar con la siguiente etapa.



    1. Análisis del Problema


Una vez que se ha comprendido lo que se desea de la computadora, es necesario definir:

Los datos de entrada.

Cual es la información que se desea producir (salida)

Los métodos y fórmulas que se necesitan para procesar los datos.
Una recomendación muy practica es el que nos pongamos en el lugar de la computadora y analicemos que es lo que necesitamos que nos ordenen y en que secuencia para producir los resultados esperados.



    1. Diseño del Algoritmo


Las características de un buen algoritmo son:

Debe tener un punto particular de inicio.

Debe ser definido, no debe permitir dobles interpretaciones.

Debe ser general, es decir, soportar la mayoría de las variantes que se puedan presentar en la definición del problema.

Debe ser finito en tamaño y tiempo de ejecución.

1.10 Codificación
La codificación es la operación de escribir la solución del problema (de acuerdo a la lógica del diagrama de flujo o pseudocodigo), en una serie de instrucciones detalladas, en un código reconocible por la computadora, la serie de instrucciones detalladas se le conoce como código fuente, el cual se escribe en un lenguaje de programación o lenguaje de alto nivel.

1.11 Prueba y Depuración
Los errores humanos dentro de la programación de computadoras son muchos y aumentan considerablemente con la complejidad del problema. El proceso de identificar y eliminar errores, para dar paso a una solución sin errores se le llama depuración.
La depuración o prueba resulta una tarea tan creativa como el mismo desarrollo de la solución, por ello se debe considerar con el mismo interés y entusiasmo.

Resulta conveniente observar los siguientes principios al realizar una depuración, ya que de este trabajo depende el éxito de nuestra solución.

1.12 Documentación
Es la guía o comunicación escrita es sus variadas formas, ya sea en enunciados, procedimientos, dibujos o diagramas.

A menudo un programa escrito por una persona, es usado por otra. Por ello la documentación sirve para ayudar a comprender o usar un programa o para facilitar futuras modificaciones (mantenimiento).


La documentación se divide en tres partes:
Documentación Interna

Documentación Externa

Manual del Usuario


  • Documentación Interna: Son los comentarios o mensaje que se añaden al código fuente para hacer mas claro el entendimiento de un proceso.




  • Documentación Externa: Se define en un documento escrito los siguientes puntos:

Descripción del Problema

Nombre del Autor

Algoritmo (diagrama de flujo o pseudocodigo)

Diccionario de Datos

Código Fuente (programa)


  • Manual del Usuario: Describe paso a paso la manera como funciona el programa, con el fin de que el usuario obtenga el resultado deseado.



1.13 Mantenimiento
Se lleva acabo después de terminado el programa, cuando se detecta que es necesario hacer algún cambio, ajuste o complementación al programa para que siga trabajando de manera correcta. Para poder realizar este trabajo se requiere que el programa este correctamente documentado.


CAPITULO II.

ENTIDADES PRIMITIVAS PARA EL DESARROLLO DE

ALGORITMOS


2.1 Tipos de datos

2.2 Expresiones

2.3 Operadores y operandos

2.4 Identificadores como localidades de memoria

OBJETIVO EDUCACIONAL:
El alumno:


  • Conocerá las reglas para cambiar formulas matemáticas a expresiones validas para la computadora, además de diferenciar constantes e identificadores y tipos de datos simples.



2.1 Tipos De Datos
Todos los datos tienen un tipo asociado con ellos. Un dato puede ser un simple carácter, tal como ‘b’, un valor entero tal como 35. El tipo de dato determina la naturaleza del conjunto de valores que puede tomar una variable.



Numéricos

Simples Lógicos

Alfanuméricos (string)

Tipos de

datos Arreglos (Vectores, Matrices)

Estructurados Registros

(Def. por el Archivos

usuario) Apuntadores

Tipos de Datos Simples


  • Datos Numéricos: Permiten representar valores escalares de forma numérica, esto incluye a los números enteros y los reales. Este tipo de datos permiten realizar operaciones aritméticas comunes.




  • Datos Lógicos: Son aquellos que solo pueden tener dos valores (cierto o falso) ya que representan el resultado de una comparación entre otros datos (numéricos o alfanuméricos).




  • Datos Alfanuméricos (String): Es una secuencia de caracteres alfanuméricos que permiten representar valores identificables de forma descriptiva, esto incluye nombres de personas, direcciones, etc. Es posible representar números como alfanuméricos, pero estos pierden su propiedad matemática, es decir no es posible hacer operaciones con ellos. Este tipo de datos se representan encerrados entre comillas.



Ejemplo:

“Instituto Tecnológico de Tuxtepec”

“1997”

2.2 Expresiones
Las expresiones son combinaciones de constantes, variables, símbolos de operación, paréntesis y nombres de funciones especiales. Por ejemplo:
a+(b + 3)/c
Cada expresión toma un valor que se determina tomando los valores de las variables y constantes implicadas y la ejecución de las operaciones indicadas.

Una expresión consta de operadores y operandos. Según sea el tipo de datos que manipulan, se clasifican las expresiones en:


  • Aritméticas

  • Relaciónales

  • Lógicas



2.3 Operadores y Operandos


  • Operadores: Son elementos que relacionan de forma diferente, los valores de una o mas variables y/o constantes. Es decir, los operadores nos permiten manipular valores.





Aritméticos

Tipos de Operadores Relaciónales

Lógicos


  • Operadores Aritméticos: Los operadores aritméticos permiten la realización de operaciones matemáticas con los valores (variables y constantes).

Los operadores aritméticos pueden ser utilizados con tipos de datos enteros o reales. Si ambos son enteros, el resultado es entero; si alguno de ellos es real, el resultado es real.
Operando (Operador) Operando



Valor

(constante o variable)

Operadores Aritméticos

+ Suma

- Resta

* Multiplicación

/ División

Mod Modulo (residuo de la división entera)

Ejemplos:

Expresión Resultado

7 / 2 3.5

12 mod 7 5

4 + 2 * 5 14

Prioridad de los Operadores Aritméticos


  • Todas las expresiones entre paréntesis se evalúan primero. Las expresiones con paréntesis anidados se evalúan de dentro a fuera, el paréntesis mas interno se evalúa primero.

  • Dentro de una misma expresión los operadores se evalúan en el siguiente orden.


1.- ^ Exponenciación

2.- *, /, mod Multiplicación, división, modulo.

3.- +, - Suma y resta.


  • Los operadores en una misma expresión con igual nivel de prioridad se evalúan de izquierda a derecha.


Ejemplos:

4 + 2 * 5 = 14

23 * 2 / 5 = 9.2 46 / 5 = 9.2

3 + 5 * (10 - (2 + 4)) = 23 3 + 5 * (10 - 6) = 3 + 5 * 4 = 3 + 20 = 23

3.5 + 5.09 - 14.0 / 40 = 5.09 3.5 + 5.09 - 3.5 = 8.59 - 3.5 = 5.09

2.1 * (1.5 + 3.0 * 4.1) = 28.98 2.1 * (1.5 + 12.3) = 2.1 * 13.8 = 28.98


  • Operadores Relaciónales:




  • Se utilizan para establecer una relación entre dos valores.

  • Compara estos valores entre si y esta comparación produce un resultado de certeza o falsedad (verdadero o falso).

  • Los operadores relaciónales comparan valores del mismo tipo (numéricos o cadenas)

  • Tienen el mismo nivel de prioridad en su evaluación.

  • Los operadores relaciónales tiene menor prioridad que los aritméticos.


Operadores Relaciónales

> Mayor que

< Menor que

> = Mayor o igual que

< = Menor o igual que

< > Diferente

= Igual


Ejemplos:

Si a = 10 b = 20 c = 30
a + b > c Falso

a - b < c Verdadero

a - b = c Falso

a * b < > c Verdadero
Ejemplos no lógicos:

a < b < c

10 < 20 < 30

T < 30 (no es lógico porque tiene diferentes operandos)


  • Operadores Lógicos:




  • Estos operadores se utilizan para establecer relaciones entre valores lógicos.

  • Estos valores pueden ser resultado de una expresión relacional.


Operadores Lógicos

And Y

Or O

Not Negación


Operador And

Operando1 Operador Operando2 Resultado

T AND T T

T F F

F T F

F F F

Operador Or

Operando1 Operador Operando2 Resultado

T OR T T

T F T

F T T

F F F

Operador Not

Operando Resultado

T F

F T

Ejemplos:

(a < b) and (b < c)

(10<20) and (20<30)

T and T




T

Prioridad de los Operadores Lógicos

Not

And

Or

Prioridad de los Operadores en General

1.- ( )

2.- ^

3.- *, /, Mod, Not

4.- +, -, And

5.- >, <, > =, < =, < >, =, Or

Ejemplos:

a = 10 b = 12 c = 13 d =10
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