ALGORITMOS Conceptos Básicos
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ALGORITMOS YESTRUCTURAS DE DATOS
(ST–221)
Profesora: Ing. Irma Inga Serrano
2008-II
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas
Area de Sistemas Computación e Informática
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GENERALIDADES
DATOEs la representación simbólica de un hecho, atributo o característica de
una entidad.Ejm: nota de un alumno, nombre de un docente, color de un carro, etc.
INFORMACIONEs un dato útil.Ejm. El promedio final de un alumno para un curso, número de
aprobados en un examen, nombre de los primeros alumnos de cada especialidad por cada ciclo.
La información se obtiene mediante el procesamiento de los datos
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S
Procesador
Entrada Salida
Algoritmo
DATOS INFORMACION
Es realizado por el procesador el cual ejecuta un conjunto de
pasos previamente definidos (algoritmo)
El procesamiento de datos puede ser:
Manual
Mecanizada (uso de calculadora, sumadora, etc)
Automatizado (uso del computador)
PROCESAMIENTO DE DATOS
Operaciones que transforman datos en información
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PROCESAMIENTO DE DATOS AUTOMATIZADO
Entrada
DATOS
Salida
INFORMACION
Programa
Algoritmo
Procesador
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S Elementos del Computador
+
HARDWARE (elem.físicos)
SOFTWARE (programa)
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S HARDWARE (componentes físicos)
Unidades PeriféricasDe Entrada
Ejem.TecladoMouseEscaner, etc
UnidadesPeriféricasDe Salida
Ejm.ImpresoraMonitor,Parlantes, etc.
Unidades deAlmacenamiento.
Ejem. Disquete,Discos compactos,Discos duros, etc.
Unidad deControl
UnidadAritméticaY Lógica
Memoria PrincipalRAM y ROM
UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
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S
SOFTWARE (Conjunto de Programas)
TIPOS DE SOFTWARE:
- Sistemas operativosEjm. DOS, Windows, Linux, etc.
- Aplicaciones de uso generalEjm. Word, Excel, Power Point,
etc.
- Aplicaciones de uso específico
Ejm. sistema de notas, sistema de facturación,etc)
Programa 1 Programa 2
Programa 3
MEMORIA RAM
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SFASES PARA LA CONSTRUCCION DE UN PROGRAMA
SOLUCION DEL PROBLEMA
IMPLEMENTACIONEN LA
COMPUTADORA
Datos AlgoritmoPrograma
(Software)
Análisis del problema
Diseño del algoritmo
Verificación del algoritmoError de
lógicaOK
Codificación del algoritmo
(programa)
Ejecución del programa
Verificación del programa
Programa
Error
sintaxis
OK
Algoritmo
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ALGORITMO
Secuencia ordenada de pasos (acciones) para resolver un problema.
Se expresa en lenguaje natural
PROGRAMA
Es el algoritmo escrito en un lenguaje de programación para ser ejecutado por el computador.
Tipos de lenguajes de Programación:
Lenguaje de alto nivel: lenguaje similar al lenguaje natural. Son fáciles de escribir. Es el mas usado por los programadores.
Ejm. C++, Pascal, Basic, Prolog, Java, etc
Lenguaje de bajo nivel: lenguaje mnemotécnico.
Ejm. ADD M, N, P
Lenguaje de máquina: lenguaje binario (0 y 1) entendible directamente por el computador.
Ejm. 0110 1001 1010 1011
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TIPOS DE PROGRAMAS (según el Lenguaje de Programación)
PROGRAMA FUENTE (PF)
Programa escrito en lenguaje de alto o bajo nivel.
PROGRAMA OBJETO (PO):
Programa escrito en lenguaje de máquina. Es el que ejecuta el computador.
TRADUCTORES DE LENGUAJE
Programas que traducen programas fuente a lenguaje de máquina.
Programa Fuente
CompiladorProgramaObjeto
Programa Fuente Intérprete
Ejecución del Programa
Instrucción en leng.máq.
Ejecución de la Instrucción
Tipos de Traductores: Compiladores e Intérpretes
instrucción
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Tipos de Datos (reconocidos por el computador):
DATOS
BASICOS COMPUESTOS
Numéricos Caracter Lógico Estático Dinámico
-Arreglos -Registros -Archivos
-Listas -Arboles -Grafos
-Enteros -Reales
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DATOS SIMPLES O DATOS BASICOS
DATOS NUMERICOS
Enteros y Reales
El rango y precisión de los datos numéricos depende del lenguaje de programación que se utilice.
DATOS TIPO CARACTER
Conjunto de caracteres que el computador reconoce.
Se encuentran normalizados bajo el código ASCII o EBCDIC
Se tienen:
Caracteres alfabéticos: A - Z ; a - z
Caracteres numéricos: 0 - 9
Caracteres especiales: *, / , +, >, <, =, etc.
DATOS TIPO LOGICO
Conjunto formado por dos valores lógicos:
verdad, falso
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S Operaciones con los datos
OPERACIONES INTERVIENEN OPERADORES RESULTADO
ARITMETICAS Datos
Numéricos
Aritméticos
+, - , *, /,
resto, entero
Dato
Numérico
DE
COMPARACION
Datos del
mismo tipo
Relacionales
>, <, >=, <=, =
Dato
Lógico
LOGICAS Datos
lógicos
Lógicos
No, Y, O
Dato
lógico
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S
IMPORTANTE:
En operaciones aritméticas:
Muchos lenguajes cuentan con operadores adicionales a los
conocidos como los operadores para datos enteros:
entero (a/b): división entera de a/b
resto (a/b): resto de la división entera de a/b
Ejm. 10+ resto(5/3) Resultado: 12
En operaciones de Comparación:
En la comparación de datos tipo carácter se tiene:
‘0’<‘1’<‘2’<..<’9’<‘A’<‘B’<…<‘Z’<‘a’<‘b’<..<‘z’
En datos tipo lógico:
falso < verdad
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S Expresión de los datos
Un dato puede venir expresado como: constantes, variables, expresiones, funciones, etc.
CONSTANTE
Es un dato (de cualquier tipo) cuyo valor no cambia durante la ejecución del algoritmo o programa.
Tipos de constantes:
Literal: es un valor expresado en forma explícita.
Ejm. 3.1416
Simbólica: viene expresado bajo un nombre que guarda su valor
Ejm. Pi (Previamente se debe definir que Pi = 3.1416)
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VARIABLE
Es un objeto (porción de memoria) que almacena un dato
Para definir una variable es necesario:
- Darle un Nombre
- Indicar el tipo de dato que va almacenar
OJO: El valor de una variable puede cambiar
durante la ejecución del algoritmo.
Tipos de variables:
Entero: Ejm. nota, edad, examen,
Real: Ejm. promedio, sueldo, talla
Carácter: Ejm. sección, sexo,
Lógica: Ejm. Fin, encontrado, vale
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Operador de asignación
Se utiliza para almacenar un dato en una variable,
perdiéndose cualquier otro valor
previamente almacenado en ella.
Se representa con el símbolo
Ejem.
Nota 12.3
Nota Nota +2
12.3
Nota
Memoria RAM
14.3
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EXPRESIONES
Es una combinación de operandos y operadores
Tipos:
Expresiones aritméticas
Operando: constantes, variables y expres. numér.
Operadores: aritméticos
Resultado: numérico
Ejm. (EP + 2*EF + PP)/4
Expresiones lógicas
Operando: constantes, variables y expres. lógicas
Operadores: lógicos y relacionales
Resultado: lógico
Ejm. (PP>6.1 y PF>6.1)
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S FUNCIONES
Son programas predefinidas que:
- Tienen un nombre con el cual se les invoca y
- Aceptan datos y devuelven un resultado.
Generalmente los lenguajes de programación poseen funciones matemáticas, de cadenas y otros.
Ejm. En C++
Abs(X): devuelve el valor absoluto del número entero X
Sqrt(X): devuelve la raiz cuadrada del número X (X>=0)
Identificadores
Son los nombres que se le dan a las constantes simbólicas, variables, funciones y otros.
Constan de una cadena de caracteres que debe empezar con una letra.
Deben ser significativos sugiriendo lo que representa.
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ACUMULADOR
Es una variable cuyo valor aumenta o disminuye en una
cantidad variable cada vez que se produce un determinado
suceso o acción.
Debe ser inicializado
Ejm. Se desea acumular las notas de prácticas de un alumno
Sum 0 (el valor de sum es 0)
sum sum + 13 (el valor de sum es 13)
sum sum + 10 (el valor de sum es 23)
CONTADOR
Es un acumulador cuyo valor aumenta o disminuye en una
cantidad constante cada vez que se produce un determinado
suceso o acción.
Se usa para contar sucesos. Ejm. Contar número de aprobados
VARIABLES IMPORTANTES
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ALGORITMO
Secuencia ordenada de pasos o acciones o instrucciones que se debe ejecutar para realizar una tarea o para resolver un problema.
Es expresado en lenguaje natural utilizando herramientas estandarizadas.
Características de un algoritmo
Preciso: El algoritmo debe indicar el orden en que se debe realizar cada paso.
Finito: El algoritmo tiene un número finito de pasos y debe terminar en algún momento.
Bien definido: Si el algoritmo se prueba dos veces con los mismos datos de entrada, se debe obtener el mismo resultado.
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S TECNICA DE PROGRAMACION ESTRUCTURADA
Conjunto de técnicas para desarrollar algoritmos fáciles de escribir, leer, verificar y modificar.
Diseño Modular ( Top-down )
En problemas grandes y complejos: dividir el problema en subproblemas y diseñar un subprograma para resolver cada uno de ellos
Descomposición del programa en recursos abstractos
Descompone una acción compleja en acciones simples capaces de ser ejecutadas por un computador
( instrucciones )
Estructuras de control básicas
Un programa se escribe utilizando 3 estructuras de control:
EC Secuenciales, EC Selectivas, EC Repetitivas
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INSTRUCCIONES
Son las acciones que van a ser ejecutadas por el computador
para resolver el problema.
TIPOS :
Instrucciones de Inicio/Fin :
Indica el Inicio y el Fin del algoritmo
Instrucciones de lectura:
Solicita al usuario el ingreso de datos desde un dispositivo de
entrada por ejemplo el teclado.
Instrucciones de escritura:
Muestra los resultados a través de un dispositivo de salida por
ejemplo la pantalla, impresora, etc.
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S
Instrucciones de asignación:
Almacena un valor en una variable, perdiéndose cualquier
otro valor almacenado en ella.
Instrucciones selectivas:
Permiten ejecutar unas u otras tareas de acuerdo al resultado
de una expresión condicional
Instrucciones repetitivas:
Permiten la repetición de un grupo de instrucciones,
generando un bucle (lazo o loop).
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EJEMPLO DE ALGORITMO
Se cuenta con las notas del EP, EF y PP de un alumno.
Se sabe que el promedio final (PF) se calcula con la fórmula:
PF=(EP+ PP+2EF)/4
Si el alumno cumple con la siguiente condición: PP>6.1 y
PF> 6.1 tiene opción a rendir un examen sustitutorio (ES)
Escriba un algoritmo reciba las notas del alumno y luego
muestre un mensaje indicando si el alumno puede rendir o no
puede rendir el ES.
En el caso que ya no pueda rendir el ES, debe mostrar
también el PF
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Análisis
Datos de entrada: EP, EF, PP
Salida: mensaje y PF (si no puede rendir ES)
Algoritmo
Inicio del algoritmo
Ingresar las notas del alumno: EP, EF y PP
Calcular PF con la siguiente fórmula:
PF = (EP + 2EF + PP)/4
Si cumple la condición PP> 6.1 y PF>6.1entonces mostrar
el mensaje “Puede rendir el ES”
Si no cumple la condición entonces mostrar el mensaje “No
puede rendir ES” y mostrar PF
Fin del algoritmo.
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HERRAMIENTAS PARA LA REPRESENTACION DE ALGORITMOS
Para representar los algoritmos en forma estandarizada, existen herramientas como:
Diagrama de flujo
Técnica tipo gráfico
Pseudocódigo
Lenguaje de especificación (palabras reservadas) en lenguaje natural
Diagrama de Nassi-Scheneiderman
Es una combinación de las dos anteriores
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S DIAGRAMA DE FLUJO PSEUDOCODIGO
Símbolos Significado Palabras reservadas
Inicio / Fin
Lectura / Escritura
Proceso
Selectiva
Selectiva múltiple
Inicio / Fin
Dirección o flujo
Leer / Escribir
Si - entonces
+ - * /
Caso - sea
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S El algoritmo en Diagrama de Flujo
Inicio
Leer EP,EF, PP
PF=(EP+PP+2*EF)/4
PP>6.1 y PF>6.1
Escribir “Puede rendir ES”
Escribir “No puede
rendir ES”
Fin
Escribir “La nota final
es: “ , PF
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Escritura de un algoritmo en pseudocódigo
CABECERAContiene el nombre del algoritmo (opcional)
ConstantesNombre-constante = valor
VariablesTipo-dato: nombre de variables
BLOQUE DE DECLARACIONES
Se utilizan para asignar espacios en la RAMSe declaran: Constantes (opcional),
Variables (obligatorio),Otros definidos por el usuario (opc.)
BLOQUE DE INSTRUCCIONES• Inicio/Fin• Lectura
Leer ( lista de variables)• Escritura
Escribir ( resultado)• Asignaciónnombre de la variable valor ó expresión
•Comentarios (no se ejecutan)Sirven para escribir información interna para facilitar el mantenimiento del algoritmo. Formato: // comentario
aAlgoritmo nombre del algoritmo
Inicio
instrucciones
Fin
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S El algoritmo en Pseudocódigo
Algoritmo PROMEDIO
Variables
entero: EP, EF
real: PP, PF
Inicio
Leer (EP, EF, PP)
PF (EP+PP+2*EF)/4 // Calcula PF
Si (PP>6.1 y PF>6.1)
Escribir ( “Puede rendir el ES”)
sino
Escribir (“No puede rendir el ES”)
Escribir (“La nota final es: “, PF)
Fin-si
Fin
Cabecera del algoritmo
Bloque de declaraciones
Bloque de Instrucciones
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S ESTRUCTURAS DE CONTROL
Un algoritmo debe ser escrito utilizando tres estructuras
de control:
E.C. Secuencial
Simple
E.C. Selectiva Doble
Múltiple
Desde
E.C. Múltiple Mientras
Repetir - hasta
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S
Estructura SECUENCIAL
Las acciones del algoritmo se ejecutan en el orden que se
encuentran escritos.
acción 1
acción 2
acción 3
-------
-------
acción n
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S Estructuras SELECTIVAS
Permiten ejecutar unas acciones u otras dependiendo del resultado de una condición
TIPOS DE ESTRUCTURAS SELECTIVAS
1. SELECTIVA SIMPLE
Las acciones se ejecutan si la condición es verdadera .
condición
acciones
V
F
Pseudocódigo
Si (condición)
acción1
acción 2
………
acción n
fin-si
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S
2. SELECTIVA DOBLE
Si la condición es Verdadera se ejecutan unas acciones.
Si la condición es Falsa se ejecutan otras acciones
condición
Acciones-F Acciones-V
VF
Pseudocódigo
Si (condición)
acciones 1
Sino
acciones 2
Fin-si
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S 3.- SELECTIVA MULTIPLE (Caso-sea)
Se utiliza para seleccionar una de entre múltiples alternativas. El
selector (variable, expresión o función ) se evalúa y compara
con cada una de las alternativas de Caso. El valor del selector
debe ser escalar (número entero o carácter).
Pseudocódigo
Caso selector sea
alt 1: acciones 1
alt 2: acciones 2
. ….
alt n: acciones n
Sino (opcional)
acciones F
Fin-caso
Selector
Acciones 1 Acciones 2 Acciones n
….Alt. 1 Alt. 2 Alt. n
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S Estructuras REPETITIVAS
Permiten repetir una o mas acciones un cierto número de veces.
Un BUCLE (loop, en inglés) es un trozo de algoritmo cuyas
instrucciones se repiten un cierto número de veces, mientras
o hasta que se cumpla una cierta condición.
La condición será evaluada en cada iteración (repetición) del
bucle.
Estructura repetitiva
acciones 1
acciones 2
….
acciones n
Fin-estructura repetitiva
Cuerpo del bucle
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S
TIPOS DE ESTRUCTURAS REPETITIVAS
1. DESDE - HASTA
Las acciones del bucle se repite un determinado número de
veces
Pseudocódigo
Desde con Vi hasta Vf (inc/dec) k
acción1
acción 2
………
acción n
fin-desdei
Con Vi
Con ≤ Vf
acciones
V
F
Con con +k
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S
2. MIENTRAS - HACER (estructura de entrada controlada)
Las acciones del bucle se ejecutan cuando la condición es V.
Las acciones se pueden ejecutar 0 o mas veces
Pseudocódigo
Mientras (condición) hacer
acción1
acción 2
………
acción n
fin-mientras
acciones
F
Condición
V
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S
3.a. REPETIR - HASTA (estructura de salida controlada)
Las acciones del bucle se ejecutan si la condición es F.
Las acciones se ejecutan 1 o mas veces
Pseudocódigo
Repetir
acción1
acción 2
………
acción n
Hasta (condición)
acciones
Condición
V
F