1.PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA PROGRAMACIÓN
1. INTODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN
A. METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS UTILIZANDO LA COMPUTADORA
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1.Definir el priblema - Definir que desea que realice la computadora.
2. Analizar el problema - Definir:
¨ Los datos de entrada
¨ Cúal es la información que se desea producir (salida)
¨ Los métodos y fórmulas necesarios para procesar los datos.
3. Diseñar el Algoritmo o el Diagrama de flujo
Las características de un buen algoritmo son:
ÿ Tener un punto particular de inicio.
ÿ Ser definido, no permitir dobles interpretaciones.
ÿ Ser general, es decir, soportar la mayoría de las variantes que se puedan presentar en la definición del problema.
ÿ Ser finito en tamaño y tiempo de ejecución.
4. Escribir el programa
De acuerdo a la lógica del diagrama de flujo o pseudocodigo debe escribir una serie de instrucciones detalladas en un codigo reconocible por la computadora. A esta serie de instrucciones detalladas se le conoce como código fuente, el cual se escribe en un lenguaje de programación o lenguaje de alto nivel.
5. Ejecutar el programa y hacer depuración
Los errores humanos dentro de la programación de computadoras son muchos y aumentan considerablemente con la complejidad del programa. El proceso de identificar y eliminar errores de un programa para que funciones correctamente sin errores se le llama depuración (debugging).
6. Hacer la documentación
La documentación es la guía o comunicación escrita que nos ayuda a comprender como usar un programa o para facilitar sus futuras modificaciones. Puede presentarse en sus variadas formas como procedimientos, dibujos o diagramas.
La documentación se divide en tres partes:
ÿ Documentación Interna – comentarios o mensajes que añaden al codigo fuente para hacer más claro el entendimiento de un proceso.
ÿ Documentación Externa – contiene la Descripción del problema, el Nombre del autor, el Algoritmo (diagrama de flujo o pseudocodigo), Diccionario de Datos, Código Fuente (programa), etc.
ÿ Manual del Usuario – Describe paso a paso la forma en que funciona el programa, con el fin de que el usuario obtenga el resultado deseado.
7. Mantenimiento
Se lleva a cabo después de terminar el programa, cuando se detencta 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.
B. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
Lenguajes de programación
Un Lenguaje de Programación es un donjunto 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 dan la posibilidad de realizar operaciones de entrada/salida, cálculo, manipulación de textos, lógica/comparación y almacenamiento/recuperación.
Los lenguajes de programación se clasificacn en:
¨ Lenguajes de la Máquina: 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 máquina se expresan en términos de la unidad de memoria más pequeña, el bit (dígito binario 0 o 1). Ocho bits forman un byte.
¨ Lenguaje de Bajo Nivel (Ensamblador): En este lenguaje las instrucciones se escriben en códigos alfabéticos conocidos como mnemotécnicos para las operaciones y direcciones simbólicas. El código representa normalmente datos
E instrucciones para manipularlos. Un modo más facil de comprender el código máquina es dando a cada instrucción un mnemónico. Los lenguajes de bajo nivel permiten crear programas muy rápidos, pero que a menudo son difíciles de aprender. Cabe destacar que los programas escritos en un lenguaje de bajo nivel son específicos para cada procesador. Si se lleva el programa a otra máquina con diferente arquitectura de procesador se debe reescribir el programa desde el principio.
¨ Lenguaje de Alto Nivel: los lenguajes de programación de alto nivel (VISUAL BASIC, C, C++, PASCAL, BASIC, ASEMBLES, FORTRAN, COBOL y otros) son aquellos en los que las instrucciones o sentencias para la computadora son escritas con palabras similares al lenguaje humano (en general en inglés), lo que facilita la escritura y comprensión del programa. Existe también una relación compleja entre los lenguajes de alto nivel y el código de máquina.
Cada programa debe traducirse del lenguaje de programación (de alto nivel) al lenguaje de la computadora (máquina). Esto se hace a través de compiladores (traductores) que transforman el programa en un lenguaje de más alto nivel para que la computadora pueda comprenderlo y ejecutarlo.
¨ Intérpretes y compiladores
La traducción de una serie de instrucciones en lenguaje ensamblador (el código fuente) a un código máquina (o código objeto) se realiza normalmente por un programa especial llamado compilador. La traducción de un código fuente de alto nivel a un código máquina también puede realizarse con un compilador más complejo llamado intérprete. Un compilador crea una lista de instrucciones de código máquina llamado código objeto, basándose en un código fuente. El código objeto resultante es un programa rápido y listo para funcionar, pero que puede hacer que falle el ordenador si no esta bien diseñado. Los intérpretes son más lentos que los compiladores ya que no producen un código objeto, sino que recorren el código fuente una línea cada vez. Cada línea se traduce a código máquina y se ejecuta. Cuando la línea se lee por segunda vez, como en el caso de los programas en que se reutilizan partes de código, debe compilarse de nuevo. Aunque este proceso es más lento, es menos susceptible de provocar fallas en la computadora.
Debajo se muestra la transformación del lenguaje fuente (de alto nivel) al lenguaje objeto (máquina)+:
C. ¿QUE ES UN PROGRAMA?
EL PROCESAMIENTO DE DATOS tiene tres pasos:
1.- ENTRADA – Los datos entran a través del teclado, ratón, escáner, otras computadoras, etc.
2.- PROCESAMIENTO – Los datos se utilizan para hacer los cálculos y/o cambios correspondientes, se transforman y almacenan después.
3.- SALIDA – El resultado en forma de datos puede verse a través de la pantalla, impresora, enviarse a otra computadora, etc.
Un programa es un conjunto de instrucciones escritas en un determinado lenguaje (por ejemplo, COBOL, C++, VISUAL BASIC, etc.) que dirigen a un ordenador para la ejecución de una serie de operaciones, con el objetivo de resolver un problema que se ha definido previamente.
Elementos de un programa:
¨ Datos (variables)
¨ Instrucciones (código o funciones)
Las variables son los bloques básicos para la construcción de un programa y las instrucciones le indican a la computadora que hacer con el programa.
También puede usar comentarios, estas notas permitirán tener un programa claro y fácil de entender.
Al igual que en una construcción se pide el material antes para poder comenzar, en un programa debe aclarar las funciones antes de usarlas.
D. ALGORITMOS
Definición de algoritmo
La palabra algoritmo se deriva de la traducción al latín de la palabra “alkhowarizmi”, nombre de un matemáticoy astrónomo árabe que escribió un tratado sobre la 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 específico. Es un procedimiento matemático o lógico para lograr un fin determinado. Antes de escribir el programa debe tener muy claro el algoritmo que mostrará los pasos a seguir para resolver el problema. Los algoritmos tienen una entrada de datos, un procedimiento a seguir y una salida de datos.
Un algoritmo debe contener instrucciones de control que nos permitan decirle al procesador paso a paso que hacer y cuando terminar la tarea.
¿Por qué necesitamos algoritmos?
Ø Los problemas complejos deben ser divididos en partes más simples.
Ø Cada problema simple puede ser solucionado aparte.
Ø Utilizando algoritmos se puede ver más claro la ruta para solucionar el problema que nos ahorra tiempo.
Propiedades de los algoritmos
Los Algoritmos deben ser:
Ø Claros en su definición,
Ø Efectivos y ejecutab les paso a paso,
Ø Deben terminar después un cierto número de pasos.
Existen diversas formas de representar algoritmos. Dentro de las más comunes se encuentran los diagramas de flujo y el pseudocódigo. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas, todo depende del gusto de la persona que aplica el algoritmo.
E. ¿QUE ES UN DIAGRAMA DE FLUJO?
EL Diagrama de flujo (flow chart) es la representación gráfica de un algoritmo y muestra los algoritmos de una manera clara y comprensible.
Esta representación gráfica se da cuando varios símbolos (que indican diferentes procesos en la computadora) se relacionan entre sí mediante líneas que indican el orden en el que se deben ejecutar los procesos. Los símbolos utilizados han sido normalizados por el Instituto Norteamericano de Normalización. Los elementos
que se emplean para los diagramas son los siguientes:
Recomendaciones para el diseño de Diagramas de Flujo
¨ Se deben utilizar solamente líneas de flujo horizontales y verticales.
¨ Se debe evitar el cruce de líneas utilizando los conectores.
¨ Se deben usar conectores solo cuando sea necesario.
¨ No se deben usar lineas de flujo sin conectar.
¨ Se deben trazar los simbolos de manera que se puedan leer de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha.
¨ Todo texto escrito dentro de un símbolo deberá ser escrito claramente, evitando el uso de muchas palabras.
no si
F. ¿QUE ES UN PSEUDOCÓDIGO?
El pseudocódigo se encuentra a un solo paso de transformarse en un lenguaje de programación. A diferencia de un diagrama de flujo no es gráfico sin embargo puede leerse y es igual de comprensible. Es la representación narrativa de los pasos que debe seguir un algoritmo para dar solución a un problema determinado. El pseudocódigo utiliza palabras que indican el proceso a realizar.
El pseudocódigo es la parte de programa que puede ser utilizada en un programa real. No puede ser compilado ni ejecutado, es simplemente un paso para elaborar el código final. La ventaja del psudocódigo es que permite al programador utilizarlo en varios códigos sin la necesidad de escribirlo nuevamente.
Ventajas de utilizar un Pseudocódigo a un Diagrama de Flujo:
¨ Ocupa menos espacio en una hoja de papel.
¨ Permite representar en forma fácil operaciones repetitivas complejas.
¨ Es muy fácil pasar de psudocódigo a un programa en algun lenguaje de programación.
Si se siguen las reglas se puede observar claramente los niveles que tiene cada operación.
G. DIAGRAMAS ESTRUCTURADOS
| inicio |
| Accion 1 |
| Accion 2 |
| … |
| Fin |
(Nassi-Schneiderman)
El diagrama estructurado N-S también conocido como diagrama de chapín es como un diagrama de flujo en el que se omiten las flechas de unión y las cajas son contiguas. Las acciones sucesivas se pueden escribir en cajas sucesivas y como en los diagramas de flujo, se pueden escribir diferentes acciones en una caja. Un algoritmo en forma de Diagrama Estructurado se muestra a la derecha:
H. ¿QUE ES UN CODIGO?
El Código puede ser:
1) Un conjunto de instrucciones para la computadora;
2) Un conjunto de símbolos por ejemplo el código ASCII. El código contiene la información en una forma apropiada para la comunicación y el procesamiento.
TIPOS DE CODIGOS
1. BINARIO -Código utilizado en la computadora donde toda la información es representada con dos digitos = 0 o = 1. Un Bit = 1 o 0. Un Byte = 8 bits.
2. DECIMAL -Código donde la información se representa con 10 digitos - del 0 al 9
3. OCTAL -En él la información se representa con 8 digitos – del 0 al 7
4. HEXADECIMAL -Código en el cual la información se representa con 16 digitos – del 0 al 9 y con las letras de la “A” a la “F”.
5. CÓDIGO ASCIL -Código en el cual las letras y símbolos se representan con números del 1 al 255. Por ejemplo: para las mayusculas K=75, L=76, M=77, Z=90 y para las minúsculas k=107, l=108, m=109, …, z=122. El texto guardado en código ASCII se llama archivo ASCII.
I.¿COMO CONVERTIR NUMEROS A BASE DE UN CÓDIGO EN NUMEROS A BASE DE OTRO CODIGO?
Para convertir números a base decimal en números a otra base (binario, octal o hexadecimal) debe dividir el número que desea convertir entre la otra base consecutivamente hasta que el resultado no se puede dividir nuevamente. El nuevo número se forma leyendo el residuo que queda de cada división de derecha a izquierda. Ver los ejemplos.
Para convertir un número a otra base (binario, octal, hexadecimal) en números a base decimal se multiplican las cifras del número comenzando de derecha a la izquierda por la base al exponente 0, 1, 2, 3, 4, 5, ..... de este base (2 – binario, 8 – octal, 16 – hexadecimal)
1. NUMEROS DECIMALES EN NUMEROS BINARIOS Y VISCEVERSA
Ejemplo: Convertir el número decimal 39 en número binario.
Dividir 39 entre la base 2 y leer el residuo al revés.
Leer los residuos de la derecha a la izquierda y obtener el número binario que corresponde al número decimal 39.
El número será: 100111
39 (dec) = 100111 (bin)
Para verificar si ha convertido los números correctamente hay que hacer la conversión opuesta – convertir el número binario 10111 en número decimal. Debe multiplicar las cifras del número 100111 comenzando de la derecha a la izquierda por la base, en este caso 2 (base binaria) elevada al exponente correspondiente a su posición 0, 1, 2, 3, 4, 5, ….. y sumarlos.
100111 1*2 + 1*2 + 1*2 + 1*2 + 1*2 + 1*2 = 1*1 + 1*2 + 1*4 + 0 + 0 + 1*32 = 39El resultado es: 100111 (bin) = 39 (dec).
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23, 17, 56, 71, 9, 40, 21, 93, 67, 14, 36, 6, 12, 47, 115, 3, 75, 13
Ejercicio 2. Convertir los números binarios en números decimales y checa los resultados haciendo la conversión opuesta:
110011, 1110101, 100011, 1010010, 100111, 1010101, 1101101, 1111011
1. NUMEROS DECIMALES EN NUMEROS OCTALES Y VISCEVERSA
Ejemplo: Convertir el número decimal 147en número octal.
Dividir 147 entre la base 8 y leer el resultado al revés.
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