capitulo1_algoritmo_upla

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2012

JAVA

Estructura de

la Información

En este capítulo estudiaremos términos

comunes que nos ayudarán a entender el inicio

de la asignatura; informática, computación y

sistemas, la organización de las computadoras,

la representación de la información.

Capítulo 1

Contenido:

Objetivos Introducción

1.1. Informática 1.2. Computación 1.3. El Computador 1.4. Organización de las

Computadoras 1.5. Hardware y software 1.6. ¿Qué es un sistema? 1.7. ¿Qué es un sistema

Informático? 1.8. Representación de la

Información 1.9. Sistema de numeración 1.10. Representación interna de

los datos 1.11. Ejercicios de

autoevaluación

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Algoritmo y Estructura de Datos I

Ing. Raúl Fernández Bejarano

Objetivos

Despues de leer este capitulo usted pódra:

Explicar y enumerar los diferentes tipos de datos.

Clasificar los diferentes tèrminos referentes a la computaciòn.

Conocer las partes fundamentales de la computadora.

Representar la información en un computador

Introducción

Las computadoras modernas son uno de los productos más importantes de este

siglo, ya que se han convertido en parte fundamental de nuestras vidas, los

lenguajes de programación nos permiten escribir programas y por consiguiente

comunicarnos con las computadoras.

En este capítulo estudiaremos como términos comunes a datos, informática,

computación y sistemas, la organización de las computadoras, la representación

de la información.

1.1. Dato.

Un Dato constituye un hecho o acontecimiento medido o registrado, la

representación de algo que ocurre o la descripción de un objeto o de su estado.

También un dato es una representación formalizada de hechos, conceptos o

instrucciones, adecuada para la comunicación, interpretación y procesamiento por

medios humanos o automáticos.

Antecedente necesario para llegar al conocimiento exacto

de algo o para deducir las consecuencias legítimas de un

hecho1

También podemos conceptualizar como; Los datos son aquello que un

programa manipula. Sin datos un programa no funcionaría correctamente. Los

programas manipulan datos de manera muy diferente según el tipo de dato del

que se trate. Hay varios de estos tipos:

1 Real Academia Española

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Universidad Peruana Los Andes


1.2. Tipos de datos

Algunos tipos de datos que se encuentran en los lenguajes de programación son:

int

float

double

char

cadena de caracteres(String)

arreglo

1.3. Representación interna de los datos.

La unidad más elemental de información es un valor binario, conocido como:

BIT (BInary digiT): es una variable que puede tomar el valor 0 o 1.

La información se representa por medio de caracteres que

internamente se codifican en un alfabeto binario, o sea, en bits. A

cada carácter le corresponde un número de bits.

Ejercicio 01:

Imaginemos el tipo de dato de 4 bits., entonces encontraremos:

a) Enteros diferentes: 24 = 16

b) Rango: [-2(4-1)

… 2(4-1) – 1]

[-23 … 2

3 – 1]

[ -8 … 7 ]

c) Los 16 enteros son: -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

d) Organización a nivel de bits:

Decimal Binario

7 0111 máximo

6 0110

5 0101

4 0100

3 0011

2 0010

1 0001

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0 0000

-1 1111

-2 1110

-3 1101

-4 1100

-5 1011

-6 1010

-7 1001

-8 1000 mínimo

Ejercicio 02:

Determine los enteros diferentes y el rango para cada tipo de dato byte.

a) Enteros diferentes: 256

b) Rango byte: [ -128 … 127 ]

Encuentre Usted los números que lo componen y la organización a nivel de

bits.

c) __________

d) __________

BYTE es el número de bits necesarios para almacenar un carácter.

Este número depende del código utilizado por el ordenador, siendo

generalmente 8, por lo que 1 byte equivale a 8 bits.

La capacidad de almacenamiento de un ordenador se suele medir en bytes. Como

es una unidad muy pequeña se suelen utilizar múltiplos de éste:

1 Kilobyte (KB) = 210 bytes ≈ 1024 bytes ≈ 103 bytes.

1 Megabyte (MB) = 220 bytes ≈ 106 bytes ≈ 103 KB.

1 Gigabyte (GB) = 230 bytes ≈ 109 bytes ≈ 103 MB.

1 Terabyte (TB) = 240 bytes ≈ 1012 bytes ≈ 103 TB.

Existen una serie de códigos de entrada/salida que asocian a cada carácter

(alfabético, numérico o especial) una determinada combinación de bits, es decir, a

cada uno de los símbolos que se le puede introducir al computador se le hace

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corresponder con una representación en código binario. Se podrían establecer

códigos de E/S de forma arbitraria. Obviamente existen códigos normalizados. El

más conocido es el código ASCII. A continuación presentamos algunos símbolos y

su valor en el código ASCII.

Cada tipo de dato tiene un determinado tipo de representación. Así:

Carácter: con un byte se puede representar cualquier carácter (hasta 256 (28)

caracteres).

Enteros: cada número entero suele representarse por 2 bytes (-32768 a

+32768: 15 bits para contener el valor y 1 para el signo) o más bytes.

Real: 4 o más bytes.

1.4. Estructura de datos

El término estructura de datos se refiere a la forma en que la información está

organizada dentro de un programa. La correcta organización de datos puede

conducir a algoritmos más simples y más eficientes.

También podemos decir que es un conjunto de variables agrupadas y organizadas

de cierta forma para representar un comportamiento.

1.4.1. Clasificación de Estructura de Datos

Estructura de Datos

Simples

- Enteros - Reales - Caracter

Estructuras de Datos Estándar

Estructuras de Datos No Estándar (Definidos por el programador)

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- Arreglos - Registros - Archivos - Cadenas

- Listas - Pilas - Colas

- Arboles - Grafos

Estructuras de Datos

Compuestos

1.5. La Importancia de la Información.

En sentido general, la información es un conjunto organizado de datos, que

constituyen un mensaje sobre un determinado ente o fenómeno, de esta manera,

si por ejemplo organizamos datos sobre un país, tales como: número de

habitantes, densidad de población, nombre del presidente, etc. y escribimos por

ejemplo, el capítulo de un libro, podemos decir que ese capítulo constituye

información sobre ese país.

Cuando tenemos que resolver un determinado problema o tenemos que tomar

una decisión, empleamos diversas fuentes de información (como podría ser el

capítulo mencionado de este libro imaginario), y construimos lo que en general

se denomina conocimiento o información organizada que permite la

resolución de problemas o la toma de decisiones.

En muy distintas épocas el progreso de la humanidad ha sido posible gracias al

fuego, la rueda, la agricultura, la industria y la tecnología. Pues bien, ahora

entramos en la Era de la Información, porque es a través de la información

como Llegan a nuestras vidas las grandes soluciones, para los grandes

problemas.

Nuestras vidas giran en torno a la información que podemos percibir de nuestro

entorno. La vida es una constante decisión, debemos elegir en cada momento de

nuestras vidas, y las decisiones claramente deben estar basadas en información.

La información se produce cuando, de alguna manera, logramos interpretar

datos, es decir, señales de nuestro entorno. Por otra parte, la información debe

tener una serie de características implícitas para que podemos utilizarla, debe ser

fidedigna, a tiempo, etc.

Lineales

Estructuras de Datos Dinámicos

Estructuras de Datos Estáticos

No Lineales

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Hoy en día la ciencia que se encarga del estudio de la información

es la Informática.

1.6. Informática.

El término informática proviene del francés informatique, implementado por el

ingeniero Philippe Dreyfus a comienzos de la década del ’60. La palabra es, a su

vez, un acrónimo de information y automatique.

INFORMÁTICA = INFORMAción automáTICA

De esta forma, la informática se refiere al procesamiento

automático de información mediante dispositivos

electrónicos y sistemas computacionales. Los sistemas

informáticos deben contar con la capacidad de cumplir tres

tareas básicas: entrada (captación de la información),

procesamiento y salida (transmisión de los resultados). El

conjunto de estas tres tareas se conoce como algoritmo.

1.7. Computación

El concepto “Computación” refiere al estudio científico que se desarrolla sobre

sistemas automatizados de manejo de informaciones, lo cual se lleva a cabo a

través de herramientas pensadas para tal propósito. Es de este modo, que

aparecen conceptos como la PC, tecnología, internet e informática, que se

vinculan entre sí en el marco del procesamiento y movilidad de la información.

Las Ciencias de la Computación suponen un área muy profunda de análisis, que

tiene sus orígenes en 1920, cuando “Computación” hacía referencia a los

cálculos generados por la propia persona. Luego, con la llegada de las PC´s, la

historia y el significado de este concepto se ampliarían sobre nuevos horizontes,

distinguiendo los algoritmos que forman parte del desarrollo de las soluciones.

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1.8. El computador.

Computador, computadora u ordenador es una máquina capaz de aceptar

unos datos de entrada, efectuar con ellos operaciones lógicas y aritméticas

(procesar los datos), y producir unos resultados de salida. Para ello previamente

se ha introducido un programa en el ordenador que controla dichas operaciones.

Desde un punto de vista simple, una computadora procesa datos y los convierte

en información significativa.

1.9. Organización de las Computadoras

Independientemente

de la apariencia

física, casi siempre

las computadoras

pueden presentarse

mediante seis

unidades o

secciones lógicas.

Unidad de Entrada: es la sección “receptora” de la computadora, obtiene

información datos y programas de cómputo desde varios dispositivos de

entrada y pone esta información a disposición de las otras unidades para que

pueda procesarse.

Unidad de Salida: Esta la sección de “embarque” de la computadora. Toma

información que ya ha sido procesada por la computadora y al coloca en los

diferentes dispositivos de salida, para que esté disponible fuera de la

computadora, generalmente en el monitor.

Datos Información Computadora

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Unidad de Memoria: Esta sección funciona en al computadora como un

“almacén” de acceso rápido pero con relativa baja capacidad. Retiene la

información que se introduce a través de al unidad de entrada, para que la

información pueda estar disponible de manera inmediata para procesarla

cuando sea necesario.

Unidad Aritmética y Lógica (ALU): Esta es la sección de “manufactura” de

la computadora. Es la responsable reutilizar cálculos como suma, resta

multiplicación y división. Contiene los mecanismos de decisión que permite a

la computadora hacer cosas como por ejemplo; comparar dos elementos de la

unidad de memoria para determinar si son iguales o no.

Unidad Central de Procesamiento (CPU): Esta es la sección

“administrativa” de la computadora. Es quien coordina y supervisa la

operación de las demás secciones. La CPU le indica a la unidad de entrada

cuando debe grabarse la información dentro de la unidad de memoria, a la

ALU cuando debe utilizarse la información de la unidad de memoria para los

cálculos, a la unidad de salida cuando enviar la información desde la memoria

hasta ciertos dispositivos de salida.

Unidad de Almacenamiento Secundario: Este es el “almacén” de alta

capacidad y de larga duración de la computadora. Los programas y datos que

no se encuentran en ejecución por otras unidades, normalmente se colocan en

dispositivos de almacenamiento secundario (como discos) hasta que son

requeridos de nuevo.

1.10. Hardware y Software.

Hardware: es la máquina en sí, el conjunto

de elementos físicos que componen una

computadora: CPU (Unidad central de

proceso), memoria, periféricos (teclado,

pantalla, ratón, impresora,...) circuitos

electrónicos, cables, dispositivos

electromagnéticos, ...

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Software: conjunto de programas

(sistema operativo, de utilidades,

de los usuarios...) ejecutables por

la computadora. Es la parte lógica

que proporciona al hardware la

capacidad para realizar un trabajo.

Lo podemos dividir en:

Software básico: Es la parte que está más cerca del hardware. Conjunto

de programas que el equipo físico necesita para poder realizar cualquier

trabajo. En su conjunto forman lo que se denomina Sistema Operativo.

Facilitan las operaciones más básicas ocultando los detalles del hardware

(gestión de la memoria, lectura de archivos,...). Podemos a su vez dividirlo

en:

1. Programas de control (controlan el equipo físico).

2. Programas de utilidades (ayudan al usuario en trabajos como dar

formato a disquetes, manejo de archivos...).

Software de aplicación: editores de textos, programas de diseño, hojas

de cálculo, juegos...

1.11. ¿Qué es un sistema?

Es un conjunto de elementos o partes que se integran o relacionan para producir

un resultado.

Ejemplos:

Una planta.

El sistema solar.

El cuerpo humano.

1.12. ¿Qué es un sistema informático?

Es el conjunto que resulta de la integración de cuatro elementos:

Hardware

Software

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Datos

Personas

Estos componentes se relacionan haciendo posible el procesamiento automático

de los datos, a través de ordenadores, para producir información útil.

1.13. Representación de la Información

El computador procesa información. Para que un ordenador ejecute unos datos es

necesario darle dos tipos de información: las instrucciones que forman el

programa y los datos con los que debe operar dicho programa.

Dos problemas importantes que se presentan en informática son:

Cómo representar la información.

Cómo registrarla o almacenarla.

En este apartado nos enfrentaremos al primero.

Normalmente la información se da al computador con la ayuda de un alfabeto o

conjunto de símbolos que denominamos caracteres, que los podemos dividir en

cinco bloques:

1. Caracteres alfabéticos: A..Z, a..z.

2. Caracteres numéricos: 0..9.

3. Caracteres especiales: (),*+-&#[...

4. Caracteres de control: representan órdenes de control (fin de línea, fin

de fichero, retorno de carro, salto de página...)

5. Caracteres gráficos: con los que se pueden representar figuras:

Ejercicios de Autoevaluación

Ejercicio 01:

Complete las siguientes Oraciones:

a. La compañía que popularizo la computación personal fue _____________

b. La computadora que legitimó la computación personal en los negocios y la

industria fue __________

c. Las computadoras procesan los datos bajo el control de conjuntos de

instrucciones llamadas __________________

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d. Las seis unidades lógicas clave de la computadora son: ___________,

________, ________, _________, __________ y __________

e. La ________________ permite los usuarios de computadora localizar y ver

documentos basados en multimedia sobre casi cualquier tema, a través de

Internet.

Ejercicio 02:

Determine los enteros diferentes y el rango para cada tipo de dato short.

a) __________

b) __________

c) __________

d) __________

Ejercicio 03:

Determine los enteros diferentes y el rango para cada tipo de dato int.

a) __________

b) __________

c) __________

d) __________

Ejercicio 04:

Determine los enteros diferentes y el rango para cada tipo de dato long.

a) __________

b) __________

c) __________

d) __________

Ejercicio 05:

Determine los enteros diferentes y el rango para cada tipo de dato char.

a) __________

b) __________

c) __________

d) __________

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