introduccion a los algoritmos (1)

INTRODUCCION A LOS

ALGORITMOS

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SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE INFORMACION

Computadora: Maquina o aparato electrónico capaz de ejecutar operaciones repetitivas a muy alta velocidad.

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Ejemplos:• El termostato.• Arturito• Nosotros mismos.

¿Cómo el procesador transforma esos datos de entrada en información procesada?

Algoritmo: Conjunto de instrucciones que especifica la secuencia de operaciones a realizar, en orden, para resolver un problema especifico, en otras palabras un algoritmo es una formula para la resolución de un problema.

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HARDWARE: Conjunto de componentes físicos de la computadora (equipo físico)

SOFTWARE: Conjunto de programas que controlan el funcionamiento de una computadora (equipo lógico).

Memoria central

Unidad central de

procesamiento

Dispositivos de

entrada/salida E/s

(Periféricos)

Almacenamiento secundario (memoria auxiliar)

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GENERALIDADES SOBRE LOS ALGORITMOS

Metodología de programación: Consiste en la metodología aplicada para la resolución de problemas mediante programas.

Problema

Diseño del algoritmo

Programa de computador

Descripción ordenada de la secuencia de pasos (sin ambigüedades) que conducen a la solución de problema dado (Análisis del problema y desarrollo del algoritmo).

Expresar el algoritmo como un programa en el lenguaje de programación adecuado.

Ejecución y validación del programa de computadora.

Tarea que se desea resolver.

La definición de un algoritmo debe describir tres partes: Entrada, proceso y salida. Ejemplo: La receta de un sancocho.

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La Programación de ordenadores comenzó como un arte, y aún hoy en día mucha gente aprende a programar sólo mirando a otros proceder (ej. Un profesor, un amigo, etc.), y mediante el hábito, sin conocimiento de los principios que hay detrás de esta actividad.

Sin embargo en los últimos años, la investigación en el área ha arrojado teoría suficiente para que se pueda comenzar a enseñar estos principios en los cursos básicos de enseñanza de informática.

PROGRAMACION

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Un problema es una situación donde se desea algo sin poder ver inmediatamente la serie de acciones a seguir para obtener ese algo.

Resolver un problema consiste primero que nada en comprender de qué trata y especificarlo lo más formalmente posible con el propósito de eliminar laambigüedad, la inconsistencia y la incompletitud, con miras a obtener un enunciado claro, preciso, conciso y que capte todos los requerimientos.

La especificación en lenguaje natural lleva consigo problemas y se usan lenguajes más formales como las matemáticas, para evitar estos problemas.

PROBLEMA

Ejemplo de ambigüedad: la frase “Mira al hombre en el patio con un telescopio” se presta a ambigüedad. ¿Utilizamos un telescopio para mirar al hombre en el patio o el hombre que miramos tiene un telescopio?

Ejemplo de inconsistencia: Se entiende que en el enunciado podamos incurrir en contradicciones.Ejemplo sobre el procesador de textos:- Todas las líneas de texto tienen la misma longitud,indicada por el usuario.

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Un cambio de línea debe ocurrir sólo después de una palabra, a menos que el usuario pida explícitamente la división por sílabas.La inconsistencia resulta al preguntarse ¿Si la palabra es más larga que la línea? Entonces si el usuario no pide explícitamente la división por sílabas, esta línea tendrá mayor longitud.

Ejemplo de incompletitud: Por incompletitud entendemos que no todos los términos estén bien definidos o que no estén comprendidos todos los requerimientos del problema.

PROBLEMA

En un manual de un procesador de textos encontramos la frase “Seleccionar es el proceso de designar las áreas de su documento sobre las cuales desea trabajar” ¿qué significa designar, colocar el “ratón” dónde? ¿qué significa área? ¿cómo deben serlas áreas? ¿es una sola área?En otras palabras, se trata de encontrar una representación del problema donde todo esté dicho, sea mediante gráficos, o utilizando otro lenguaje distinto al natural. En esta etapa interviene el proceso de abstracción, que permite simplificar el problema, buscando modelos abstractos equivalentes y eliminando informaciones superfluas.

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Lo indicado aquí se centra en la enseñanza de la programación “en pequeño”. La habilidad para hacer programas pequeños es necesaria para desarrollar programas grandes, aunque puede no ser suficiente, pues el desarrollo de programas grandes requiere de otras técnicas que no serán tratadas aquí.

Los pasos generales para resolver un problema mediante un algoritmo son:• Especificación del problema.• Diseño y construcción del algoritmo.

SOLUCION DE UN PROBLEMA

La especificación de un problema consiste en precisar la información del problema, la cual la constituyen los datos de entrada y los resultados que se desea obtener, y formular las relaciones existentes entre los datos de entrada y los resultados. Para ello será necesario:• Identificar los objetos involucrados y darles un nombre (una variable que los

identifique).• Reconocer el tipo de cada uno, que es conocer el conjunto de valores que los

objetos pueden poseer y las operaciones que pueden efectuarse sobre estos.• Describir lo que se desea obtener en términos de relaciones entre los objetos

involucrados.

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ALGORITMOS

Algoritmo es un método descrito paso a paso para resolver algún problema.Se conocen desde la antigua Babilonia. La palabra surge del nombre de un matemático árabe del siglo XI, llamado al-Khowarizmi.Los algoritmos son fundamentales en las matemáticas y en la informática.Para resolver un problema en ordenador, hay que describir la solución como una serie de pasos precisos.

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Las características de un algoritmo son las siguientes:• Precisión: Los pasos se enuncian con precisión.• Unicidad: Los resultados intermedios quedan definidos de manera única.• Carácter finito: Se detiene después de ejecutar un número finito de

instrucciones.• Entrada: Recibe una entrada.• Salida: Produce una salida.• Generalidad: Se aplica a un conjunto de entradas.

CARACTERISTICAS DE LOS ALGORITMOS

Ejemplo de algoritmo:1. x:=a2. Si b>x, entonces x:=b3. Si c>x, entonces x:=csirve para determinar el máximo de tres números.Procede mediante la comparación de los números uno por uno y copia el mayor en la variable x.Caso real, a=1, b=5, c=3. Se asigna x a 1, se asigna x a b (5), pues 5 es mayor que 1 y para terminar 3>5 es falso, luego no se hace asignación.

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Aunque a veces el lenguaje común es adecuado para expresar un algoritmo, los informáticos utilizan un pseudocódigo, por su precisión, estructura y universalidad.

Se asemeja al código real de Pascal y C.

Hay muchas versiones de pseudocódigo, cualquieraes válida siempre que no existan ambigüedades.

PSEUDOCODIGO

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Entre las estrategias generales para resolver problemas se encuentra el diseño descendente.Consiste en expresar la solución del problema como una composición de las soluciones de problemas más “sencillos” de resolver.Una máquina es un mecanismo capaz de ejecutar un algoritmo expresado en función de las acciones elementales que ésta pueda ejecutar.Cuando resolvemos mediante diseño descendente, vamos refinando la solución en términos de algoritmos cuyas acciones elementales pueden ser ejecutadas por máquinas cada vez menos abstractas

DISEÑO DESCENDENTE

Ejemplo diseño descendenteCuando un algoritmo puede ser ejecutado por una máquina real (ordenador) decimos que el algoritmo es un programa. Un programa es un algoritmo destinado a comandar una máquina real.Aplicación de diseño descendente:Problema: Estoy en casa, deseo leer el periódico y no lo tengo. Una solución sería:• Salir de casa.• Ir al puesto de venta del periódico y comprarlo.• Regresar a casa.• Leer el periódico.

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La recursividad es una técnica de programación que permite diseñar programas de una forma eficiente y elegante.La utilización indiscriminada de la recursividad no es una buena estrategia.Algunas aplicaciones importantes de la recursividad:• Tipos recursivos de datos.• Backtracking o vuelta atrás

ALGORITMOS RECURSIVOS

FORMAS DE EJECUCIÓN RECURSIVAS

La ejecución de un programa lleva consigo la invocación o activación de uno o varios subprogramas.Para comprender mejor en qué orden se producen tales activaciones y cómo se desarrollan sus necesidades de memoria, se utilizan los siguientesconceptos:• Árbol de activación: representación gráfica quemuestra en qué orden se ejecutan un programa ylos subprogramas que él contiene.

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• Pila de control y registro de activación: zona de memoria utilizada por los subprogramas durante su ejecución.

La recursividad es una técnica de programación que permite transformar un problema de gran dificultad en otros subproblemas más simples del mismo tipo.

Esta característica es fundamental en la recursividad, ya que, al ser el problema original y los subproblemas del mismo tipo, se puede utilizar unúnico algoritmo para resolverlos a todos, modificando solamente los argumentos de entrada.

NOCIÓN DE LA RECURSIVIDAD

Desde el punto de vista de la programación, se dice que un algoritmo es recursivo si al ejecutarse se invoca a sí mismo directa o indirectamente. Debido a ello la recursividad se puede clasificar como:• Directa: El algoritmo contiene una llamada a sí mismo.• Indirecta: El algoritmo P contiene una llamada a otro algoritmo Q que, a su vez, contiene una llamada directa o indirecta a P.

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Se puede concebir la recursividad como una alternativa a la iteración. El concepto de recursividad va ligado al de repetición.

Son recursivos aquellos algoritmos que, estando encapsulados dentro de una función, son llamados desde ella misma una y otra vez, en contraposición a los algoritmos iterativos, que hacen uso de buclesmientras, repetir, para, etc.

Algo es recursivo si se define en términos de sí mismo (cuando para definirse hace mención a sí mismo).

ITERACIÓN

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GENERALIDADES SOBRE LOS ALGORITMOS• Describir los pasos para cruzar la calle.

• Describa los pasos para llevar a una amiga a cine.

• Describa los pasos para cambiar la llanta pinchada de una cicla.

• Describa los pasos para cambiar un bombillo quemado.

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GENERALIDADES SOBRE ALGORITMOS

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LENGUAJES DE PROGRAMACION• Cuando el procesador es

una computadora el algoritmo ha de expresarse en una forma que recibe el nombre de programa. Un programa se escribe en un lenguaje de programación.

• Programación: Actividad que consiste en expresar un algoritmo en forma de programa.

• Instrucción: Es cada uno de los pasos que se ejecutan en el programa.

Principales lenguajes utilizados en la actualidad:• Lenguaje de maquina.• Lenguaje de bajo nivel.• Lenguaje de alto nivel

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LENGUAJES DE PROGRAMACION

LENGUAJE DE MAQUINA• Están escritos en un lenguaje

directamente inteligible por la maquina. Las instrucciones consisten en cadenas binarias que especifican una operación, y las posiciones (dirección) de memoria implicadas en la operación.

• Dependen del hardware de la computadora (PC diferente de Macintosh)

00001011011100001010

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LENGUAJES DE PROGRAMACIONLENGUAJE DE BAJO NIVEL• Es un lenguaje mas fácil de usar que el lenguaje de

maquina. • Las instrucciones del lenguaje ensamblador son

conocidas como nemotécnicos (ADD, SUB, DIV, etc.).

ADD N,M,P = 0110 1001 1010 1011

• Un programa escrito en lenguaje ensamblador no puede ser ejecutado directamente por la computadora por lo que requiere de una fase de traducción a lenguaje de maquina.

• Ensamblador.

ADD N,M,P

0110 1001 1010 1011

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LENGUAJE DE ALTO NIVEL• Diseñados para que las personas

entiendan y escriban los programas de un modo mas fácil que usando lenguajes de maquina y ensamblador.

• Es independiente de la maquina pues las instrucciones no dependen del hardware o maquina en particular.

• Los programas escritos en lenguaje de alto nivel son portables o transportables, es decir que pueden ser ejecutados con poca o ninguna modificación en diferentes tipos de maquinas.

C, C++, COBOL, FORTRAN, Pascal, Java, Phyton.

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ALTO NIVEL

Bajo Nivel

Maquina

;Lenguaje ensamblador, sintaxis Intel para procesadores x86mov eax,1 ;mueve a al registro eax el valor 1 xor ebx, ebx ;pone en 0 el registro ebx int 80h ;llama a la interrupción 80h (80h = 128 sistema decimal)

{Lenguaje Pascal} program suma;

var x,s,r:integer; {declaración de las variables} begin {comienzo del programa principal} writeln('Ingrese 2 números enteros');{imprime el texto} readln(x,s); {lee 2 números y los coloca en las variables x y s} r:= x + s; {suma los 2 números y coloca el resultado en r} writeln('La suma es ',r); {imprime el resultado} readln; end.{termina el programa principal}

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TRADUCTORES DE LENGUAJE

Traductores de lenguaje• Son los programas que

traducen a su vez los programas fuente escritos en lenguajes de alto nivel a código de maquina.

• Clasificación:• Compiladores: Lenguaje de alto

nivel --> Lenguaje de maquina.• Interprete: Un traductor que

toma un programa fuente, lo traduce y a continuación lo ejecuta.

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• Compilación: Proceso de traducción de programas. El resultado del proceso de compilación es un archivo objeto.

• Enlazado: Proceso realizado por el linker o enlazador, básicamente este programa es el encargado de juntar todos los ficheros de codigo objeto, la información de todos los recursos necesarios (bibliotecas) , eliminar todos los recursos que no se necesitan y enlazar el código objeto con sus bibliotecas. El resultado final de este procedimiento es un ejecutable o una biblioteca.

PROGRAMA FUENTE

COMPILADOR (TRADUCTOR)

PROGRAMA OBJETO

MONTADOR

PROGRAMA FUENTE

TERMINOLOGIA BASICA VI

copilado por: Olivia Portilla 26

BIBLIOGRAFIA• Wikipedia.• Motores de búsqueda.• rodrigogu.blogcindario.com/ficheros/1_sistemas_informacion• http://fccea.unicauca.edu.co/old/procesamiento.htm

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Software