ALGORITMOS Y ESTRUCTURAS DE DATOS

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1 ALGORITMOS Y ESTRUCTURAS DE DATOS
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Facultad de Ingeniería Mecánica Escuela de Industrial Area de Ciencias Básicas ALGORITMOS Y ESTRUCTURAS DE DATOS Profesor: Ing. Luis Vaca 2009

2 GENERALIDADES INFORMACION Es un dato útil.
Es 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. INFORMACION Es 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

3 PROCESAMIENTO DE DATOS
Operaciones que transforman datos en información DATOS Procesador INFORMACION Entrada Salida Algoritmo 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)

4 PROCESAMIENTO DE DATOS AUTOMATIZADO
Procesador DATOS INFORMACION Salida Entrada Programa Algoritmo

5 Elementos del Computador
HARDWARE (elem.físicos) SOFTWARE (programa) +

6 HARDWARE (componentes físicos)
Unidades Periféricas De Entrada Ejem. Teclado Mouse Escaner, etc UNIDAD CENTRAL DE PROCESO Unidades Periféricas De Salida Ejm. Impresora Monitor, Parlantes, etc. Unidad de Control Unidad Aritmética Y Lógica Memoria Principal RAM y ROM Unidades de Almacenamiento. Ejem. Disquete, Discos compactos, Discos duros, etc.

7 SOFTWARE (Conjunto de Programas)
TIPOS DE SOFTWARE: Sistemas operativos Ejm. DOS, Windows, Linux, etc. Aplicaciones de uso general Ejm. 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

8 FASES PARA LA CONSTRUCCION DE UN PROGRAMA
Algoritmo Datos SOLUCION DEL PROBLEMA IMPLEMENTACION EN LA COMPUTADORA Programa (Software) Análisis del problema Codificación del algoritmo (programa) Ejecución del programa Diseño del algoritmo Error sintaxis Verificación del programa Verificación del algoritmo Error de lógica OK OK Programa Algoritmo

9 Secuencia ordenada de pasos (acciones) para resolver un problema.
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

10 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. Tipos de Traductores: Compiladores e Intérpretes Programa Fuente ProgramaObjeto Compilador Ejecución del Programa instrucción Ejecución de la Instrucción Programa Fuente Instrucción en leng.máq. Intérprete

11 D A T O S

12 Tipos de Datos (reconocidos por el computador):
BASICOS COMPUESTOS Numéricos Caracter Lógico Estático Dinámico -Enteros -Reales -Arreglos -Registros -Archivos -Listas Arboles -Grafos

13 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

14 Operaciones con los datos
INTERVIENEN OPERADORES RESULTADO ARITMETICAS Datos Numéricos Aritméticos +, - , *, /, resto, entero Dato Numérico DE COMPARACION Datos del mismo tipo Relacionales >, <, >=, <=, = Lógico LOGICAS lógicos Lógicos No, Y, O lógico

15 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

16 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  Simbólica: viene expresado bajo un nombre que guarda su valor Ejm. Pi (Previamente se debe definir que Pi = )

17 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

18 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 Memoria RAM Nota 14.3 12.3

19 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)

20 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.

21 VARIABLES IMPORTANTES
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 (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

22 DISEÑO DE ALGORITMOS

23 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.

24 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

25 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.

26 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).

27 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

28 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.

29 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

30 DIAGRAMA DE FLUJO PSEUDOCODIGO
Símbolos Significado Palabras reservadas Inicio / Fin Inicio / Fin Lectura / Escritura Leer / Escribir Proceso + - * /  Selectiva Si - entonces Mientras/ desde/Repetir Proceso repetitivo Dirección o flujo

31 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 “No puede rendir ES” Escribir “Puede rendir ES” Escribir “La nota final es: “ , PF Fin

32 Escritura de un algoritmo en pseudocódigo
CABECERA Contiene el nombre del algoritmo (opcional) aAlgoritmo nombre del algoritmo BLOQUE DE DECLARACIONES Se utilizan para asignar espacios en la RAM Se declaran: Constantes (opcional), Variables (obligatorio), Otros definidos por el usuario (opc.) Constantes Nombre-constante = valor Variables Tipo-dato: nombre de variables BLOQUE DE INSTRUCCIONES Inicio/Fin Lectura Leer ( lista de variables) Escritura Escribir ( resultado) Asignación nombre de la variable  valor ó expresión Comentarios (no se ejecutan) Sirven para escribir información interna para facilitar el mantenimiento del algoritmo. Formato: // comentario Inicio instrucciones Fin

33 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

34 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

35 Estructura SECUENCIAL
Las acciones del algoritmo se ejecutan en el orden que se encuentran escritos. acción 1 acción 2 acción 3 acción n

36 Estructuras Selectivas
La ejecución de las acciones dependen del resultado de una condición. Se tienen tres tipos de estructuras selectivas: 1. SELECTIVA SIMPLE Las acciones se ejecutan si la condición es verdadera . Pseudocódigo Si (condición) acción1 acción 2 ……… acción n fin-si condición V F acciones

37 Si la condición es Verdadera se ejecutan unas acciones.
2. SELECTIVA DOBLE Si la condición es Verdadera se ejecutan unas acciones. Si la condición es Falsa se ejecutan otras acciones Pseudocódigo Si (condición) acciones 1 Sino acciones 2 Fin-si condición V F Acciones-F Acciones-V

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