UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Recinto Universitario Augusto C

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Recinto Universitario Augusto C. Sandino ALGORITMOS Y ESTRUCTURAS DE DATOS Elaborado: Ing. Irma Inga Serrano Presentado: MSc. Marcos Hernández

GENERALIDADES DATO 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

PROCESAMIENTO DE DATOS Operaciones que transforman datos en información DATOS Procesador INFORMACION Salida Entrada Algoritmo § Es realizado por el procesador el cual ejecuta un conjunto de pasos previamente definidos (algoritmo) n El procesamiento de datos puede ser: Manual Mecanizada (uso de calculadora, sumadora, etc) Automatizado (uso del computador)

PROCESAMIENTO DE DATOS AUTOMATIZADO Procesador DATOS INFORMACION Salida Entrada Programa Algoritmo

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

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

SOFTWARE (Conjunto de Programas) TIPOS DE SOFTWARE: Programa 1 Programa 2 - Sistemas operativos Ejm. DOS, Windows, Linux, etc. - Aplicaciones de uso general Ejm. Word, Excel, Power Point, etc. Programa 3 - Aplicaciones de uso específico Ejm. sistema de notas, sistema de facturación, etc) MEMORIA RAM

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

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

TIPOS DE PROGRAMAS (según el Lenguaje de Programación) PROGRAMA FUENTE (PF) Programa escrito en lenguaje de alto o bajo nivel. n PROGRAMA OBJETO (PO): Programa escrito en lenguaje de máquina. Es el que ejecuta el computador. n TRADUCTORES DE LENGUAJE Programas que traducen programas fuente a lenguaje de máquina. Tipos de Traductores: Compiladores e Intérpretes Programa Fuente Compilador Programa Objeto Intérprete Instrucción en leng. máq. instrucción Ejecución del Programa Ejecución de la Instrucción

DATOS

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

DATOS SIMPLES O DATOS BASICOS n 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. n DATOS TIPO LOGICO Conjunto formado por dos valores lógicos: verdad, falso

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

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

Expresión de los datos Un dato puede venir expresado como: constantes, variables, expresiones, funciones, etc. n 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)

n 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

Operador de asignación Se utiliza para almacenar un dato en una variable, perdiéndose cualquier otro valor previamente almacenado en ella. n Se representa con el símbolo Ejem. Nota 12. 3 Nota +2 Memoria RAM Nota 12. 3 14. 3

n 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)

n 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) n n n 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.

VARIABLES IMPORTANTES ACUMULADOR n Es una variable cuyo valor aumenta o disminuye en una cantidad variable cada vez que se produce un determinado suceso o acción. n Debe ser inicializado Ejm. Se desea acumular las notas de prácticas de un alumno Sum 0 (el valor de sum es 0) sum + 13 (el valor de sum es 13) sum + 10 (el valor de sum es 23) CONTADOR n Es un acumulador cuyo valor aumenta o disminuye en una cantidad constante cada vez que se produce un determinado suceso o acción. n Se usa para contar sucesos. Ejm. Contar número de aprobados

DISEÑO DE ALGORITMOS

ALGORITMO n Secuencia ordenada de pasos o acciones o instrucciones que se debe ejecutar para realizar una tarea o para resolver un problema. n Es expresado en lenguaje natural utilizando herramientas estandarizadas. Características de un algoritmo n Preciso: El algoritmo debe indicar el orden en que se debe realizar cada paso. n Finito: El algoritmo tiene un número finito de pasos y debe terminar en algún momento. n Bien definido: Si el algoritmo se prueba dos veces con los mismos datos de entrada, se debe obtener el mismo resultado.

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

INSTRUCCIONES Son las acciones que van a ser ejecutadas por el computador para resolver el problema. TIPOS : n Instrucciones de Inicio/Fin : Indica el Inicio y el Fin del algoritmo n Instrucciones de lectura: Solicita al usuario el ingreso de datos desde un dispositivo de entrada por ejemplo el teclado. n Instrucciones de escritura: Muestra los resultados a través de un dispositivo de salida por ejemplo la pantalla, impresora, etc.

n Instrucciones de asignación: Almacena un valor en una variable, perdiéndose cualquier otro valor almacenado en ella. n Instrucciones selectivas: Permiten ejecutar unas u otras tareas de acuerdo al resultado de una expresión condicional n Instrucciones repetitivas: Permiten la repetición de un grupo de instrucciones, generando un bucle (lazo o loop).

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+2 EF)/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

Análisis Datos de entrada: Salida: EP, EF, PP 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 + 2 EF + PP)/4 Si cumple la condición PP> 6. 1 y PF>6. 1 entonces 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.

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

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

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

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

El algoritmo en Pseudocódigo Algoritmo PROMEDIO Cabecera del algoritmo Variables entero: EP, EF Bloque de declaraciones 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”) Bloque de sino Instrucciones Escribir (“No puede rendir el ES”) Escribir (“La nota final es: “, PF) Fin-si Fin

ESTRUCTURAS DE CONTROL Un algoritmo debe ser escrito utilizando tres estructuras de control: n n n E. C. Secuencial E. C. Selectiva Simple Doble Múltiple E. C. Múltiple Desde Mientras Repetir - hasta

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

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) acción 1 condición V acción 2 ……… acción n fin-si acciones F

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

Reconocimiento de Autoría Esta Presentación fue elaborada por la profesora: Ing. Irma Inga Serrano, de la UNI en Lima Perú: Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas Área de Sistemas Computación e Informática