ALGORITMOS Y
ESTRUCTURAS DE DATOS
Elaborado: Ing. Irma Inga Serrano Presentado: MSc. Marcos Hernández
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Recinto Universitario Augusto C. Sandino
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
Procesador
Entrada Salida
Algoritmo
DATOS INFORMACION
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)
PROCESAMIENTO DE DATOS
Operaciones que transforman datos en información
PROCESAMIENTO DE DATOS AUTOMATIZADO
Entrada DATOS
Salida
INFORMACION
Programa Algoritmo Procesador
Elementos del Computador
+
HARDWARE (elem.físicos)
SOFTWARE (programa)
HARDWARE (componentes físicos)
Unidades Periféricas De Entrada Ejem.
Teclado Mouse
Escaner, etc
Unidades Periféricas De Salida Ejm.
Impresora Monitor,
Parlantes, etc.
Unidades de Almacenamiento.
Ejem. Disquete, Discos compactos, Discos duros, etc.
Unidad de Control
Unidad Aritmética
Y Lógica
Memoria Principal RAM y ROM
UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
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
FASES PARA LA CONSTRUCCION DE UN PROGRAMA
SOLUCION DEL PROBLEMA
IMPLEMENTACION EN LA
COMPUTADORA
Datos Algoritmo Programa
(Software)
Análisis del problema
Diseño del algoritmo
Verificación del algoritmo Error de
lógica
OK
Codificación del algoritmo
(programa)
Ejecución del programa
Verificación del programa
Programa
Error sintaxis
OK Algoritmo
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.
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.
Programa
Fuente Compilador Programa
Objeto
Programa
Fuente Intérprete
Ejecución del Programa
Instrucción en leng.máq.
Ejecución de la Instrucción
Tipos de Traductores: Compiladores e Intérpretes
instrucción
D A T O S
Tipos de Datos (reconocidos por el computador):
DATOS
BASICOS COMPUESTOS
Numéricos Caracter Lógico Estático Dinámico -Arreglos
-Registros -Archivos
-Listas -Arboles -Grafos -Enteros
-Reales
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
Operaciones con los datos
OPERACIONES INTERVIENEN OPERADORES RESULTADO
ARITMETICAS Datos Numéricos
Aritméticos
+, - , *, /,
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.
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)
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.
Se representa con el símbolo Ejem.
Nota 12.3 Nota Nota +2
12.3 Nota
Memoria RAM
14.3
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)
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.
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 + 10 (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
VARIABLES IMPORTANTES
DISEÑO
DE ALGORITMOS
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.
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 :
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.
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).
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
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.
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 PSEUDOCODIGO Símbolos Significado Palabras reservadas
Inicio / Fin
Lectura / Escritura Proceso
Selectiva
Proceso repetitivo
Inicio / Fin
Dirección o flujo
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 “Puede rendir ES”
Escribir “No puede rendir ES”
Fin
Escribir “La nota final es: “ , PF
Escritura de un algoritmo en pseudocódigo
CABECERA
Contiene el nombre del algoritmo (opcional)
Constantes
Nombre-constante = valor Variables
Tipo-dato: nombre de variables
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
• Comentarios (no se ejecutan)
Sirven para escribir información interna para facilitar el mantenimiento del algoritmo.
Formato: // comentario
aAlgoritmo nombre del algoritmo
Inicio
instrucciones
Fin
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
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
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 .
condición
acciones
V F
Pseudocódigo
Si (condición) acción1
acción 2 ………
acción n fin-si
2. SELECTIVA DOBLE
Si la condición es Verdadera se ejecutan unas acciones.
Si la condición es Falsa se ejecutan otras acciones
condición
Acciones-F Acciones-V
F V
Pseudocódigo
Si (condición) acciones 1 Sino
acciones 2 Fin-si
