[inf 140] introduccion a los algoritmos (3 diap x hoja)

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Profesores

PHM/DCP

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Informática

“Introducción a los Algoritmos”

Asignatura

INF 140 – Informática I

Profesores

Pamela Hermosilla MoncktonDaniel Cabrera Paniagua

Ayudantes

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Definición de Algoritmo (RAE)

• Conjunto ordenado y finito de operacionesque permite hallar la solución de un problema.

• Método y notación en las distintas formas del

cálculo.




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Algoritmo (Otras fuentes)

• Procedimiento para resolver un problema

matemático en un número finito de pasos, lo que frecuentemente involucra repetición de una

operación.

�Método detallado paso a paso para lograr una

tarea.




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Algoritmo (informalmente)

Si a una persona se le entrega dicha lista, y ésta

sigue las instrucciones cuidadosamente

entonces al llegar al final se habrá resuelto la

tarea en cuestión




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Un algoritmo es un conjunto finito de instrucciones que especifican la

secuencia de operaciones a realizar, en orden, para resolver un problema

determinado.

En otras palabras es una fórmula para resolver un problema.

Generalmente es una lista de la siguiente forma:

Paso 1: “Hacer algo”



Paso n: “Hacer algo”

.

.

.

Nuestra Definición de Algoritmo




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Algoritmos

Nivel de Abstracción

Olvidar información y consecuentemente tratar

cosas que son diferentes como si fueran las

mismas. Esto con el fin de simplificar el análisis

separando los atributos relevantes dentro de un

contexto determinado.

Dividir & Vencer (divide & conquer)




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Algoritmos Cotidianos (Narrativos)

Llamar por teléfono

Planchar

Cocinar panqueques

Inscribir una asignatura…

etc.




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Un alumno solicita ser el ayudante de un ramo. El profesor examina en la

base de datos de la escuela el historial del alumno. Si el alumno está

capacitado el profesor lo acepta como ayudante, en caso contrario la solicitud

del alumno será rechazada.

Los pasos del algoritmo en descripción narrativa son los siguientes:

1. Inicio

2. Leer solicitud del alumno

3. Leer historial del alumno

4. Si, el alumno está capacitado, el profesor acepta la solicitud, en caso contrario

la solicitud es rechazada.

5. Fin

Otros Ejemplos




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Calcular el promedio de 3 notas:

1. Inicio

2. Leer nota 1

3. Leer nota 2

3. Leer nota 3

4. Asignar a suma_de_notas el resultado de nota1+ nota2 + nota3

5. Asignar a promedio el resultado de suma_de_notas / 3

6. Escribir resultado

7. Fin

Realizar una venta con factura…




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Características

• Correcto - Fiable

• Eficiencia tiempo & recursos

• Claro - Fácil de mantener

• Interfaz apropiada

• Preciso : orden en cada paso

• Definido: siempre se obtiene el mismo resultado

• Finito: número finito de pasos




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• Error – creer que:Aprender a programar significa aprender un

lenguaje computacional hasta dominarlo

completamente, y luego utilizarlo para

expresar, en la forma que el computador

entiende, el problema particular que se

quiere resolver




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Realidad:

La parte medular de la programación

consiste en resolver el problema.

Esto es independiente del lenguaje en el cual

se expresará posteriormente esta solución




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• Programar NO es fácil, ya que no es fácil

resolver problemas

• ... y enseñar a programar tampoco lo es

porque en realidad lo que se debe

enseñar son técnicas de solución de

problemas.




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• Resolver un problema usando un computador no essolamente conocer un lenguaje de programación.

• Es disponer de la capacidad para analizar un problema, entenderlo y especificar el algoritmo que permite solucionarlo, usando un lenguaje de programación.

• Para ello no basta con aprender un lenguaje de programación, además hay que disponer de una metodología que permita resolver problemas computacionalmente.




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• El medio para resolver un problema en forma

computacional es un conjunto preciso de

instrucciones expresadas en un cierto lenguaje, lo

cual constituye lo que se denomina un programa.

• Pero el programa puede ser visto simplemente como

un algoritmo expresado en un lenguaje de programación.

• Este algoritmo es independiente del lenguaje y

constituye la forma en que se resuelve el problema.




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¿Qué es un lenguaje? (1)

Def. RAE:

� “Conjunto de sonidos articulados con que el hombre

manifiesta lo que piensa o siente.”

� “Estilo y modo de hablar y escribir de cada persona en

particular.”

� “Conjunto de señales que dan a entender algo. (El lenguaje

de los ojos, el de las flores).”




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¿Qué es un lenguaje? (2)

• Un lenguaje es un medio de comunicación entre los

seres humanos a través de signos orales y escritos que

poseen un significado.




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¿Qué es un lenguaje de programación?

• Es un lenguaje utilizado es la escritura de programas para

computadores, de tal modo que puedan ser entendidos por

estos últimos.

• Se clasifican en tres grupos:

– Máquina

– Bajo Nivel

– Alto Nivel




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Lenguaje Máquina




• Es el lenguaje propio de los computadores, basado en la lógica binaria, de ceros y unos (00010111).

• Este lenguaje resulta difícil de utilizar para las personas, ya que el programador debe introducir todos y cada uno de los comandos y datos en forma binaria.

• La programación en lenguaje máquina es una tarea tan tediosa y consume tanto tiempo que raras veces lo que se ahorra en la ejecución del programa justifica los días o semanas que se han necesitado para escribir el mismo.

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Lenguaje de Bajo Nivel




• La programación en lenguaje máquina es difícil. Es por ello se necesitan lenguajes que faciliten este proceso. En base a esto se han sido diseñados los lenguajes de bajo nivel.

• Los lenguajes de bajo nivel permiten crear programas muy rápidos, pero que son a menudo difíciles de comprender.

• Se requiere que el programador piense a nivel de máquina.

• Un ejemplo de este tipo de lenguaje es el ensamblador.

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Lenguaje Ensamblador




• El lenguaje ensamblador es un lenguaje funcionalmente similar al lenguaje máquina, pero más sencillo de utilizar.

• En este lenguaje, los programadores utilizan códigos alfabéticos que se corresponden con instrucciones de tipo numérico de las máquinas.

• El “enlace” entre el programador y el computador, un programa llamado ensamblador, traduce cada instrucción de este lenguaje en la sentencia máquina que corresponda.

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Lenguaje de Alto Nivel (1)• Los llamados lenguajes de alto nivel son los que se emplean

con mayor frecuencia como lenguajes de programación, porque permiten expresar los algoritmos de una manera y con un estilo fácilmente reconocible por parte de diversos programadores.

• Son útiles para simplificar el proceso de programación.

• Algunos ejemplos de lenguaje de alto nivel son:

– Java

– C/C++

– Visual Basic

– HTML, XML, Prolog, Lisp, …y un gran etc…




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Lenguaje de Alto Nivel (2)• Ventaja:

– Son fácilmente transportables de una máquina a otra sin necesidad de realizar grandes cambios en ellos, por lo que se dice que son independientes de la máquina empleada.

• Tanto los lenguajes de alto nivel como de bajo nivel no son entendibles directamente por la máquina, sino que necesitan ser traducidos a instrucciones en lenguaje máquina.

• Para ello se emplean Compiladores, e Intérpretes.




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Compiladores (1)• Un compilador es un traductor.

• El compilador traduce un código fuente íntegramente a lenguaje máquina antes de su ejecución, por lo que el resultado se ejecuta con tanta rapidez como si se hubiese escrito directamente en lenguaje máquina.

• El compilador es el más eficaz para la mayor parte de las máquinas, puesto que presenta la ventaja que cada una de las sentencias del programa es interpretada y traducida al lenguaje máquina sólo una vez.




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Compiladores (2)• Un compilador crea una lista de instrucciones de código

máquina, basándose en un código fuente.

• El código objeto resultante es un programa rápido y listo para funcionar, pero que puede hacer que falle el ordenador si no está bien diseñado.




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Intérpretes• Son programas que se traducen línea por línea el código

fuente.

• Son traductores más lentos que los compiladores, ya que no producen un código objeto, sino que recorren el código fuente una línea cada vez.

• Cada línea se traduce a código máquina y se ejecuta.




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Alto Nivel

Compilador /

Intérprete

Código fuente

Ensamblador

Bajo Nivel

Código Objeto

SUB …

Máquina

011010100010

Ejecutable

Incorporación de bibliotecas ya existentes

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Resolución de Problemas• Entender el problema -> Definir el problema con claridad !!!

• Idear un plan para resolver el problema– Identificar recursos, personas, información, etc.

– Establecer el modo de utilizar los elementos identificados.

• Ejecutar el plan

• Evaluar la solución obtenida– ¿Se ha resuelto efectivamente el problema existente?

– La solución alcanzada, ¿es útil para otros problemas?




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Proceso de Programación• La programación es una forma especializada del modelo de

resolución de problemas…

• Sus fases son:

– Definición del problema.

– Creación, depuración y verificación del algoritmo.

– Escritura del programa.

– Verificación y depuración del programa.




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Alcances… (1)• En general, los problemas a resolver son tan complejos, que no

es posible resolverlos de una sola vez.

• Es por ello que usualmente se divide un problema mayor en un listado de sub-problemas más pequeños y abordables.

• Cada uno de estos sub-problemas son, a la vez, divisibles en otros sub-problemas de menor tamaño.

• Algunos autores llaman a esto Dividir y Conquistar, oRefinamiento por Pasos.




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Alcances… (2)• Este tipo de proceso se asocia a un enfoque “de arriba abajo”

(Top Down), ya que el problema se aborda desde lo más general (“desde arriba”), y progresivamente se introducen mayores detalles según se requiera (“hacia abajo)”.

• El resultado es un algoritmo, que corresponde a un conjunto de instrucciones paso a paso que, luego de ser ejecutadas, resuelven el problema original.




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Alcances… (3)• Este algoritmo suele estar escrito en un formato denominado

Pseudocódigo, una mezcla entre lenguaje informático y lenguaje natural.

• Una vez que los detalles del algoritmo están correctos, el paso siguiente es traducir las instrucciones existentes en pseudocódigo a un lenguaje de programación de alto nivel.




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Forma Difícil de Resolver un Problema




Problema

Solución en forma de programa

• Énfasis en dar una solución rápida al problema, pero…¿Qué problema estoy resolviendo?

¿Abordé el problema de manera adecuada?

?

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Forma Adecuada de Resolver un Problema (1)




Problema

Solución en forma de programaSolución en

forma algorítmica

Comprensión del problema

Implementación de la Solución

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Forma Adecuada de Resolver un Problema (2)




• Lo importante radica en comprender efectivamente quéproblema pretendemos resolver, y plantear una solución analítica que lo resuelva.

• Si fallamos en la comprensión del problema, sus consecuencias se arrastran hasta la solución final…

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Aspectos a tener en cuenta en un algoritmo (1)




• Como ya se ha mencionado, un algoritmo se desarrolla con

el objetivo de resolver un problema.

• Por lo tanto, se espera que, luego de la ejecución del

algoritmo, exista un resultado o salida.

• Pero para obtener esta salida, es necesario que exista un

proceso que sea capaz de entregarlo.

• Ahora bien, un proceso requiere de entradas, elementos

inicialmente externos al proceso, pero que se incorporan a

él con el fin de obtener la salida esperada (solución).

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Entrada 1

Entrada 2

Entrada 3

Entrada N

……

Salida 1

Salida 2

Salida 3

…

…

Salida N

PROCESO

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• Entradas:– ¿Cuántas entradas son requeridas por el proceso establecido?

– ¿Qué tipo de entradas son requeridas por el proceso

establecido?

• Proceso:– ¿Cuál es el proceso más adecuado para resolver el problema

planteado?

• Salidas:– ¿Cuál es el resultado final esperado?

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Fin




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