Tema 2 Conceptos básicos de programación

Fundamentos de Informática

Índice •

Metodología de  la programación

•

Programación estructurada

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Tema 2:  Conceptos básicos de programación

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Metodología de la Programación •

Pasos a seguir para el desarrollo de un programa (fases): – Análisis del problema. – Diseño de el/los algoritmos. – Codificación del programa. – Compilación. – Verificación/depuración. – Documentación.

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Metodología de la Programación – Análisis del problema

ANÁLISIS DEL PROBLEMA

DATOS DE ENTRADA

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DEFINICIÓN PROBLEMA

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DATOS DE SALIDA (Resultados)

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Metodología de la Programación – Análisis del problema •

Ejemplo  – Leer el radio de un círculo y calcular e imprimir su superficie y la longitud de  la circunferencia.

•

Análisis – Entradas: Radio del círculo (variable RADIO). – Salidas: Superficie del círculo (variable AREA), Circunferencia del círculo  (variable CIRCUNFERENCIA). – Variables: RADIO, AREA, CIRCUNFERENCIA (tipo real).

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Metodología de la Programación •

Diseño de el/los algoritmos – – – – –

Conjunto preescrito de operaciones (reglas o instrucciones) bien definidas para resolver un problema en un número finito de pasos Un algoritmo:  Finito (Resultado en el tiempo),  Definido (No puede ser  ambiguo), Preciso (ejecución paso a paso). El diseño del algoritmo es bastante independiente del lenguaje de  programación (sí depende del enfoque) Definir paso a paso con detalle Diseño descendente o modular: División del problema en subproblemas PROBLEMA

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

DEFINICIÓN PROBLEMA Problema 1

Dato 1.

Dato 2.

Salida 1. Subproblema 1. 1

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Subproblema 1.2

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Salida 2.

Metodología de la Programación • Diseño de el/los algoritmos

INICIO

Diagrama de flujo Acumuladores a cero s=0

Contador a cero n=0

Introducir un número en a

a=0

SI

NO

Promedio p=s/n

Contarlo n=n+1

Imprimir Promedio

Acumulativo s=s+a

Introducir un número Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

FIN Tema 2:  Conceptos básicos de programación

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Metodología de la Programación • Diseño de el/los algoritmos Diagrama de flujo TERMINAL

ENTRADA-SALIDA

PROCESO

SI

DECISIÓN

NO

CONECTOR

COMENTARIOS

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Metodología de la Programación • Diseño de el/los algoritmos Diagrama de flujo

SUBRUTINA

PANTALLA

IMPRESORA

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Metodología de la Programación •

Diseño de el/los algoritmos Pseudocódigo Se trata de un lenguaje imitación del de un ordenador. No está estandarizado. • Cada programador tiene el propio. • Mezcla de lenguaje natural, símbolos, términos y características de varios lenguajes de programación. Ejemplo: Definición de variables_componentes. Inicio Escribir_texto (‘entrada de dato’); Leer_Dato(dato); Proceso salida = dato * 2; Escribir_resultado_proceso (salida); Fin

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Metodología de la Programación •

Codificación del programa – –

Escribir el algoritmo en un lenguaje de programación • Permite  ser leído y ejecutado por el ordenador. Tipos de lenguajes: • De bajo nivel (dependen de la máquina sobre la que se ejecuta):  – –

•

De alto nivel (no dependen de la máquina): –

–

– –

Lenguaje Máquina (escritura en binario) Ensambladores: (escritura simbólica) Imperativos: Estructurados • FORTRAN • C • PASCAL Declarativos:   • LISP / PROLOG

Orientados a Objeto i Java i C++ i Ada 95

La salida de la fase de codificación son los programas fuente (que todavía no se  pueden ejecutar directamente sobre el ordenador) Un programa se compone de un conjunto de instrucciones que indican las  operaciones elementales a ejecutar y la manera en que se encadenan.

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Metodología de la Programación •

Compilación y enlace –

–

–

Salvo que el programa se escriba directamente en lenguaje  máquina (muy improbable) siempre debe existir un  traductor. La fase de compilación y enlace permite leer el programa  escrito en lenguaje de alto nivel y traducirlo a lenguaje  maquina. Hay tres tipos de traductores: – – –

Compiladores. Interpretes.  Ensambladores Traductor

PROGRAMA FUENTE

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Compilador

PROGRAMA OBJETO

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Metodología de la Programación PROGRAMA

•

FUENTE

Compilación Fases de un  compilador

Analizador Morfológico Analizador Sintáctico Analizador Semántico Programa en lenguaje intermedio

Optimizador Generador de Código

Programa Objeto Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

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Metodología de la Programación Compilación y enlace Errores de Compilación (léxicos, sintácticos y semánticos)

Programa Fuente (texto)

Archivos de Biblioteca

Archivos incluídos

Compilador

Programa Objeto

Enlazador

Otros programas objetos Programa Ejecutable Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

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Metodología de la Programación •

Verificación/depuración – – –

Errores en tiempo de ejecución • división por cero, apertura de ficheros inexistentes,... Errores lógicos (los más difíciles de detectar) • Resultados incorrectos Optimización del algoritmo.

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Metodología de la Programación Compilación y enlace + Verificación y depurado Errores de Compilación (léxicos, sintácticos y semánticos)

Programa Fuente (texto)

Compilador

Archivos de Biblioteca

Archivos incluídos Programa Objeto

Enlazador

Errores de ejecución Errores lógicos

Resultados Correctos Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

Verificación y Depurado Tema 2:  Conceptos básicos de programación

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Programa Ejecutable

Metodología de la Programación •

Documentación – – –

–

Se genera a lo largo de todas la fases Debe permitir acceder al programa a una persona distinta al  programador. Interna: – Código de programa fuente – Comentarios Externa:

•

Especificación de requisitos Listado de programa fuente  Explicación de los algoritmos (CLARO y CONCISO) Diagramas de flujo o pseudocódigo. Especificación de datos, formatos de pantalla,...

•

...

• • • •

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Metodología de la Programación: Fases Problema

Análisis

Definición del Problema Datos de Entrada Datos de Salida

Diseño

División modular del Problema (Pseudocódigo, Diagrama de Flujo) DE, DS

Codificación Documentación Programa fuente Pseudocódigo Diagrama de Flujo Manual de Usuario Especificación de los Datos ... Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

Programa Fuente Errores de Compilación

Compilar y Enlazar

Errores de Ejecución Errores de Lógica

Programa Ejecutable

Verificar y Depurar Tema 2:  Conceptos básicos de programación

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Programación Estructurada •

Un programa estructurado se basa en la aplicación sistemática de las siguientes reglas: – Diseño modular: descomponer un módulo complejo en otros submódulos más  simples → Diseño Descendente – Programar cada módulo de manera lo más independiente posible – Razonamiento de lo general a lo particular. – Ventajas: • • • • • • •

–

•

Mejora la legibilidad del programa Facilita el entendimiento del programa Simplifica el mantenimiento Minimiza la complejidad Cada módulo puede ser programado por personas diferentes Utilización de una metodología de programación disciplinada Favorece el trabajo en equipo

Problema: No existe un método estándar para dividir en módulos un programa

Teorema de la Programación Estructurada Todo algoritmo puede ser descrito utilizando solamente tres tipos de  estructuras de control: secuencial, alternativa, y repetitiva.

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Programación Estructurada •

Secuencia –

•

Todas las acciones se ejecutan  sucesivamente, una a continuación  de otra sin posibilidad de  bifurcaciones. 

Acción 1

Acción 2

Sentencias Alternativa  –

Una estructura alternativa bifurca el  flujo de un algoritmo según se  cumplan una o varias condiciones.

Falso

Cierto

Falso

Cierto Condición

Condición Acción

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Acción 3

Acción 1

Acción 2

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Programación Estructurada •

Sentencias Repetitivas: –

Una estructura de control repetitiva permite ejecutar una o varias  acciones un número de veces que puede estar definido a priori o  indefinido hasta que se cumpla una determinada condición.

Tipos de sentencias de control repetitivas: – – – –

PARA: El nº de repeticiones se conoce antes de iniciar el bucle. MIENTRAS: Repite las acciones mientras la condición se cumple. HACER MIENTRAS: Se realiza siempre una vez la acción y luego se  vuelve a realizar mientras la condición se cumpla REPETIR HASTA: Repite las acciones mientras la condición sea  falsa (no existe en C)

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Programación Estructurada PARA Falsa

Índices Cierta

Acción

HACER MIENTRAS

MIENTRAS

Falso Acción

Condición Cierta

Cierta

Condición

Acción

Falsa Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

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Ejemplos •

Diseñar un algoritmo que resuelva una ecuación de segundo grado: – Datos de entrada: • –

Datos de salida: •

–

Coeficientes a,b,c Soluciones de la ecuación si las hay

Nota: • •

El algoritmo únicamente resolverá la ecuación en el  caso de existir 2 soluciones diferentes (opción 1) En cualquier otro caso mostrara un mensaje de error.

Diseñar el algoritmo para hacer una tortilla de patata • Diseñar el algoritmo que resuelva la ecuación de segundo grado  dando todas las posibles soluciones (opción 2). •

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Ejemplo (opción 1): Ecuación de Segundo Grado – Diagrama de flujo

INICIO Entrada de datos: a , b , c NO

a!= 0 SI

DECISIÓN

SI

NO

b*b >4*a*c

No ecuación de 2º grado

Datos Incorrectos

x1=(-b+sqrt(b*b-4*a*c))/2*a

FIN

x2=(-b-sqrt(b*b-4*a*c))/2*a

FIN

Salida x1, x2

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FIN

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Ejemplo (opción 1): Ecuación de Segundo Grado – Pseudocódigo Algoritmo ‘Ecuación de segundo grado’ {Cálculo de una ecuación de segundo grado} Variables a, b, c; /*Introducir las constantes con sus signos*/ x1, x2 /*Valores de Salida*/ Inicio Escribir (“Introduzca dato A:”); /*Entrada de Datos*/ Leer (a); Escribir (“Introduzca dato B:”); Leer (b); Escribir (“Introduzca dato C:”); Leer (c); Si (a != 0) entonces Si (b2-4*a*c > 0) /*Condición para evitar la raíz cuadrada de un nº negativo*/ x1:=(-b+sqrt((b*b)-(4*a*c)))/(2*a); x2:=(-b-sqrt((b*b)-(4*a*c)))/(2*a); Escribir (‘Valor x1=‘,x1,’y Valor x2=‘,x2); sino /* Raíz negativa */ Escribir (“Datos Incorrectos”); fin_si sino Escribir (“ No se trata de una ecuación de 2º grado”) fin_si Fin Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI

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Escuela Técnica Superior de Ingeniería ICAI Alberto Aguilera 25 28015 Madrid Tel +34 91 542 28 00 Fax + 34 91 542 31 76 Iwww.icai.upcomillas.es

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