Unidad 3 Conceptos de Programación
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Este documento proporciona una introducción a los conceptos básicos de programación, incluidos algoritmos, diagramas de flujo, pseudocódigo, lenguajes de programación, traducción de lenguajes, elementos de programación y programación estructurada. Explica cómo los programas resuelven problemas siguiendo una serie ordenada de instrucciones y cómo los algoritmos, diagramas de flujo y pseudocódigo pueden usarse para diseñar la solución lógica a un problema antes de codificarlo.
![-7753353860805606415386080INSTITUTO POLITECNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS2 DE OCTUBRE DEL 2009THE BOOBS Secuencia: 1CM1“UNIDAD 3 “CONCEPTOS DE PROGRAMACIONLICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA INFORMÁTICAIntegrantes:MENDOZA ESPINOSA DIANA CECILIA PAREDES CARRILLO NATALYTREJO SÀNCHEZ JESSICA DANIELAZAGAL DOÌINGUEZ GLORIA EVAFUNDAMENTOS DE LA COMPUTACIÓN Tabla de contenidoINTRODUCCIÓN33.1 Como determinar que un problema sea resuelto por computadora63.1.1 La forma en que los programas resuelven problemas103.2 Soluciones lógicas13 3.2.1 Algoritmo133.2.2 Pseucódigo14 3.2.3 Compuertas o puertas lógicas 173.3 Diagrama lógico 183.3.1 Diagrama de flujo 193.3.2 Diagrama de Gantt 203.3.3 Diagrama de Pert 223.3.4 Diagrama de Venn 233.3.5 Diagrama de Procedimiento 243.3.6 Diagrama de Karnaugh- Simplificación 253.3.7 Diagrama de lluvia de ideas 273.4 Lenguaje de programación28 3.4.1 Programa30 3.4.2 Fases de creación de un programa 323.5 Lenguaje máquina363.6 Traductor de lenguajes38 3.6.1 Traductores42 3.6.2 Compiladores43 3.6.3 Ensamblador 483.6.4 Clasificación de compiladores513.7 Elementos de programación523.7.1 Tipos de datos523.7.1.1 Estáticos 523.7.1.2 Dinámicos 553.7.1.3 Simples 553.7.1.4 Estructurados 563.7.1.5 Ordinales 573.7.2 Operadores lógicos 603.8 Programación estructurada 603.8.1 Técnicas de programación 603.8.1.1 Programación modular 603.8.1.2 Programación estructurada 613.8.3 Visión moderna de un programa estructurado 64CONCLUSION67BIBLIOGRAFIA69 INTRODUCCIÓN Desde que la computadora tuvo la capacidad de realizar tareas por si sola se vio en la necesidad de seguir reglas que regularan el uso de sus funciones utilizando diversos métodos para su comprensión... Se baso en instrucciones que se vieron apoyadas por una serie de métodos que permitieron agrupar información. Esta información debía de ser comprendida por el ordenador ya que las computadoras no usan un lenguaje como el del humano, si no que este debe de ser interpretado para llegar a un nivel en el que las instrucciones sean entendidas por el ordenador. Introduciendo así el uso de medios tales como algoritmos, diagramas de diversos tipos, pseucódigo, etc. Que permitieron organizar ideas para la información que tenía que ser interpretada. De aquí que surgen los lenguajes de programación, mediante los cuales se desarrollan instrucciones que nos permiten llegar a un fin especifico. Con el tiempo, estos fueron evolucionando en complejidad y en uso, debido a esto se sentaron bases para el desarrollo de programas marcando una pauta y división en su uso, surgiendo así distintos tipos de programación que satisfacían diferentes requerimientos. Al organizarse la forma en que trabajarían los programas surgieron especificaciones de diversa índole, creando instrucciones delimitadas que se seguirían como patrón en la elaboración de estos apareciendo así el uso de “palabras” universales en cada programa para su utilización individual. Dividiéndose también en complejidad unos de otros. Para esta división se tomo en cuenta la clasificación de la información ya que no toda seria tratada con el mismo fin, si no que se agruparon datos similares, surgiendo grupos que tomarían un nombre de acuerdo a sus funciones y a la forma en que fuerana ser utilizados. Cuando la programación ya estuvo definida se trato de que fuera lo más entendible tanto para el programador, como para una persona ajena a él, que quisiera consultar el programa. Para esto se estructuraron los programas. En ellos se trabajaría con un status sin olvidarse de las reglas de programación independientemente del programa en el que se estuviese trabajando, ordenando las instrucciones de una manera en la que se redujera el numero de procesos a realizar dentro del, agilizando el manejo de información para hacerla lo más breve y funcional dentro del programa. 3.1 CÓMO DETERMINAR QUE UN PROBLEMA SEA RESUELTO POR COMPUTADORA El software proporciona las instrucciones que hacen funcionar el hardware de la computadora; sin este la computadora no puede funcionar, no es más que un montón de partes. Algunos comandos de software pueden estar integrados en piezas de de hardware especificas (por ejemplo los chips de CPU y ROM), peo incluso en estos casos la programación es simplemente una versión de “codificación dura” del software. Un ejemplo de este tipo de codificación se puede encontrar en algo tan común como un reloj digital. Aunque posiblemente nunca lo hayan considerado cierta entre clase de software está integrada en los circuitos del reloj los cuales le permiten funciona. Debido a que el software es una parte tan importante de cualquier sistema de computación, es importante entender que tipo de software es y donde proviene. En termino software puede utilizarse en forma genérica, por ejemplo en la frase” El software le dice a la computadora que hacer”. El término también puede utilizarse de una manera más específica para describir un sistema operativo o aplicación. Por ejemplo: puede decir, “Windows XP es un producto de software” o “Photoshop es un producto de software” Un programa de cómputo es un conjunto de instrucciones o declaraciones (también conocidas como código) que debe de utilizar el CPU de una computadora. Los programas, o software, tienen distintas formas. Éstas se pueden dividir en tres categorías principales: sistemas operativos, herramientas y aplicaciones. Un programa normalmente está compuesto de un modulo principal y submódelos. Estos módulos están almacenados como un conjunto de archivos; los programas grandes pueden contener miles de archivos individuales, cada uno para un propósito especifico. Algunos de los archivos contienen instrucciones para la computadora mientras que otros contienen datos. Para las PC basadas en Windows, algunas extensiones comunes para los archivos de programas son las siguientes: Archivos ejecutables: Un archivo ejecutable (.exe, .com) es parte de un programa que en realidad envía comandos al procesador. De hecho, cuando usted ejecuta un programa, está ejecutando un archivo ejecutable. El procesador ejecuta los comandos del archivo ejecutable. El procesador ejecuta dos comandos del archivo, de ahí proviene el nombre archivo ejecutable. Los archivos ejecutables normalmente (pero no siempre) tienen la extensión de nombre de archivo .exe. Archivos de biblioteca dinámica de vínculos: Un archivo de biblioteca dinámica de vínculos (.dll) es un archivo .exe parcial. Un archivo .dll no puede ejecutarse por sí mismo; en lugar de esto, sus comandos son accedidos por otro programa que esta ejecutándose. Debido a que los archivos .dll pueden contener partes de un programa ejecutable, ofrecen a los programadores de manera efectiva de dividir programas grandes en componentes pequeños que son reemplazables. Esta característica hace que el programa completo sea fácil de actualizar. Además los archivos .dll también pueden ser compartidos por distintos programas al mismo tiempo. Archivos de inicialización: Un archivo de inicialización (.ini) contiene información sobre co9nfiguraciones, por ejemplo, el tamaño y punto de inicio de una ventana, el color de fondo, el nombre del usuario y otros aspectos. Los archivos de inicialización ayudan a los programas a ejecutarse o contiene información que los programas pueden utilizar cuando se ejecutan. Aunque los archivos de inicialización se siguen utilizando, muchos programas nuevos almacenan las preferencias del usuario y otras variables del programa en el registro de Windows, una base de datos especial contiene información sobre el usuario del computador, los programas instalados y ciertos dispositivos de hardware. Archivos de ayuda: Un archivo de ayuda (.hlp, .chm) contiene información a un formato indexado y con vínculos cruzados. Al incluir el archivo de ayuda, los programadores pueden proporcionar al usuario información de ayuda en línea. Archivos de secuencia de comandos: (.bat) automatiza tareas comunes o repetitivas. Un archivo de secuencia de comandos es un programa simple que consiste en un archivo de texto sin formato que contiene uno o más comandos del sistema operativo. Si escribe el nombre de un archivo de secuencia de comandos es un símbolo de sistema, su sistema operativo ejecutara los comandos del sistema operativo. La mayor parte de los archivos de programas se almacenan en una carpeta nombrada como la aplicación o una abreviatura de ella. Sin embrago, algunos archivos de programa se pueden encontrar en otras carpetas. Por ejemplo, los archivos .dll en Windows XP normalmente están almacenados en las carpetas c:indowsystem 32. Para ver una lista de la mayoría de os archivos necesarios para ejecutar una aplicación puede abrir la carpeta de esa aplicación. El proceso de resolución de problemas con computadoras conduce a la escritura de un programa y su ejecución en la misma. Aunque el proceso de diseñar programas es esencialmente un proceso creativo, se puede considerar una serie de fases o pasos comunes que generalmente deben seguir los programadores. Estas fases son las siguientes: Definición del Problema: Esta fase está dada por el enunciado del problema, el cual requiere una definición clara y precisa. Es importante que se conozca lo que se desea que realice la computadora; mientras esto no se conozca del todo no tiene mucho caso continuar con la siguiente etapa. Análisis del Problema: Una vez que se ha comprendido lo que se desea de la computadora, es necesario definir: Los datos de entrada. Cuál es la información que se desea producir (salida). Los métodos y fórmulas que se necesitan para procesar los datos. Una recomendación muy práctica es el que nos pongamos en el lugar de la computadora y analicemos que es lo que necesitamos que nos ordenen y en que secuencia para producir los resultados esperados. Codificación. La codificación es la operación de escribir la solución del problema (de acuerdo a la lógica del diagrama de flujo o pseudocódigo), en una serie de instrucciones detalladas, en un código reconocible por la computadora, la serie de instrucciones detalladas se le conoce como código fuente, el cual se escribe en un lenguaje de programación o lenguaje de alto nivel. Prueba y Depuración: Los errores humanos dentro de la programación de computadoras son muchos y aumentan considerablemente con la complejidad del problema. El proceso de identificar y eliminar errores, para dar paso a una solución sin errores se le llama depuración. La depuración o prueba resulta una tarea tan creativa como el mismo desarrollo de la solución, por ello se debe considerar con el mismo interés y entusiasmo. Documentación: Es la guía o comunicación escrita es sus variadas formas, ya sea en enunciados, procedimientos, dibujos o diagramas. A menudo un programa escrito por una persona, es usado por otra. Por ello la documentación sirve para ayudar a comprender o usar un programa o para facilitar futuras modificaciones. La documentación se divide en tres partes: Documentación Interna: son los comentarios o mensajes que se añaden al código fuente para hacer más claro el entendimiento de un proceso. Documentación Externa: se define en un documento escrito los siguientes puntos: Descripción del Problema. Nombre del Autor. Algoritmo (diagrama de flujo o pseudocódigo). Diccionario de Datos. Código Fuente (programa). Manual del Usuario: describe paso a paso la manera cómo funciona el programa, con el fin de que el usuario obtenga el resultado deseado. Mantenimiento: Se lleva a cabo después de terminado el programa, cuando se detecta que es necesario hacer algún cambio, ajuste o complementar al programa para que siga trabajando de manera correcta. Para poder realizar este trabajo se requiere que el programa este correctamente documentado. 3.1.1 La forma en que los programas resuelven problemas. Un programa es un conjunto de pasos que controlan una computadora, pero es probable que no sepa que apariencia tiene estos pasos. Su apariencia o estructura depende un poco del lenguaje de programación, pero el concepto general es el mismo sin importar que lenguajes se utiliza. Cada paso del código es una instrucción que realiza una sola tarea en una secuencia en una secuencia de pasos que llevan a cabo una tarea más compleja. Control de flujo de un programa: Cuando inicia un programa, la computadora comienza a leer y llevar a cabo declaraciones en el punto de entrada del principal archivo ejecutado. Normalmente este punto de entrada es la primera línea (o declaración) del archivo, aunque puede estar ubicado en otro lugar. Después de la ejecución de la primera declaración, el programa pasa al control (o flujo) a otra declaración y así en adelante hasta que se ejecuta la última declaración del programa; entonces el programa termina. El orden en el cual se ejecutan las declaraciones de un programa se conoce como control de flujo del programa. Pseudocódigo Mezcla de lenguaje de programación y español (o inglés o cualquier otro idioma) que se emplea, dentro de la programación estructurada, para realizar el diseño de un programa. En esencial, el Pseudocódigo se puede definir como un lenguaje de especificaciones de algoritmos. En esencial, el Pseudocódigo se puede definir como un lenguaje de especificaciones de algoritmos. Es la representación narrativa de los pasos que debe seguir un algoritmo para dar solución a un problema determinado. El Pseudocódigo utiliza palabras que indican el proceso a realizar. Ventajas de utilizar un Pseudocódigo a un Diagrama de Flujo Ocupa menos espacio en una hoja de papel Permite representar en forma fácil operaciones repetitivas complejas Es muy fácil pasar de Pseudocódigo a un programa en algún lenguaje de programación. Si se siguen las reglas se puede observar claramente los niveles que tiene cada operación. 412115247650Ejemplo de un pseucódigo Diagramas estructurados (Nassi-Schneiderman) El diagrama estructurado N-S también conocido como diagrama de chapin es como un diagrama de flujo en el que se omiten las flechas de unión y las cajas son contiguas. Las acciones sucesivas se pueden escribir en cajas sucesivas y como en los diagramas de flujo, se pueden escribir diferentes acciones en una caja. Algoritmos Los pasos que se presentan en un diagrama IPO normalmente conducen hacia un resultado deseado. En conjunto, estos pasos se conocen como algoritmos. Un algoritmo es una serie de instrucciones paso a paso que, se siguen, producen un resultado conocido o esperado. Los pasos para encontrar una solución son los mismos sin importar que se encuentre la solución con una computadora o a mano, por lo cual se puede tener un programa y un diagrama IPO hecho a mano parta realizar la misma tarea. 3.2 SOLUCIONES LOGICAS Son aquellas que tienen operaciones lógicas. La solución a cualquier problema de cómputo involucra la ejecución de una serie de acciones en un orden específico. Al procedimiento para resolver un problema en término de: Acciones a ejecutar. El orden en el cual se llevan a cabo dichas acciones. 3.2.1 ALGORITMO Es un diseño de una serie de pasos a seguir y procesos lógicos encaminados a resolver un problemas. Características: Lógica Secuencia Detallada Acciones Pedir datos Desplegar datos Evaluar condiciones Ejecutar operaciones SOLUCION DE UN PROBLEMA ¿Qué debo hacer? ¿Qué debo tener? ¿Cómo hacerlo? NOTA: Información proporcionada al algoritmo = Entrada Información producida por el algoritmo = Salida El siguiente ejemplo demuestra que es importante especificar correctamente el orden en que se debe ejecutar las acciones: Considere el algoritmo “levantarse y arreglarse” que sigue un joven para salir de la cama e ir a su trabajo: Levantarse de la cama Quitarse la pijama Bañarse Vestirse Desayunar manejar hacia el trabajo Esta rutina hace el ejecutivo vaya al trabajo bien preparado para tomar decisiones criticas. A la especificación del orden en el cual se ejecutan las instrucciones dentro de un programa de computadora se le llama control de programa. 3.2.2 PSEUDOCODIGO El pseudocódigo en un lenguaje artificial e informal que ayuda a los programadores a desarrollar algoritmos. El pseudocódigo es similar al inglés; es conveniente y sencillo, aunque no es un lenguaje de programación real. Los programas en pseudocódigo no se ejecutan en las computadoras, sino que solo ayudan al programador a “resolver” un programa antes de intentar escribirlo en un lenguaje de programación como C. El pseudocódigo solo consiste en caracteres, de manera que los programadores pueden introducir los programas en pseudocódigo a la computadora mediante un programa de edición. La computadora puede desplegar o imprimir una copia reciente del pseudocódigo cuando sea necesario. Un programa cuidadosamente cuidado preparado puede convertirse fácilmente en su correspondiente programa. Es tan claro como el diagrama y es una herramienta útil para el seguimiento de la lógica de un algoritmo y, sobretodo, facilita la transcripción a un lenguaje de programación. Tiene la desventaja de que el programador trata de transcribir los pasos del algoritmo utilizando palabras reservadas, propias del lenguaje en el cual está acostumbrado a trabajar. No existe un pseudocódigo estándar, por este motivo hay una notación y una serie de reglas correspondientes al pseudocódigo. Algunas instrucciones que generalmente componen a un pseudocódigo son: Instrucciones declarativas: Son aquellas expresiones que definen las variables y demás objetos del programa, así como el tipo de los mismos. Ejemplo: Enteros A, B… Instrucciones de asignación: Asigna a ala variable que se encuentra a ala izquierda del símbolo de asignación utilizando (generalmente el signo =) el valor de la constante, variable o expresión que se encuentra a la derecha del mismo. Ejemplos: X=0 asignan el valor cero a la variable x Instrucciones de entrada: Introducen los datos desde un dispositivo o periférico de entrada a la memoria del ordenador, depositándolos en las variables como paso previo para su tratamiento en el programa. Ejemplo: Si el dispositivo es de entrada es el teclado, se utilizara una de las siguientes expresiones Introducir variable o leer variable. Instrucciones de salida: Graban, imprimen o visualizan en el dispositivo de salida correspondiente los datos contenidos en las variables especificadas. Dependiendo de los dispositivos a utilizar, los verbos empleados serán visualizar, imprimir o grabar. Si el dispositivo es por pantalla; Visualizar apellidos muestra en pantalla el contenido de la variable apellidos. REGLAS GENERALES EN LA CONFECCIÓN DE UN PSEUDOCODIGO El conjunto de instrucciones que forman parte de un programa o procedimiento va incluido entre las palabras “inicio” y “fin]” que delimitan su contenido. Los verbos se escribirán la primera letra con mayúscula y el resto con minúscula. Los nombres de variables se escribirán con mayúsculas. Se identificaran los procedimientos o subrutinas del programa principal encerrado entre los símbolos “<” y “>” el nombre de cada uno de ellos. El nombre dado al procedimiento y las instrucciones que lo componen será especificado aparte. Para mejorar la legibilidad del programa se utilizara el sangrado o tabulación de los márgenes que indique la subordinación de unas instrucciones respecto a otras. Cuando se considere necesario se incluirán comentarios explicativos en el pseudocódigo precedidos del símbolo asterisco (*). En algunos pseudocódigos se especifica un entorno donde se describen las variables auxiliares utilizadas, indicando su nombre, significado, tipo y valor inicial. 3.2.3 COMPUERTAS O PUERTAS LÓGICAS Los símbolos lógicos que se usan para representar las puertas lógicas están de acuerdo con el estándar ANSI/IEEE 91-1984. La lógica es la parte del razonamiento humano que nos dice que una determinada proposición (sentencia de asignación) es cierta si se cumplen ciertas condiciones. Las proposiciones se pueden clasificar como verdaderas o falsas. Cuando se combinan varias proposiciones se forman funciones lógicas o proposicionales. Hacia 1859 el matemático y lógico irlandés George Boole desarrollo un sistema matemático para formular proposiciones lógicas con símbolos, de manera que los problemas puedan formularse y resolverse de forma similar a como se hace en el algebra ordinaria. El término lógico se aplica a los circuitos digitales que se utilizan para implementar funciones lógicas. Existen varios tipos de circuitos lógicos que son los elementos básicos que constituyen los bloques sobre los que se construyen los sistemas digitales más complejos como por ejemplo una computadora. 41014652374902148840208280205740237490 Cualquier número de entradasANDANDNOT Las líneas conectadas a cada símbolo son las entradas y las salidas. Las entradas son las líneas situadas a la izquierda de cada símbolo y la salida es la línea derecha. Un circuito que realiza una operación lógica determina (NOT, AND, OR) se denomina puerta lógica. Las puertas AND y OR pueden tener cualquier número de entradas En las operaciones lógicas, las condiciones mencionadas anteriormente de: Verdadero (ALTO) /falso (BAJO). Cada una de las tres operaciones básicas da lugar a una respuesta para un determinado conjunto de condiciones. 3.3 DIGRAMAS LÓGICOS INTRODUCCION La representación del sistemas de control por diagramas lógicos se basa en el empleo de símbolos normalizados (puertas) que representan funciones lógicas directas del algebra de Boole (AND, OR, etc.) o sistemas lógicos más complejos (biestables, registros, contadores etc.). El conjunto de todos los símbolos con sus interrelaciones forman el loligrama del sistema de control, representación compacta e independiente de la tecnología de construcción del mismo (eléctrica, neumática, etc.). Desgraciadamente el diagrama es una herramienta característica del técnico del software o del ingeniero de diseño, muy alejado de muchos usuarios finales del autómata, por lo que su empleo queda en la práctica casi circunscrito en la representación del sistema en alto nivel, efectos de especificaciones y documentación. Figura 19. Representación de un circuito Lógico 3.3.1 DIAGRAMA DE FLUJO Un diagrama de flujo es una representación grafica de un algoritmo o de una porción de un algoritmo. Los diagramas de flujo se dibujan mediante símbolos de propósito especial tales como rectángulos, rombos, óvalos y pequeños círculos; estos símbolos se conectan mediante flechas llamadas líneas de flujo. Como el pseudocódigo, los diagramas de flujo son útiles para desarrollar, representar algoritmos, aunque la mayoría de los programadores prefieren el pseudocódigo. Los diagramas de flujo muestran claramente la manera en que opera las estructuras de control: esto es lo único para lo que los utilizaremos. 3.3.2 DIAGRAMA DE GANTT El diagrama de Gantt consiste en una representación gráfica sobre dos ejes; en el vertical se disponen las tareas del proyecto y en el horizontal se representa el tiempo. Los cronogramas de barras o “gráficos de Gantt” fueron concebidos por el ingeniero norteamericano Henry L. Gantt, uno de los precursores de la ingeniería industrial contemporánea de Taylor. Gantt procuro resolver el problema de la programación de actividades, es decir, su distribución conforme a un calendario, de manera tal que se pudiese visualizar el periodo de duración de cada actividad, sus fechas de iniciación y terminación e igualmente el tiempo total requerido para la ejecución de un trabajo. El instrumento que desarrolló permite también que se siga el curso de cada actividad, al proporcionar información del porcentaje ejecutado de cada una de ellas, así como el grado de adelanto o atraso con respecto al plazo previsto. Este gráfico consiste simplemente en un sistema de coordenadas en que se indica: En el eje Horizontal: un calendario, o escala de tiempo definido en términos de la unidad más adecuada al trabajo que se va a ejecutar: hora, día, semana, mes, etc. En el eje Vertical: Las actividades que constituyen el trabajo a ejecutar. A cada actividad se hace corresponder una línea horizontal cuya longitud es proporcional a su duración en la cual la medición efectúa con relación a la escala definida en el eje horizontal conforme se ilustra. Símbolos Convencionales: En la elaboración del gráfico de Gantt se acostumbra utilizar determinados símbolos, aunque pueden diseñarse muchos otros para atender las necesidades específicas del usuario. Los símbolos básicos son los siguientes: · Iniciación de una actividad. · Término de una actividad · Línea fina que conecta las dos “L” invertidas. Indica la duración prevista de la actividad. · Línea gruesa. Indica la fracción ya realizada de la actividad, en términos de porcentaje. Debe trazarse debajo de la línea fina que representa el plazo previsto. · Plazo durante el cual no puede realizarse la actividad. Corresponde al tiempo improductivo puede anotarse encima del símbolo utilizando una abreviatura. · Indica la fecha en que se procedió a la última actualización del gráfico, es decir, en que se hizo la comparación entre las actividades previstas y las efectivamente realizadas. Figura. Representación de un diagrama de gant 3.3.3 DIAGRAMA DE PERT El diagrama PERT es una representación gráfica de las relaciones entre las tareas del proyecto que permite calcular los tiempos del proyecto de forma sencilla. Puede organizar tareas, establecer marcos de tiempo e ilustrar dependencias al inicio de un proyecto con los diagramas de Técnica de programación, evaluación y revisión (PERT) en Microsoft Office Visio. También puede usar diagramas de PERT para ilustrar los pasos que encaminan a una meta específica. Por ejemplo, un diagrama PERT puede servir para definir los pasos que un departamento necesita para alcanzar sus objetivos de ingresos cada dos años. En un diagrama PERT, cada rectángulo o nodo representa una tarea, y las conexiones entre tareas, dependencias. 3.3.4 DIAGRAMAS DE VENN Una figura útil que puede ser usada para visualizar las relaciones entre las variables del algebra de Boole es el diagrama de Venn En el cual se dibujan círculos traslapados para cada una de las variables. Cada círculo es designado por una variable. Se asignan todos los puntos dentro de cada circulo es designado por una variable. Se asignan todos los puntos de cada círculo como pertenecientes a dichas variables y todos los puntos por fuera del círculo como no pertenecientes a la variable. Ahora bien con dos círculos traslapados se forman cuatro áreas distintas dentro del rectángulo: el área que no pertenece ni a x ni a y (x’y’), el área dentro del circulo y pero por fuera de x (x’y’), el área dentro del circulo y pero por fuera de y (xy’) y el área dentro de ambos círculos (xy). De la figura19 1979295248920YX X’YXY’ X’Y’ Figura 20. Diagrama de Venn de dos los variables Los diagramas de Venn se usan para demostrar los postulados del algebra de Boole y para demostrar la validez de los teoremas. 3.3. 5 DIAGRAMA DE PROCEDIMIENTO La multiplicidad de funciones y el crecimiento de las operaciones, tanto en empresas del sector oficial como del privado, inciden en la proliferación de procesos funcionales (crecimientos acelerados) que requieren grandes cantidades de recursos humanos, materiales y financieros que generalmente conducen a zonas de empautamiento para el mejoramiento de la capacidad de producción de bienes o servicios frente a los consumidores y los clientes. La permanente revisión de los sistemas, estructuras y procedimientos por las unidades responsables del mejoramiento administrativo permitirá conocer de manera integral la operación de la institución o de cualquier unidad administrativa. La presentación de procedimientos aislados no permiten conocer de manera integral la operación de la empresa o de una de sus partes (unidad administrativa) y el reconocer la deficiencia en la calidad de los servicios prestados, y la necesidad de identificar problemas y dificultades administrativas que se presentan en el cotidiano que hacer institucional, en mucho obedece a la ausencia de procedimientos redactados y a su representación (graficación); de aquí la necesidad de agrupar- los en forma ordenada en un solo documento denominado
Manual de procedimientos
. El estudio de procedimientos tiene diferentes matices, tema que es tratado ampliamente en otro capítulo de la obra; sin embargo, es importante destacar que una vez que se ha recabado, integrado y analizado la información materia del estudio, se procederá a la graficación de los procedimientos. La representación de los procedimientos sujetos a estudio, puede ser más o menos compleja, según sea la técnica de diagramación y el objeto o ámbito de aplicación de los mismos 3.3.6 DIGRAMAS DE KARNAUGH-SIMPLIFICACION La complejidad de las compuertas lógicas digitales con que se llevan a cabo las funciones de Boole se relacionan directamente con la complejidad de la expresión algebraica de la cual se desprenden la función. Aunque la representación de la tabla de verdad de una función única, puede aparecer de muchas formas diferentes. Las funciones de Boole pueden ser simplificadas por medios algebraicos Sin embargo el proceso de minimización es un tanto raro ya que carece de reglas especificas para predecir cada paso sucesivo en el proceso de manipulación. El método del mapa presenta un procedimiento simple y directo para minimizar las funciones de Boole. Este método puede ser tratado no solamente en la forma pictórica de una tabla de verdad, sino como una extensión del diagrama de Venn. El método del mapa, propuesto primero por Veitch y modificado por Karnaugh se conoce como el “diagrama de Veitch” o el “mapa de Karnaugh”. Un mapa de Karnaugh proporciona un método sistemático de simplificación de expresiones booleanas y, si se aplica adecuadamente, genera las expresiones suma de productos y producto de sumas simples posibles, conocidas como expresiones mínimas. Un mapa de Karnaugh es similar a una tabla de verdad, ya que muestra todos los valores posibles de las variables de entrada y la salida resultante para cada valor. En lugar de organizar en filas y columnas como una tabla de verdad, el mapa de Karnaugh es una matriz de celdas en la que cada celda representa un valor binario de las variables de entrada. Las celdas organizan de manera que la simplificación de una determinada expresión consiste en agrupar adecuadamente las celdas. Los mapas de karnaugh se pueden utilizar para expresiones de dos hasta cinco variables. El número de celdas de un mapa de Karnaugh es igual a número total de posibles combinaciones de las variables de entrada, al igual que el número de filas de una tabla de verdad. Para tres variables, el numero de celdas necesarias es de 23 =8. Mapa de Karnaugh de tres variables Ejemplo El mapa de Karnaugh de tres variables es una matriz de ocho celdas, como se muestra en la figura 26. En este caso se emplea A, B, y C se emplea para denominar a las variables, aunque podían haberse usado cualquier letra. Los valores binarios de A y B se encuentran en lado izquierda (observe la secuencia) y los valores C se colocan en la parte superior. El valor de una determinada celda es el valor binario de A y B, en la parte izquierda de la misma fila superior izquierda tiene un valor binario de 0000 y la Elda inferior derecha tiene un valor de 101. ABC ABC ABCABCABCABC ABCABCC 0 1AB00011110 AB00011110C 0 1 Figura 36. Mapa de Karnaugh de tres variables que muestra los termino producto 3.3.7 DIAGRAMAS DE LLUVIA DE IDEAS Los diagramas de lluvia de ideas constituyen un método eficaz para generar ideas y resolver problemas de forma creativa. Pueden ayudarle a desarrollar cualquier sistema de información o ideas, como nuevas estrategias empresariales, esquemas de libros, órdenes del día para reuniones o planes de viajes. Los diagramas de lluvia de ideas muestran las relaciones entre temas en una jerarquía. Puede considerarlos como una representación gráfica de un esquema de texto. Existen dos métodos conocidos para crear diagramas de este tipo. El primero consiste en empezar con una idea principal y generar a partir de ella temas y temas secundarios relacionados jerárquicamente. Sin embargo, durante una reunión de lluvia de ideas, en la que todo el mundo aporta ideas constantemente, las jerarquías no siempre están claras y es necesario captar las ideas rápidamente. El segundo método, por tanto, consiste en captar todas esas ideas tal y como se expresan y, posteriormente, organizarlas, revisarlas, ajustarlas y compartir los resultados. 3.4 LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Para que un computador (hardware) funcione es necesario utilizar programas (software), los cuales le indican cuál es la tarea que se tiene que hacer. Un lenguaje de programación es el que se utiliza para escribir dichos programas. Posteriormente estos se introducirán en la memoria del computador y éste último ejecutará todas las operaciones que se incluyen. Los lenguajes de programación constan de: Un conjunto de símbolos y un conjunto de reglas válidas para componerlos, de forma que formen un mensaje con significado para el computador. La principal función de un lenguaje de programación es proporcionar instrucciones al sistema de la computadora para que pueda realizar una actividad de procesamiento. La programación incluye la traducción de lo que quiere lograr un usuario a un código que pueda comprender y ejecutar la computadora. Es el modo de expresión que nos permite dar una serie de instrucciones al ordenador en un formato lo más parecido al humano. Hay que distinguir dos partes en el lenguaje de programación, lo que se denomina sintaxis del lenguaje y la semántica. Por sintaxis entendemos el conjunto de las construcciones del lenguaje que consideramos correctas en cuanto a su forma, mientras que la semántica es ese mismo conjunto de construcciones que consideramos correctas en cuanto a su significado. La manera de realizar una buena sintaxis en un lenguaje de programación es deduciendo propiedades a partir de la hipótesis, es decir, utilizando la lógica y teniendo en cuenta que la lógica de los programas es un ampliación o desarrollo de la lógica de predicados clásica. En lenguajes las formas lógicas más utilizadas han sido: el cálculo lógico de Hoare, la lógica algorítmica, la lógica dinámica y la lógica temporal. Si el significado o semántica del programa, es una secuencia de cálculo nos encontramos frente a la semántica operacional. Si por el contrario el significado de un programa es el objeto matemático que esa construcción denota, estamos ante una semántica denotacional. Por último, cuando los modelos que utilizamos para definir el significado de un programa se basan en construcciones algebraicas, estamos frente a la semántica algebraica. Por lo tanto estas son las tres formas utilizadas para construir un lenguaje de programación. El lenguaje tipo maquina fue el primero que se creó. Este está basado en la combinación de un código binario (0 y 1). Estos programas solo podían utilizarse en la maquina que habían sido creados, sus errores de sintaxis eran difíciles de corregir y solo unos pocos sabían utilizarlos. Después surgen los lenguajes simbólicos que se basan en la aplicación de una serie de reglas mnemotécnicas para identificar los órdenes. Los símbolos empleados salen del inglés. Estos programas no son comprendidos por la maquina por lo que hay que traducirlos en lenguaje maquina. Surgiendo de ahí los lenguajes ensamblados. El lenguaje ensamblador sustituye cada orden del lenguaje maquina por un símbolo o una palabra anglosajona, dando lugar a otro programación el mismo número de instrucciones. Pero en la programación con este tipo de lenguajes se vio que había una enorme cantidad de operaciones que había que hacer de forma reiterada al confeccionar un programa por lo que se pensó en desarrollar un lenguaje que incluyera unas macro estructuras que englobaran a todas las operaciones reiterativas, naciendo así los lenguajes compilados. Estos lenguajes traducen una instrucción simbólica y pueden representar a varias órdenes en el código maquina. Otro tipo de lenguaje que surge es el lenguaje interpretado, el cual a la hora de ejecutar instrucciones en un programa va leyendo línea por línea y dando las equivalencias de las instrucciones en lenguaje simbólico a instrucciones maquina. Se puede decir que los lenguajes de programación pueden ser de tres clases: Lenguaje de alto nivel Lenguaje tipo maquina Lenguaje de bajo nivel El lenguaje de bajo nivel es también llamado ensamblador. El tipo maquina es el binario. El lenguaje de alto nivel es el que más se asemeja al humano. Dentro del lenguaje de alto nivel podemos encontrar varios grupos: Para la enseñanza, BASIC y PASCAL Científico, ALGOL, FORTRAN, APL Gestión comercial, COBOL 4GL o de 4° Generación, son una serie de lenguajes que se alejan cada vez mas del lenguaje máquina para acercarse cada vez más al lenguaje natural. Por esta razón son los más usados al crear software de bases de datos. Entre otros existen el ADAVAS y el NATURAL 5GL, son los lenguajes utilizados en inteligencia artificial y son casi iguales al lenguaje humano, como el LISP. 3.4.1 PROGRAMA Definición Se define como un conjunto de instrucciones en secuencia que, aplicado a un conjunto de datos, y ejecutado por un ordenador, permite resolver un problema. Los elementos a tratar por el ordenador son los datos, que serán introducidos desde un medio externo hasta la memoria interna del ordenador, donde se almacenan para su posterior proceso por parte del programa. Como consecuencia de ello se obtienen resultados. Componentes de un programa La información que maneja el ordenador está compuesto básicamente de datos e instrucciones. Los datos constituyen la parte de la información que procesa e programa en función de las instrucciones especificadas. Las instrucciones indican las acciones a realizar por el ordenador. 3.4.2 FASE DE CREACIÓN DE UN PROGRAMA Esta fase comprende desde el planteamiento del problema hasta la codificación de un algoritmo que lo resuelve, en un lenguaje de programación correcto. Las etapas de esta fase generan una documentación que se engloba en un documento denominado cuaderno de carga. Sus etapas son: FASE DE CONSTRUCCIÓN DEL PROGRAMA Planteamiento del problema: También llamada definición del problema. Aquí se determina cual es la situación de partida, el conjunto de datos de entrada, que resultados desean obtenerse y donde deben registrarse. Todos estos estudios se incluyen en la documentación del programa. Análisis del problema: Se divide el problema en apartados para revisar las condiciones de problemas. Diseño y codificación del algoritmo: El diseño de algoritmo consiste en formular este utilizando alguna de las herramientas previstas para ello. La información citada se escribe en un pseucódigo o mediante un organigrama. La codificación del programa es la traducción del algoritmo al lenguaje de programación elegido, dando como resultado el programa codificado. FASE DE EDICIÓN Y PRUEBAS La edición consiste en introducir el programa ya codificado en un fichero, mediante un editor de textos propio del lenguaje (utilidades suministradas generalmente con el lenguaje de programación ajeno a él El resultado se denomina programa fuente. En esta fase se proponen las pruebas que se llevaran a cabo durante la puesta a punto de cada uno de los programas desarrollados. FASE DE DOCUMENTACIÓN A los documentos del programa ya obtenidos se añaden los formularios de datos específicos del programa y las instrucciones de operación y grabación de datos relativos a este. FASE DE EXPLOTACIÓN Consiste en el normal funcionamiento y aprovechamiento del programa para cumplir los objetivos para el que fue escrito. LENGUAJE MAQUINA 10101010101010101001000100101111010101011El lenguaje maquina es el lenguaje de primera generación. Es un lenguajes natural de una computador en particular y está definido por el diseño de hardware de dicha computadora. Por lo general los lenguajes maquinas consisten en cadenas de números [que finalmente se reducen a unos (1) y ceros (0) que instruyen a las computadoras para realizar sus operaciones más elementales una por una. Los lenguajes maquina son independientes de las maquinas ( es decir un lenguaje maquina en particular solo se puede usar en la computadora). Dichos lenguajes son difíciles de comprender para los humanos. Este era una serie de 1 (unos) y 0 (ceros) que la CPU podía interpretar y ejecutar . El lenguaje maquina es importante por quien es el único lenguaje que la computadora entiende. Sin embargo el lenguaje maquina es difícil de usar y los científicos en computación desarrollaron lenguajes de programación que se parecen más a la comunicación humana. Lenguaje de máquina de una computadora consta de cadenas de números binarios (ceros y unos) y es el único que
entienden
directamente los procesadores. Todas las instrucciones preparadas en cualquier lenguaje de máquina tienen por lo menos dos partes. La primera es el comando u operación, que dice a la computadora cuál es la función que va a realizar. Todas las computadoras tienen un código de operación para cada una de sus funciones. La segunda parte de la instrucción es el operando, que indica a la computadora donde hallar o almacenar los datos y otras instrucciones que se van a manipular; el número de operandos de una instrucción varía en las distintas computadoras. En el principio de la computación este era el lenguaje que tenía que
hablar
el ser humano con la computadora y consistía en insertar en un tablero miles de conexiones y alambres y encender y apagar interruptores. Aunque en la actualidad ya no se emplea, es importante reconocer que ya no es necesario que nos comuniquemos en este lenguaje de
unos
y
ceros
, pero es el que internamente una computadora reconoce o
habla
. El programa se escribe en lenguaje escogido por el programador y se traduce a lenguaje maquina antes de ejecutarse. El programa escrito por el programador se denomina programa fuente y la versión en lenguaje máquina se denomina programa objeto. El software de sistemas que traduce el programa fuente al programa objeto se denomina traductor Se denomina lenguaje máquina a la serie de datos que la parte física de la computadora o hardware, es capaz de interpretar. Una computadora digital o, mejor dicho, su parte física, sólo distingue datos de tipo binario, es decir, constituidos por dos únicos valores a los que se denomina valor 0 y valor 1 y que, físicamente, se materializan con tensiones comprendidas entre 0 y 4.0 voltios y entre 4 y 5 voltios, respectivamente. Para representar datos que contengan una información se utilizan una serie de unos y ceros cuyo conjunto indica dicha información. La información que hace que el hardware de la computadora realice una determinada actividad de llama instrucción. Por consiguiente una instrucción es un conjunto de unos y ceros. Las instrucciones así formadas equivalen a acciones elementales de la máquina, por lo que al conjunto de dichas instrucciones que son interpretadas directamente por la máquina se denomina lenguaje máquina. El lenguaje máquina fue el primero que empleo el hombre para la programación de las primeras computadoras. Una instrucción en lenguaje máquina puede representarse de la siguiente forma: 011011001010010011110110. Esta secuencia es fácilmente ejecutada por la computadora, pero es de difícil interpretación, siendo aun más difícil la interpretación de un programa (conjunto de instrucciones) escrito de esta forma. Esta dificultad hace que los errores sean frecuentes y la corrección de los mismos costosa, cuando no imposible, al igual que la verificación y modificación de los programas. La anterior secuencia de dígitos binarios (bits) puede indicar a la computadora que: <,[object Object]](https://image.slidesharecdn.com/cfakepathunidad3-091112222847-phpapp02/85/Unidad-3-Conceptos-de-Programacion-1-320.jpg)
