Herramientas de Programación
- 1. OBJETIVO GENERAL Propender porque el estudiante se apropie del conocimiento de conceptos sobre programación estructurada, modular y orientada a objetos, como hecho fundamental en su formación como ingeniero de sistemas. OBJETIVOS ESPECIFICOS Conocer las fases necesarias para resolver un problema de programación Conocer, entender y poner en práctica los conceptos de programación estructurada y modular Repasar el concepto y las características de los algoritmos Escribir algoritmos y programas en seudolenguaje Aprender los conceptos básicos aplicados a un lenguaje de programación orientado a objetos HERRAMIENTAS DE PROGRAMACION Los temas a revisar en el primer núcleo: Fases en la resolución de problemas Programación modular y estructurada Conceptos y características de algoritmos Escritura de algoritmos Instrucciones y tipos de instrucciones Constantes y variables Datos, tipo de datos y operaciones primitivas Expresiones Funciones internas y operaciones de asignación PASOS o FASES PARA RESOLVER UN PROBLEMA DE PROGRAMACION La solución de problemas de programación durante años y a través de la historia de la evolución de la tecnología de los computadores, ha recibido aportes valiosos en relación a la forma de crear solución a problemas para automatizar procesos, que sean ejecutados por la maquina. En ese esfuerzo han trabajado científicos, matemáticos, físicos, ingenieros, y profesionales de muchas áreas de las ciencias, las mismas empresas productoras de computadoras, han desarrollado, técnicas, métodos y lenguajes, para escribir soluciones a problemas. Técnicas como algoritmos, diagramas de flujo, diagramas de N-S, se han utilizado durante años para el diseño base en la solución de problemas. UNIDAD I CONCEPTOS BASICOS UNIDAD I HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN
- 2. Fruto de la experiencia en la enseñanza de la programación, propongo cinco (5) pasos para la construcción de soluciones eficientes a problemas de programación, que representen un alto grado de precisión y seguridad. Es importante que se tenga en cuenta cinco (5) pasos que aseguren de alguna manera el avance exitoso, en la búsqueda o planteamiento de la solución a un problema. Estos son: Paso 1. Análisis del problema Paso 2. Elaboración o escritura del Algoritmo para la solución propuesta. Paso 3. Declaración y definición de Constantes y Variables. Paso 4. Escribir programa en Seudo lenguaje. Paso 5. Prueba de escritorio. A continuación se explica con algún detalle la forma de emplear y aplicar esta metodología. Después por medio de la implementación paso a paso con un ejercicio práctico, se revisa los mismos pasos explicados. 2.1 Análisis del problema. En el primer paso, el de análisis debe ser capaz de entender o comprender el enunciado del problema. Si se comprende lo que se pide puede abordar el diseño de la solución. Si no entiende en una primera lectura el contenido del problema, lea y relea hasta comprender. De esta forma puede identificar a que se refiere el problema en cuestión. Luego de esto estará en capacidad también de poder responder, a tres preguntas fundamentales, que le orientaran hacia la identificación de tres aspectos importantes, para iniciar el análisis y diseño de la solución del problema. : 2.1.1 Que me piden? La respuesta a esta pregunta se debe orientar a identificar que resultados se tiene que lograr con la solución al problema. Dicho en otras palabras, a que debe responder el esfuerzo de elaborar una solución. 2.1.2 Que necesito o que me dan o que tengo? A esta pregunta se debe responder indicando cuales datos de entrada diferentes de datos constantes, identifica para el problema. Se debe tener en cuenta, que el enunciado del problema no siempre especifica que datos de entrada se requiere. En este caso, se tiene que pensar que datos como materia prima, requiere el problema para trabajar. Eso responderá, a que datos se requiere solicitar al usuario, como datos de entrada, a través del teclado. 2.1.3 Como lo hago? Esta pregunta cuestiona sobre el hecho de cómo enfocar la solución al problema, bien sea por medio de una descripción mediante palabras de los procedimientos, o con formulas. Se recomienda se haga de las dos formas, primero una descripción por medio de palabras y luego elaborar o crear formulas aritméticas que representen los procedimientos descritos, para llegar a la solución. Es necesario siempre comprobar las formulas, para cerciorarse de cumple con le objetivo para el que se crearon. Para ello asigne valores ficticios a cada variable y realice las operaciones de la formula. 2.2 Algoritmo Debe tener claro el significado y propósito de algoritmo, cual es el lenguaje en que se escribe, cuáles son sus partes. Entonces se debe escribir el algoritmo para solucionar el problema.
- 3. El algoritmo en esta fase del diseño y construcción de la solución al problema, proporciona una descripción abstracta paso a paso de cómo se organizara las instrucciones, para que el programa funcione, produciendo los resultados pedidos. El algoritmo no es detallado, se puede decir que es una macro propuesta a la solución del problema especifico. El algoritmo busca definir el orden secuencial de los pasos, como se debe escribir la solución final, tal como se hace en una planificación. 2.3 Definición de Constantes y Variables En este paso de la solución del problema, es necesario clasificar los datos y asignarles identificadores. Primero identifique las constantes, asígneles identificadores y los valores. Las constantes son aquellas cuyos valores se indique explícitamente en el enunciado del problema. Segundo identifique y clasifique las variables, para ello se debe tener en cuenta el criterio de contenido y utilización, agrupando los datos en tres categorías, que son Entrada, Proceso y Salida. Clasificar los datos variables en estas categorías, asegura que no se quede por fuera ningún dato importante para la realización del proceso y obtención del resultado esperado. 2.4 Seudo Algoritmo o Seudo Lenguaje En este paso se debe transcribir las partes que ya se tienen desarrolladas en los tres pasos anteriores, dentro del programa escrito en seudolenguaje, para ello es necesario tener en cuenta de forma clara cuales son las partes de un programa. Escribir el programa en seudolenguaje, consiste en reunir las piezas ya desarrolladas en los tres pasos anteriores, de forma que se aproveche el esfuerzo realizado en el análisis. 2.5 Prueba de escritorio Es un recurso de tipo matemático-lógico, por medio del cual se hace seguimiento a cada una de las instrucciones del programa para comprobar su funcionamiento, así se comprobara de forma manual si funciona o no. La importancia de este paso radica, en realizar seguimiento en estricto orden de secuencialidad a cada instrucción en el programa. Ejercicio. A continuación se explica por medio de un ejercicio completo la solución de un programa, aplicando los 5 pasos para solucionar un problema de programación, incluyendo como ultimo (6º.) paso la codificación en el lenguaje C++. Escriba un programa que facilite calcular el valor del IVA y el valor total de una venta a partir del valor unitario, cantidad e IVA (porcentaje de impuesto de valor agregado que debe ser aumentado al valor obtenido) Paso 1. Análisis del problema: Escribir un programa para calcular el valor total de una venta teniendo en cuenta cantidad, valor unitario y el IVA. Que piden? Liquidar el valor del IVA, valor total de una venta. Lo que pide resolver el problema Que necesito o que me dan? Valor unitario, cantidad, IVA. Datos de entrada requeridos o necesarios para trabajar
- 4. Como lo hago? 1. Multiplicando el valor unitario por el porcentaje de IVA VIVA = VU * (IVA/100) 2. este resultado multiplicarlo por la cantidad. VV = (VIVA * CANT) Paso 2. Algoritmo Ventas Inicio 1 Conocer los datos de la venta 2 Calcular el valor del IVA, 3. Calcular el valor total de la venta incluido el IVA 3 Mostrar valor del IVA, el total de la venta obtenida. Fin_Algoritmo Paso 3. Definición y declaración de constantes y variables: Entrada : VU, CANT, IVA : Real Proceso : VIVA,VV : Real Paso 4. (Programa en seudo lenguaje) Programa Ventas VAR VU, CANT, IVA, VV, VIVA : Real //Zona de declaración de variables locales Inicio Escriba „ Cantidad de elementos : „ Lea CANT Escriba „ Valor unitario : „ Lea VU Escriba „ IVA : „ Lea IVA //Aquí inicia el proceso de calculo tomando lo resuelto en como lo hago VIVA = VU * (IVA/100) VV = (VIVA * CANT) //Aquí se muestra el resultado obtenido del programa Escriba „ Valor IVA de la venta : „, VIVA Escriba „ Valor total de la venta : „, VV Fin Nota: Observe que en este caso el valor o porcentaje de IVA no es indicado explícitamente, por ello se solicita como un dato variable. Paso 5. Prueba de Escritorio En este paso debe colocar todas las variables declaradas en forma de una lista horizontal. Empezar a recorrer el programa paso a paso en orden secuencial, interpretando la ejecución de cada una de las instrucciones y asignando valores en la medida que aparezcan instrucciones de entrada de datos. VU CANT IVA VV VIVA 10,500 10 16 121,680 1,680 Paso 6. Solución codificada en lenguaje C++ #include <iostream.h> //Declaración de librerías de biblioteca del lenguaje #include <stdio.h>
- 5. void main() //Aquí inicia la función principal { //Entre llaves se establece un bloque de instrucciones float VU, CANT, IVA, VV, VIVA; //Zona de declaración de variables locales cout <<” Cantidad de elementos : “; //El comando cout se utiliza para mostrar mensajes o datos cin>> CANT; //El comando cin se utiliza para captura de datos por teclado cout<< Valor unitario : “ ; cin>> VU; cout<< “ IVA : “; cin>> IVA; //Aquí inicia el proceso de cálculo del valor de la venta VIVA = VU * (IVA/100) VV = (VIVA * CANT) //Aquí se muestra el resultado obtenido del programa cout<< “ Valor IVA de la venta : “<<VIVA; cout<< “ Valor total de la venta : “<<VV; } PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA Y MODULAR Con el avance de la tecnología de los computadores también han evolucionado las técnicas de programación. Uno de los paradigmas de programación que represento una mejora sustancial fue el procedural. A partir de la concepción del trabajo con estructuras que facilitaran proponer instrucciones para evaluar expresiones y tomar decisiones, otras que permitieran repetir la ejecución de un conjunto de instrucciones; dio lugar a una forma de escribir programas en pequeñas partes entrelazadas e interrelacionadas que se llamaron subrutinas, subprogramas o módulos. Hoy los lenguajes de programación permiten trabajar funciones y procedimientos, que son la aplicación de la programación modular. Tiene como efecto funcional, la facilidad de mantenimiento y depuración, portabilidad y reutilización del código. La programación estructurada permite la utilización estructuras de control condicionales, repetitivas y selectivas. Las estructuras condicionales y repetitivas, permiten una variación a través del anidamiento para una nueva dimensión en la elaboración de soluciones a problemas de programación de forma mas eficiente. Programación estructurada o modular Esta técnica propone una estructura lógica para escribir un programa. Los datos se agrupan en estructuras de manera que las relaciones entre ellos queden reforzadas por la propia forma en que se agrupan. Los procedimientos grandes se rompen en rutinas o funciones más pequeñas y modulares. Se desaconsejan las instrucciones de saltos incondicionales, los famosos GOTO, porque oscurecen el flujo de control del programa, al no quedar constancia de cómo se ha llegado hasta aquel punto. En cambio, cuando desde un programa se llama a una función, el sistema de control registra el punto del programa desde donde se hace el llamamiento para poder volver al mismo cuando la función acaba. Finalmente, las rutinas que tratan con datos relacionados pueden agruparse en módulos. Así, el objetivo final es descomponer un programa en módulos, lo cual facilita su verificación y depuración, ya que cada uno puede probarse por separado.
- 6. Esta organización es imprescindible para poder desarrollar aplicaciones de cierta complejidad y tamaño. Los lenguajes más antiguos (por ejemplo FORTRAN, COBOL o BASIC) requieren una disciplina por parte del programador para utilizar un esquema modular. En cambio, todos los lenguajes posteriores imponen, por su estructura sintáctica, la organización del código en funciones y, por lo tanto, modular. Conceptos sobre programación estructurada http://es.wikipedia.org/wiki/Programaci%C3%B3n_estructurada Conceptos sobre programación modular http://es.wikipedia.org/wiki/Programaci%C3%B3n_modular CONCEPTOS Y CARACTERISTICAS DE ALGORITMOS Se puede decir que una algoritmo es la representación abstracta del modelo de solución a un problema de programación, escrito en lenguaje natural a través de pasos ordenados lógica y secuencialmente. Algoritmo http://es.wikipedia.org/wiki/Algoritmo Las características de un algoritmo deben ser: 1. Finitos: Debe tener un numero cierto de instrucciones y finalizar. 2. Eficientes: Deben ser precisos, respecto de utilizar el menor numero de instrucciones Deben ocupar la mínima memoria y minimizar el tiempo de ejecución. 3. Legibles: El texto que lo describe debe ser claro, de tal manera que permita entenderlo y leerlo fácilmente. 4. Modificables: Estarán diseñados de modo que sus posteriores modificaciones sean fáciles de realizar, incluso por programadores diferentes a sus propios autores. 5. Modulares: La filosofía utilizada para su diseño debe favorecer la división del problema en módulos pequeños. 6. Único punto de entrada, único punto de salida: A los algoritmos y a los módulos que lo integran se entra por un sólo punto, inicio, y se sale por un sólo punto también, fin. INSTRUCCIONES Y TIPOS DE INSTRUCCIONES En programación se utiliza varios tipos de instrucciones. Estas varían de acuerdo al lenguaje de programación en cuanto a su sintaxis, pero su fundamento es el mismo. Algunas instrucciones estándar están relacionadas con: Declaración de variables : int x, j = 0; Inicializar variables : x = 10; //También es una instrucción de asignación Operaciones aritméticas : x = x * 2; Existen varios tipos de instrucciones en java: Instrucción simple, Instrucción condicional, Instrucción iterativa y Instrucción simple
- 7. Una instrucción simple debe finalizar en punto y coma, y puede ser una expresión con operadores, una llamada a un método, una declaración de variable o una instrucción compuesta por varias instrucciones simples: int a = 5; //Declaración de variable System.out.println(a); //Llamada a método a = a+4; // Expresión con operadores System.out.println(++a); //instrucción compuesta de llamada a método y operador ++ Para definir una variable se emplea la misma sintaxis que para la definición de un atributo en una clase, pero sin utilizar los modificadores de visibilidad, ni los modificadores de atributos Tomado de : http://www.mailxmail.com/curso-java/instrucciones-lenguaje-instruccion-simple CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE PROGRAMACIÓN Es necesario conocer conceptos sobre programación para consolidar fundamentos, que permitan comprender para desempeñarse con éxito en el ámbito de la programación de computadores, como parte del proceso de aprendizaje, para asimilar y familiarizarse con palabras y conceptos que serán parte del bagaje de conocimientos necesarios en esta disciplina. 1. CONCEPTOS BASICOS Datos Información Programa Lenguaje de programación 1.1 DATOS Los datos son la materia prima de la información. Los son atributos o características relacionadas con un individuo, objeto o suceso. Son ejemplos de datos: nombre, descripción, fecha de nacimiento, estatura, cantidad de horas laboradas, peso etc. Es necesario clasificar los datos que se va a utilizar en un programa, con el fin de optimizar la utilización de la memoria del computador. Para ello es necesario tener en cuenta criterios como: a. Utilización: Identificar claramente que papel desempeñara el dato dentro del programa. Analizar si realizara alguna operación aritmética con el. b. Contenido: Analizar que valores posibles puede almacenar el dato. c. Tamaño: Para todos los datos es necesario tener en cuenta el número de bytes que puede ocupar. Esto implica tener en cuenta el rango de valores que puede aceptar de acuerdo a la clasificación que se elija. Esto puede variar de acuerdo al lenguaje de programación utilizado. Esta practica es muy importante porque ayuda en el propósito de administrar adecuadamente la memoria principal del computador. Los datos en su forma básica o simple se clasifican en: Numéricos Carácter Lógicos
- 8. Datos Numéricos Dato numérico es aquel cuyo valor y contenido esta compuesto por dígitos numéricos. Un dato numérico puede participar en operaciones aritméticas. Pero los datos numéricos se clasifican a su vez en: http://msdn.microsoft.com/es-es/library/ae55hdtk(VS.80).aspx https://es.wikibooks.org/wiki/Programaci%C3%B3n_en_C/Tipos_de_datos http://progra.usm.cl/apunte/materia/tipos.html Enteros Un dato numérico entero, contiene valores que no tienen parte decimal. Reales Datos cuyos valores pueden contener parte o fracción decimal. Esta clasificación en la mayoría de lenguajes de programación actual, ofrecen subclasificaciones, que permiten mayor precisión para el almacenamiento de valores. En java existe tipos de datos específicos, que en algunos casos difieren y en otros casos coinciden con otros lenguajes de programación. La clasificación de tipos de datos en Java se puede observar en: http://aprenderaprogramar.com/index.php?option=com_content&view=article&id=419:tipos-de-datos-java- tipos-primitivos-int-boolean-y-objeto-string-array-o-arreglo-variables-cu00621b&catid=68:curso-aprender- programacion-java-desde-cero&Itemid=188 Se puede encontrar otras clasificaciones en los datos numéricos, dependiendo del lenguaje de programación Otros sitios de interés https://sites.google.com/site/programacion1electronica/netbeans/tipos-de-datos Datos Carácter o cadena Se considera que es de este tipo de dato a los datos cuyo valor esta compuesto por caracteres, que pueden formar una cadena que contenga uno o mas. También se conocen con el nombre de datos alfanuméricos, por que su valor contiene una combinación de letras, números y/o símbolos especiales. Aunque se puede realizar operaciones aritméticas entre cadenas, su resultado no será el esperado de acuerdo al operador escogido. Por ejemplo sean las cadenas dato_1 y dato_2, se desea realizar una suma de sus contenidos y almacenarlo en dato_3. 1. Supongamos que se asigna valores a los datos: dato_1 = „145‟ y dato_2 = „862‟ 2. Ahora si se propone la instrucción suma asignando a dato_3 el resultado: dato_3 = dato_1 + dato_2 3. Lo que realmente se obtiene como valor almacenado en dato_3 no es la suma de 145 mas 862, sino la cadena „145862‟, lo que en programación se conoce como concatenar cadenas de caracteres. Profundice mas al respecto.
- 9. 1. Funciones básicas con cadenas: https://www.manualweb.net/java/funciones-basicas-con-cadenas/ 2. Datos Booleanos, caracteres, cadenas de texto: http://www.aprendeaprogramar.com/mod/resource/view.php?id=210 3. Cadenas de caracteres y ejemplos: http://www.tutorialesprogramacionya.com/javaya/detalleconcepto.php?codigo=86&pu nto=&inicio= Datos Estructurados Este pertenece al tipo de datos definidos por el usuario. En el que se permite configurar una combinación de datos de diferente tipo, que no esta predefinido en el lenguaje de programación. En el paradigma de programación estructurada se les nombraba como registros. En el paradigma de programación orientada a objetos, se conocen como objetos. Es importante profundizar mas sobre este tipo de dato y sus variantes de acuerdo al paradigma de programación y el lenguaje de programación. 1.2 INFORMACIÓN Es el resultado que se obtiene del tratamiento de datos a través de procedimientos manuales o automatizados mediante aplicativos de software, que ofrecen solución a necesidades o solicitudes especificas, que permitan el entendimiento de alguna situación o sirvan para la toma de decisiones. En este link encontrara mas sobre la definición de información http://es.wikipedia.org/wiki/Informaci%C3%B3n Es necesario e importante que investigue mas definiciones al respecto 1.3 PROGRAMA Un programa es un conjunto de instrucciones, órdenes u operaciones, escritas en un lenguaje de programación ordenadas lógica y secuencialmente, elaborada o diseñado por una persona para dar solución a una necesidad o problema especifico, con el fin producir resultados o información, que el ordenador es capaz de entender y realizar en el orden correcto. El programa debe ser de fácil utilización. Los programas se pueden escribir o codificar en diferentes lenguajes de programación. El lenguaje Java, por ejemplo, tiene un modo de traducción a lenguaje máquina mixto. En una primera fase se compila en un código máquina universal que posteriormente es interpretado y ejecutado por un programa específico. Este programa puede utilizarse desde cualquier navegador de Internet, y permite distribuir programas objetos por red que pueden ejecutarse en cualquier ordenador. Java
- 10. Java es un lenguaje desarrollado por Sun orientado a objetos con una sintaxis parecida a la de C++. Tiene un conjunto de prestaciones bastante amplio: herencia, tipificación de datos estricta, modularidad, control de excepciones, polimorfismo, concurrencia, carga dinámica de librerías, garbage collection y una amplia colección de librerías estándar. En cambio, no incluye algunas características que podrían comprometer su simplicidad y seguridad, como punteros, herencia múltiple, sobrecarga de operadores o un preprocesador de macros. Como lenguaje orientado a objetos, su estructura fundamental es la clase, que se lleva hasta las últimas consecuencias: en Java no puede haber datos o funciones globales, todas deben estar asociadas a una clase. Las clases se pueden agrupar en paquetes que facilitan mucho la portabilidad de sus aplicaciones. Todos los paquetes están organizados en una estructura jerárquica que evita la aparición de distintas variantes para la misma funcionalidad. Java se compila en un código independiente de la plataforma, bytecode, que posteriormente es interpretado por una aplicación, la "máquina virtual de Java". Hay una definición formal del bytecode que asegura la portabilidad. Java, además de resultar adecuado para programar aplicaciones normales, permite desarrollar programas hospedados en servidores web. Estos programas se llaman applets. Tienen la capacidad de ser distribuidos por la red en forma de bytecode y poderse ejecutar en cualquier plataforma. Presentan varias restricciones para evitar problemas de seguridad. El mayor inconveniente de Java es que tiene un rendimiento bajo, ya que, al tener que ser interpretado por la máquina virtual, su velocidad de ejecución es lenta. A continuación, se presenta un ejemplo de applet escrito en Java: import java.applet.*; import java.awt.*; public class AppletHola extends Applet { // Este método visualiza el mensaje public void paint(Graphis g) { g.drawString("Hola!",25,50); } } Para poder visualizar este applet en un servidor, hay que incluirlo en una página web utilizando HTML. Otro tipo de lenguajes es el grupo formado por HTML, XML, ASP, etc. Algunos, como HTML y XML, no son tanto lenguajes para programar como para dar formado a documentos para ser visualizados en un navegador. Con el tiempo, han desarrollado mecanismos para integrar en el propio documento pequeños programas con lenguajes como Java y similares. Por otra parte, ASP es un lenguaje enfocado a generar documentos en HTML de manera automática.