Virus hack elementos de la programación estructurada

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
DE LA MIXTECA
INSTITUTO DE ELECTRÓNICA Y COMPUTACIÓN
Elementos de la Programación Estructurada: Algoritmos, Pseudo
Código y Diagramas de Flujo
Ricardo Ruiz Rodríguez
Huajuapan de León Oaxaca
Septiembre 2006
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ii
Contenido
Contenido ..............................................................................................................................ii
Índice de Ilustraciones ........................................................................................................iii
Índice de Tablas...................................................................................................................iv
Elementos de la Programación Estructurada: Algoritmos, Pseudo código y Diagramas
de Flujo..................................................................................................................................1
1 Introducción. ........................................................................................................................ 1
2 Programación Estructurada: panorama general.............................................................. 1
2.1 Teorema de Böhm y Jacopini. .................................................................................................... 2
2.2 Estructuras de control. ................................................................................................................ 3
2.2.1 Estructuras secuenciales......................................................................................................... 3
2.2.2 Estructuras de selección......................................................................................................... 3
2.2.3 Estructuras de repetición........................................................................................................ 4
3 Algoritmos............................................................................................................................. 4
3.1 Concepto de algoritmo................................................................................................................ 4
3.2 Uso de la computadora en la resolución de problemas............................................................... 6
3.3 Cinco importantes condiciones de un algoritmo......................................................................... 7
3.4 Estructura de un algoritmo.......................................................................................................... 8
3.5 Pruebas de algoritmos............................................................................................................... 10
4 Diagramas de Flujo............................................................................................................ 10
4.1 Estructuras de control. .............................................................................................................. 11
4.1.1 Estructura secuencial. .......................................................................................................... 11
4.1.2 Estructuras de selección....................................................................................................... 11
4.1.3 Estructuras de repetición...................................................................................................... 12
4.2 Diagrama de flujo del algoritmo de Euclides. .......................................................................... 13
5 Pseudo código ..................................................................................................................... 13
5.1 Estructuras de control. .............................................................................................................. 14
5.1.1 Estructura secuencial. .......................................................................................................... 14
5.1.2 Estructuras de selección....................................................................................................... 14
5.1.3 Estructuras de repetición...................................................................................................... 15
5.2 Pseudo código del algoritmo de Euclides................................................................................. 16
6 Diseño básico de programas estructurados. .................................................................... 16
6.1 Reglas para la formación de algoritmos estructurados. ............................................................ 17
7 Conclusiones. ...................................................................................................................... 19
8 Bibliografía. ........................................................................................................................ 20
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iii
Índice de Ilustraciones
Ilustración 1 Símbolos y su significado en los diagramas de flujo.............................................. 11
Ilustración 2 Estructura secuencial en diagrama de flujo........................................................... 11
Ilustración 3 Estructuras de selección en diagrama de flujo a) simple, b) doble y c) múltiple.12
Ilustración 4 Estructuras de repetición en diagrama de flujo a) hacer mientras (while) y b)
repetir hasta (do-while)................................................................................................................... 12
Ilustración 5 Diagrama de flujo para el algoritmo de Euclides. ................................................. 13
Ilustración 6 Diagrama de flujo NO estructurado. ...................................................................... 17
Ilustración 7 Aplicación de las reglas 1 y 2. .................................................................................. 18
Ilustración 8 Aplicación de la regla 3. ........................................................................................... 18
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iv
Índice de Tablas
Tabla 1 Proceso general de resolución de problemas con la computadora.................................. 6
Tabla 2 Cinco condiciones con las que debe cumplir un algoritmo.............................................. 8
Tabla 3 Estructura general de un algoritmo................................................................................... 9
Tabla 4 Estructura secuencial en pseudo código.......................................................................... 14
Tabla 5 Estructura de selección simple en pseudo código........................................................... 15
Tabla 6 Estructura de selección doble en pseudo código............................................................. 15
Tabla 7 Estructura de selección múltiple en pseudo código........................................................ 15
Tabla 8. Estructura de repetición hacer mientras (while)........................................................... 15
Tabla 9 Estructura de repetición repetir hasta (do-while).......................................................... 15
Tabla 10 Algoritmo de Euclides en pseudo código....................................................................... 16
Tabla 11 Reglas para la formación de algoritmos estructurados. .............................................. 17
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Elementos de la programación estructurada: algoritmos, pseudo código y diagramas de flujo
1
Elementos de la Programación Estructurada: Algoritmos,
Pseudo código y Diagramas de Flujo
1 Introducción
Aunque este documento tiene como finalidad principal la presentación y desarrollo
de tres temas: algoritmos, pseudo código y diagramas de flujo, la presentación de los
mismos de manera asilada no se consideró como la mejor opción, por lo que si bien no se
desarrollarán de manera exhaustiva, se presentarán los conceptos relacionados con el
paradigma de la programación estructurada, con el objetivo de proporcionar un marco de
referencia propicio para los conceptos a desarrollar.
Se comenzará definiendo algunos conceptos básicos dentro del contexto de la
programación estructurada, para después presentar y desarrollar los temas que constituyen
la parte central de este trabajo y que ya fueron mencionados con anterioridad.
2 Programación Estructurada: panorama general
La resolución de un problema mediante una computadora, se refiere al proceso que
consiste en partir de la descripción de un problema (habitualmente en lenguaje natural, y
expresado en términos propios del dominio del problema), y desarrollar un programa de
computadora que resuelva dicho problema. Este proceso exige, grosso modo, los siguientes
pasos o etapas:
1. Comprensión del problema
2. Análisis del problema
3. Diseño o desarrollo de un algoritmo
4. Transformación del algoritmo en un programa (codificación)
5. Ejecución y validación del programa
Cada uno de estos pasos es de significativa importancia, sin embargo, la modesta
experiencia en la enseñanza del paradigma de la programación estructurada indica, que es
en las etapas 2 y 3 en donde el estudiante presenta mayores dificultades, por lo que estas
etapas son con toda seguridad, dos de las más importantes en este proceso.
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El orden en el que se presentan estas etapas no es aleatorio, ya que cada una de ellas
supone la adecuada terminación de la anterior, así por ejemplo, sería imposible tratar de
analizar un problema que ni siquiera se ha comprendido en su contexto más general, y ni
qué decir entonces de la elaboración de un algoritmo.
Probablemente la etapa más sencilla de todas sea la número cuatro: la codificación,
ya que una vez que el problema se ha comprendido, analizado, y obtenido un algoritmo que
lo resuelve, su transformación a un programa de computadora es una tarea de simple
traducción, que si bien requiere del conocimiento de la sintaxis del lenguaje elegido para
ello, la parte intelectual y de raciocinio queda expresada en el algoritmo.
Según Jeffrey Ullman [Ullman76], la meta de la programación estructurada es la
de hacer programas que sean fáciles de diseñar, depurar y susceptibles de ser entendidos
por personas diferentes a las que escribieron el programa. No se trata de escribir programas
que solamente su creador entienda, se trata de algo más que eso.
Ahora bien, un programa puede ser visto como un sistema en el que sus
componentes son programas más pequeños, y a su vez estos componentes pueden ser vistos
como otros, compuestos por similares todavía más pequeños, y así sucesivamente hasta un
nivel razonable, en donde los componentes finales tienden a consistir de unas cuantas
sentencias. Los programas escritos en esta forma se denominan programas estructurados
[Ullman76].
En un programa estructurado, el flujo lógico de ejecución se gobierna por tres
estructuras de control básicas: secuenciales, selectivas y repetitivas. Estas estructuras
constituyen una de las partes medulares de la programación estructurada, por lo que se
mencionan y describen con más detalle en secciones posteriores.
2.1 Teorema de Böhm y Jacopini
El teorema de Böhm y Jacopini establece, que un programa propio puede ser
escrito utilizando únicamente tres tipos de estructuras de control: estructuras secuenciales,
estructuras de selección y estructuras de repetición.
Para que la programación sea estructurada, los programas han de ser propios. Un
programa se define como propio si cumple las siguientes condiciones:
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• Si tiene un solo punto de entrada y un solo punto de salida
• Si todas las sentencias del algoritmo son alcanzables, esto es, existe al
menos un camino que va desde el inicio hasta el fin del algoritmo
• Si no posee ciclos infinitos
De este teorema se deduce que, si los algoritmos se diseñan empleando
exclusivamente dichas estructuras de control, los algoritmos, y por consecuencia los
programas derivados de ellos, serán propios.
Finalmente, antes de comenzar con una descripción más detallada de los algoritmos,
se describirán muy brevemente estas tres estructuras de control.
2.2 Estructuras de control
Las estructuras secuenciales, selectivas y repetitivas se denominan estructuras de
control porque son las que controlan el modo o flujo de ejecución del algoritmo. Su
importancia es tal, que una vez que se entienda su estructura y funcionamiento, puede
decirse que en esencia es todo lo que hay que saber respecto al control y flujo de los
algoritmos. Otro aspecto importante consiste en saber en dónde utilizarlas, pero esto es muy
dependiente del problema a resolver, pero lo maravilloso de esto es que el mismo nombre
de la estructura identifica su objetivo y utilidad.
2.2.1 Estructuras secuenciales
Las estructuras secuenciales son las más simples de las tres; se caracterizan porque
una acción o sentencia se ejecuta detrás de otra, esto es, el flujo del algoritmo coincide con
el orden físico en el que se han puesto las sentencias del algoritmo.
2.2.2 Estructuras de selección
Como su mismo nombre lo indica, este tipo de estructuras realizan una selección de
las acciones o sentencias a ejecutar, es decir, dependiendo de si se cumple o no una
determinada condición, se ejecutan o no, un determinado grupo de sentencias.
Es importante mencionar que la condición que rige el control del flujo puede ser tan
elaborada como la naturaleza del problema lo requiera, pero se deberá tener la garantía de
que el valor final de la condición podrá ser evaluado como un valor booleano, esto es,
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como verdadero o falso, ya que de lo contrario la condición tendrá ambigüedad y, como se
verá más adelante, esto viola una de las características más importantes de un algoritmo
(véase la página 7).
Las estructuras de selección pueden ser simples, dobles o múltiples. Los flujos que
se siguen, dependiendo de la evaluación de la condición, pueden visualizarse más
fácilmente al observar sus representaciones en diagrama de flujo (página 11) o en pseudo
código (página 14), pero estos detalles han sido pospuestos para secciones posteriores.
2.2.3 Estructuras de repetición
En las estructuras de repetición, los enunciados del cuerpo del ciclo se repiten
mientras se cumpla una determinada condición, misma que deberá seguir los mismos
lineamientos descritos para la estructura de selección descrita con anterioridad.
En este tipo de estructuras, es frecuente el uso de contadores1
o centinelas2
para
controlar el número de repeticiones de un ciclo.
Más adelante en el texto, se muestran las notaciones algorítmicas utilizadas para las
estructuras de repetición (páginas 12 y 15).
3 Algoritmos
3.1 Concepto de algoritmo
El concepto de algoritmo3
forma parte esencial de los fundamentos de la
computación. La matemática discreta y en particular la matemática constructivista, son tan
antiguas como la propia matemática, y trata aquellos aspectos para los cuales existe una
solución constructivista, esto es, no se conforma con demostrar la existencia de solución,
sino que se pregunta cómo encontrar dicha solución [Abellanas91].
1 Utilizados cuando se conoce de antemano el número de repeticiones que el ciclo ejecutará.
2 Utilizados cuando no se sabe con certeza cuantas repeticiones habrá antes de que el ciclo termine.
3 El término algoritmo es muy anterior a la era de la computación: proviene de Mohammed al-Khowârizmî
(cuyo apellido se tradujo al latín en la palabra algoritmus), quien era un matemático persa del siglo IX que
enunció paso a paso las reglas para sumar, restar, multiplicar y dividir números decimales. En este mismo
contexto también debe recordarse el algoritmo de Euclides obtenido 300 a.C.
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En términos generales puede definirse un algoritmo como el método para resolver
un determinado problema. El ejecutor de las instrucciones que realiza la tarea
correspondiente se llama procesador. Existen algoritmos que describen toda clase de
procesos, por ejemplo: las recetas de cocina, las partituras musicales, etc. Un procesador
realiza un proceso siguiendo o ejecutando el algoritmo correspondiente. La ejecución de un
algoritmo requiere la ejecución de cada uno de los pasos o instrucciones que lo constituyen.
Un algoritmo debe estar expresado de tal forma que el procesador lo entienda para
poder ejecutarlo. Se dice que el procesador es capaz de interpretar el algoritmo, si el
procesador puede realizar lo siguiente:
1. Entender lo que significa cada paso
2. Llevar a cabo la sentencia correspondiente
Esto significa que para que un algoritmo pueda ser correctamente ejecutado, cada
uno de sus pasos debe estar expresado de tal forma que el procesador sea capaz de
entenderlos y ejecutarlos adecuadamente.
Ahora bien, el término de algoritmo puede tener diferentes connotaciones
dependiendo del contexto en el que se hable, por lo que es importante mencionar que el
contexto en el que se aplicará en este texto es en el de la programación, esto es, el de
utilizar a la computadora como herramienta para la resolución de problemas.
En el contexto que nos compete, se definirá un algoritmo como un conjunto finito
de instrucciones que especifican la secuencia ordenada de operaciones a realizar para
resolver un problema.
En base a lo anterior, si el procesador del algoritmo es una computadora, el
algoritmo debe estar expresado en forma de un programa, el cual se escribe en un
lenguaje de programación4
. A la actividad de expresar un algoritmo en un lenguaje de
programación determinado se le denomina programar.
4 Un lenguaje de programación es lenguaje artificial que se utiliza para expresar programas de computadora.
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Cada paso del algoritmo se expresa mediante una instrucción o sentencia en el
programa, por lo que un programa consiste en una secuencia de instrucciones en donde
cada una de las cuales especifica ciertas operaciones a realizar por la computadora.
3.2 Uso de la computadora en la resolución de problemas
En general, se escriben algoritmos para resolver problemas que no son tan fáciles de
resolver a primera vista, y de los que necesitamos especificar el conjunto de acciones que se
llevarán a cabo para su resolución. Además, como lo que interesa es resolver problemas
utilizando la computadora, los algoritmos tendrán como finalidad ser traducidos en
programas, por lo que es conveniente mencionar el proceso general de resolución de
problemas, desde que se dispone de un algoritmo, hasta que la computadora lo ejecuta. El
proceso mostrado en la Tabla 1, ha sido adaptado de [Abellanas91].
Tabla 1 Proceso general de resolución de problemas con la computadora
Algoritmo
↓
Programación
↓
Programa en lenguaje de alto nivel
↓
Traducción
↓
Programa en código de máquina
↓
Ejecución
Existen diferentes formas de traducir un algoritmo a un programa. En el diagrama
mostrado en la Tabla 1, se ha escogido la representación en un lenguaje de alto nivel,
debido a que los lenguajes de este tipo proporcionan un mayor nivel de abstracción y
familiarización con el lenguaje natural (inglés). Aquí también es importante recordar que
las computadoras tienen su propio lenguaje (binario), por lo que es necesario un proceso de
traducción (realizado por el compilador) para que se traduzca el conjunto de sentencias
escritas en un lenguaje de programación de alto nivel (código fuente), a un conjunto de
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instrucciones que sean compresibles para la computadora (código de máquina). Finalmente,
y aunque el proceso involucrado es más complejo que lo que aquí se ha descrito, si todo
está bien, el resultado de este proceso será la ejecución del programa basado en el
algoritmo.
Teniendo en consideración lo anterior, debería ser claro que el papel del algoritmo
es fundamental, ya que sin algoritmo no puede haber programas, y sin programas, no hay
nada que ejecutar en la computadora.
Es importante mencionar y enfatizar también que, un algoritmo es independiente
tanto del lenguaje de programación en que se exprese, como de la computadora en la que se
ejecute, por lo que no deberían ser diseñados en función de ello.
Otro aspecto muy importante dentro de los algoritmos, es el del análisis y diseño de
algoritmos. El análisis y diseño formal de algoritmos es una actividad intelectual
considerable y no trivial en general, ya que el diseño de buenos algoritmos requiere
creatividad e ingenio, y no existen reglas para diseñar algoritmos en general, esto es,
todavía no existe un algoritmo para diseñar algoritmos y que además éstos sean buenos, por
lo que, aunque es importante mencionarlo y tenerlo en cuenta, no se cubrirá en este texto la
parte relacionada al análisis y diseño de algoritmos.
3.3 Cinco importantes condiciones de un algoritmo
Los algoritmos, además de ser un conjunto finito de reglas que dan lugar a una
secuencia de operaciones para resolver un tipo específico de problemas, deben cumplir con
cinco importantes condiciones [Abellanas91] mismas que son descritas en la Tabla 2.
Las cinco condiciones mostradas en la Tabla 2, reducen significativamente el
espectro tan amplio que hasta ahora se ha manejado como algoritmo. Así por ejemplo,
aunque una receta de cocina podría considerarse como un algoritmo, es común encontrar
expresiones imprecisas en ella que dan lugar a ambigüedad (violando la condición 2), tales
como “añádase una pizca de sal”, “batir suavemente”, etc., invalidando con ello la
formalidad de un algoritmo dentro del contexto que nos interesa.
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Tabla 2 Cinco condiciones con las que debe cumplir un algoritmo
1. Finitud: Un algoritmo tiene que acabar siempre tras un número finito
de pasos. (Un procedimiento que tiene todas las
características de un algoritmo salvo que posiblemente falla
en su finitud, se conoce como método de cálculo.)
2. Definibilidad: Cada paso de un algoritmo debe definirse de modo preciso;
las acciones a realizar han de estar especificadas para cada
caso rigurosamente y sin ambigüedad.
3. Conjunto de entradas: Debe existir un conjunto especificado de objetos, cada uno
de los cuales constituye los datos iniciales de un caso
particular del problema que resuelve el algoritmo. A este
conjunto se le denomina conjunto de entradas del algoritmo.
4. Conjunto de salidas: Debe existir un número especificado de objetos, cada uno de
los cuales constituye la salida o respuesta que debe obtener
el algoritmo para los diferentes casos particulares del
problema. A este conjunto se le denomina conjunto de
salidas del algoritmo. Para cada entrada del algoritmo, debe
existir una salida asociada que constituye la solución al
problema particular determinado por dicha entrada.
5. Efectividad: Un algoritmo debe ser efectivo. Esto significa que todas las
operaciones a realizar por el algoritmo deben ser lo bastante
básicas para poder ser efectuadas de modo exacto, y en un
lapso de tiempo finito por el procesador que ejecute el
algoritmo.
3.4 Estructura de un algoritmo
Aunque no existe una única forma de representar un algoritmo5
, la estructura
general de un algoritmo debería ser como la mostrada en la Tabla 3.
5 Véase [Abellanas91], [Deitel95], [Joyanes93], [Ullman76], [Wirth86], etc. cada uno tiene formas diferentes
aunque esencialmente iguales de representar un algoritmo
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Tabla 3 Estructura general de un algoritmo
Algoritmo <nombre_del_algoritmo>
Inicio
definición de constantes
declaración de variables
Sentencia 1
Sentencia 2
.
.
.
Sentencia n
Fin
Aunado a la estructura general del algoritmo propuesta en la Tabla 3, se considera
recomendable que, partiendo de la descripción del problema y de un análisis inicial, se
determine la entrada, la salida y el proceso general de solución del algoritmo.
A continuación se menciona un ejemplo clásico (el algoritmo de Euclides) con la
finalidad de ilustrar el proceso descrito.
Definición del problema
Dados dos números enteros positivos m y n, encontrar su máximo común divisor
(MCD), es decir, el mayor entero positivo que divide a la vez a m y a n.
Entrada: Dos números enteros positivos: m y n.
Salida: Un número que representa el MCD (Máximo Común Divisor) de m y n.
Proceso: La solución está basada en el residuo de la división de los operandos m y
n. Si el residuo es 0 entonces hemos terminado, si no, habrá que hacer
intercambio de valores y continuar con el proceso.
El ejemplo anterior ilustra el proceso de resolución que se debería seguir para
resolver un problema, ya que partiendo de este análisis inicial, la idea será entonces ir
particularizando cada parte en un refinamiento progresivo, hasta llegar a un algoritmo más
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refinado y funcional. En las secciones posteriores se continuará trabajando con este ejemplo
modelando el algoritmo en su notación de diagrama de flujo y de pseudo código.
3.5 Pruebas de algoritmos
Una vez que se ha generado un algoritmo que parece correcto, una de las partes más
importantes dentro de su diseño es la referente a las pruebas. La parte de la validación de
los datos de entrada al algoritmo es también un aspecto importante, aunque normalmente lo
que se hace, es construir un algoritmo aparte que se encargue de validar que los datos de
entrada sean los correctos, pero ese aspecto no es lo que se quiere comentar en esta sección.
Una vez que se tiene una solución algorítmica de un problema, no se debería
suponer o creer que funcionará bien siempre. En el diseño del algoritmo se deben
considerar al menos algunos casos de prueba. Es habitual que el domino de trabajo de un
algoritmo sea un conjunto de elementos y entonces sería bueno saber por ejemplo ¿Cómo
se comporta el algoritmo en los límites del conjunto? ¿Dado un mismo dato de entrada
obtengo siempre la salida esperada? entre otras preguntas.
La fase de prueba de los algoritmos es una parte fundamental dentro del diseño del
mismo, y se recomienda ampliamente adoptarlo como práctica habitual, ya que es una
importante técnica de programación, y un principio esencial de Ingeniería de Software.
Las técnicas y métodos formales de pruebas están fuera de los alcances de este
trabajo introductorio al paradigma de la programación estructurada, pero a este nivel, es
suficiente saber que es conveniente realizar algunas pruebas sobre los algoritmo
desarrollados. Un libro ampliamente recomendable en cuanto a técnicas básicas de pruebas
y estilo de programación es [Kernighan00].
4 Diagramas de Flujo
Un diagrama de flujo es un tipo de notación gráfica algorítmica.
Un diagrama de flujo es una herramienta gráfica de descripción de algoritmos que
se caracteriza por utilizar un conjunto de símbolos gráficos y expresar de forma clara los
flujos de control o el orden lógico en el que se realizan las acciones de un algoritmo.
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Aunque existe en la literatura una amplia variedad de representaciones para los
símbolos utilizados en los diagramas de flujo, en este texto se adoptaran sólo cinco, mismos
que se presentan en la Ilustración 1.
Ilustración 1 Símbolos y su significado en los diagramas de flujo
Esta sección muestra los diagramas de flujo de las estructuras de control, para más
detalles al respecto, refiérase a la página 3.
4.1.1 Estructura secuencial
La Ilustración 2 muestra el diagrama de flujo que representa a la estructura de
control secuencial.
Ilustración 2 Estructura secuencial en diagrama de flujo.
La Ilustración 3 muestra los diagramas de flujo de las estructuras de selección.
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Ilustración 3 Estructuras de selección en diagrama de flujo a) simple, b) doble y c) múltiple
Puede observarse en la Ilustración 3 que en la estructura de selección simple se
evalúa la condición, y si ésta es verdadera, se ejecuta un determinado grupo de sentencias;
en caso contrario, las sentencias son ignoradas. En la estructura de selección doble, cuando
la condición es verdadera, se ejecutará un determinado grupo de sentencias, y si es falsa se
procesará otro grupo diferente de sentencias. Por último, en la estructura de selección
múltiple se ejecutarán unas sentencias u otras según sea el valor que se obtenga al evaluar
una expresión representada por el indicador. Se considera que dicho resultado ha de ser de
tipo ordinal, es decir, de un tipo de datos en el que cada uno de los elementos que
constituyen el tipo, excepto el primero y el último, tiene un único predecesor y un único
sucesor.
La Ilustración 4 muestra las estructuras de repetición básicas.
Ilustración 4 Estructuras de repetición en diagrama de flujo a) hacer mientras (while) y b) repetir hasta
(do-while).
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Lo que caracteriza a la estructura de repetición “hacer mientras”, es que los
enunciados del cuerpo del ciclo se realizan cuando la condición es verdadera, además de
que se pregunta por la condición al principio, de donde se deduce que las sentencias se
podrán ejecutar de 0 a N veces. En la estructura de repetición “repetir hasta”, las sentencias
del interior del ciclo se ejecutan una vez y continúan repitiéndose hasta que la condición
sea falsa. La verificación de la condición se realiza al final del ciclo, por lo que se deduce
que las sentencias se ejecutarán al menos una vez y hasta un máximo de N.
4.2 Diagrama de flujo del algoritmo de Euclides
La Ilustración 5 muestra el diagrama de flujo para el problema propuesto en la
sección 3.4. La solución al problema está determinada por el algoritmo de Euclides.
Ilustración 5 Diagrama de flujo para el algoritmo de Euclides
Para ser congruentes con la propuesta de solución realizada en la sección 3.4,
además del algoritmo, se ha indicado en recuadros de menor intensidad las especificaciones
del proceso de entrada, del proceso de salida y del proceso general de solución.
5 Pseudo código
El pseudo código es otro tipo de notación algorítmica textual.
El pseudo código es un lenguaje artificial de especificación de algoritmos
caracterizado por:
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• Mantener una identación o sangría adecuada para la fácil identificación de
los elementos que lo componen.
• Permitir la declaración de los datos (constantes y/o variables) manipulados
por el algoritmo.
• Disponer de un conjunto pequeño y completo de palabras reservadas que
permitan expresar: las acciones elementales, las primitivas de composición
de acciones, y la definición de acciones con nombre.
El pseudo código se concibió para superar las dos principales desventajas del
diagrama de flujo: lento de crear y difícil de modificar sin un nuevo diagrama. Es una
herramienta muy buena para el seguimiento de la lógica de un algoritmo, y para
transformar con facilidad los algoritmos a programas escritos en un lenguaje de
programación específico.
A continuación se muestran las principales estructuras selectivas y de repetición en
su representación en pseudo código. Todas las estructuras siguen las mismas características
descritas con anterioridad (véanse las páginas 3 y 11), por lo que en esta sección la
descripción de las mismas sólo se limita a su presentación.
5.1.1 Estructura secuencial
La Tabla 4 ilustra la representación en pseudo código de la estructura secuencial.
Tabla 4 Estructura secuencial en pseudo código
<Sentencia 1>
<Sentencia 2>
.
.
.
<Sentencia n>
Las estructuras de selección simple, doble y compuesta se muestran respectivamente
en la Tabla 5, Tabla 6 y la Tabla 7.
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Tabla 5 Estructura de selección simple en pseudo código
if <condición> then
<Sentencia(s)>
Tabla 6 Estructura de selección doble en pseudo código
if <condición> then
<Sentencia(s) 1>
else
<Sentencia(s) 2>
Tabla 7 Estructura de selección múltiple en pseudo código
if <condición 1> then case <indicador> of
<Sentencia(s) 1> <valor 1> : <Sentencia(s) 1>
else if <condición 2> then <valor 2> : <Sentencia(s) 2>
<Sentencia(s) 2> .
. .
. .
. <valor n-1> : <Sentencia(s) n-1>
else <else> : <Sentencia(s) n>
<Sentencia(s) n> end case
Las estructuras de repetición “hacer mientras” y “repetir hasta” son presentadas en
la Tabla 8 y la Tabla 9 respectivamente.
Tabla 8. Estructura de repetición hacer mientras (while)
while <condición> do
<Sentencia(s)>
end while
Tabla 9 Estructura de repetición repetir hasta (do-while)
do
<Sentencia(s)>
while <condición>
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5.2 Pseudo código del algoritmo de Euclides
Finalmente, esta sección presenta el pseudo código para el problema propuesto en la
sección 3.4. Se recomienda comparar el algoritmo propuesto en la Tabla 10, con el
diagrama de flujo de la Ilustración 5.
Tabla 10 Algoritmo de Euclides en pseudo código
Algoritmo MCD
Inicio
variables
m, n, r de tipo entero
obtener (m, n)
r = m mod n
while (r ≠ 0) do
m = n
n = r
r = m mod n
end while
imprimir (n)
Fin
6 Diseño básico de programas estructurados
La esencia del análisis mostrado a continuación, está basado principalmente en las
reglas para la formación de programas estructurados propuestas en el libro de Deitel
[Deitel95]. Así mismo, es importante también hacer mención de que, debido a la mejor
visualización proporcionada por los diagramas de flujo, gracias a sus representaciones
gráficas, la presentación de esta sección se basa principalmente en ellos, pero sin perder de
vista que los conceptos también son aplicables al pseudo código.
El conectar de forma arbitraria y/o poco cuidadosa símbolos individuales de
diagramas de flujo, puede incurrir en diagramas de flujo no estructurados (véase la
Ilustración 6), y por consiguiente en programas no estructurados. La idea entonces es,
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utilizar estructuras de control de una entrada y una salida6
, de tal manera que sólo haya una
forma de entrar y una de salir de la estructura de control.
Ilustración 6 Diagrama de flujo NO estructurado
6.1 Reglas para la formación de algoritmos estructurados
En la Tabla 11 se muestran las reglas para la construcción de algoritmos
estructurados (adaptadas de [Deitel95]). Estas reglas bien podrían denominarse “Algoritmo
para la construcción de algoritmos estructurados”.
Tabla 11 Reglas para la formación de algoritmos estructurados
1. Empiece con el diagrama de flujo más simple.
2. Cualquier rectángulo (acción, sentencia, etc.) puede ser reemplazado por dos
rectángulos de manera secuencial. Esta es la regla de apilamiento.
3. Cualquier rectángulo puede ser reemplazado por cualquier estructura de control.
Esta es la regla de anidamiento.
4. Aplicar de manera sucesiva las reglas 2 y 3
6 Las estructuras mostradas en las secciones anteriores cumplen con esto y antes de continuar se debería estar
convencido de ello. Obsérvese que, aunque la estructura se selección múltiple mostrada en la Ilustración 3 c)
parece tener más de una salida, sólo es procesada una de ellas y que, independientemente de la sentencia(s)
que haya(n) sido seleccionada(s), su salida converge a un punto de salida común representado por el conector.
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La Ilustración 7 muestra la regla 1 y la aplicación repetida de la regla 2. Obsérvese
que la regla 1 es perfectamente consistente con el proceso general de resolución de
algoritmos propuesto en la sección 3.4.
Ilustración 7 Aplicación de las reglas 1 y 2
La aplicación de las reglas de la Tabla 11, siempre resulta en un diagrama de flujo
estructurado con una apariencia nítida y de bloques constructivos [Deitel95]. La Ilustración
8 muestra la aplicación de la regla de anidamiento al más simple diagrama de flujo. Los
bloques han sido substituidos por estructuras de selección doble y de repetición.
Ilustración 8 Aplicación de la regla 3
Por último, y ya para finalizar con la presentación de los temas, es importante
resaltar que la regla 4 genera estructuras más grandes, más complejas y más profundamente
anidadas. Además, los diagramas de flujo que resultan de aplicar las reglas de Tabla 11,
constituyen el conjunto de todos los diagramas de flujo estructurados, y por lo tanto,
también el conjunto de todos los posibles programas estructurados [Deitel95].
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7 Conclusiones
La programación estructurada es un paradigma que no sólo vale la pena conocer,
sino que es imprescindible saberlo como parte de la formación integral dentro del campo de
la computación no sólo por su enfoque, sino porque sigue siendo ampliamente utilizado por
su misma naturaleza7
dentro de diversas áreas y disciplinas, como la programación de
sistemas, sistemas de tiempo real, etc.
Por otro lado, no debe confundirse a la programación estructurada con el
conocimiento de un lenguaje de programación, la programación estructurada es un modelo
de programación, y es independiente del lenguaje que se utilice para su implementación.
Finalmente, el estudio y conocimiento de técnicas y algoritmos previos a la fase de
implementación, se recomienda como una buena práctica de programación y como
principio esencial de la Ingeniería de Software, esto es, antes de enfrentarse en una lucha
encarnizada contra la computadora, con el lenguaje de programación como arma, se
debería, antes de pasar a la implementación, hacer un análisis concienzudo del problema a
resolver, elaborar un plan de solución general, especificar gradualmente dicho plan, y
realizar un conjunto de pruebas representativas, si lo que se quiere es llevar a buen fin los
proyectos de programación, y evitar dolores de cabeza innecesarios.
7 La ejecución de programas implementados dentro del paradigma de la programación estructurada, hace que
los programas sean más veloces que aquellos realizados dentro del paradigma de la programación orientada a
objetos por ejemplo, esto debido a las características inherentes de los paradigmas.
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8 Bibliografía
[Abellanas91] Abellanas, M. y Lodares D. Análisis de Algoritmos y Teoría de Grafos.
Macrobit ra-ma, 1991.
[Deitel95] Deitel, H. M. y Deitel, P. J. Cómo programar en C / C++. Prentice Hall,
1995.
[Joyanes93] Joyanes, Aguilar L. Metodología de la Programación: Diagramas de
flujo, Algoritmos y Programación Estructurada. Mc Graw Hill, 1993.
[Kernighan00] Kernighan, B.W. y Pike R. La práctica de la Programación. Prentice Hall
2000
[Nist03] Nist. Dictionary of Algorithms and Data Structures.
http://www.nist.gov/dads/ Septiembre 2003.
[Ullman76] Ullman, Jeffrey. D. Fundamental Concepts of Programming Systems.
Addison-Wesley Publishing Company Inc, 1976.
[Wirth86] Wirth, Niklaus. Algoritmos y Estructuras de Datos. Prentice Hall, 1986.
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