Algoritmos y Estructura de Datos

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Material introductorio a los algoritmos y estructura de datos

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Algoritmos y Estructura de Datos

  1. 1. Tema 1Algoritmos
  2. 2. Algoritmos• ¿Que es un algoritmo? – “Una lista de instrucciones donde se especifica una sucesión de operaciones necesarias para resolver cualquier problema de un tipo dado”. – Ejemplo sumar dos números IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  3. 3. AlgoritmosIWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  4. 4. Algoritmos • 5+1=6 491 • Anotar 6 • 2+9=11+ 25 • Anotar 1 y guardar 1 • 4+0=4 516 • 4+1=5 • Anotar 5 • El resultado es 516 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  5. 5. Algoritmos V ++ F V V V F V F F F F V F F F IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  6. 6. Algoritmos san + sanosansano IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  7. 7. Algoritmos• Entrada – ¿Qué se necesita para realizar los pasos?• Salida – ¿Que se obtiene al final del algoritmo?• Tipos de datos – Números: enteros, reales, complejos – Texto: letras, palabras, frases – Otros IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  8. 8. Algoritmos• Sirven para resolver un tipo de problema especifico.• Son secuencias de pasos concretos.• Requiere la definición de la entrada y la salida.• Adecuados para ser ejecutados por un computador IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  9. 9. Algoritmos• ¿Qué tiene que ver con la programación? – La programación consiste en crear programas de computador que resuelvan problemas específicos. – Un programa de computador es la implementación de un algoritmo. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  10. 10. Algoritmos• ¿Qué es un programa de computador? – Es una secuencia de pasos a ejecutar – Los pasos están descritos en un lenguaje especial. – Este lenguaje se puede traducir al lenguaje del computador. – Por lo general es un archivo de texto. – El texto escrito en dicho lenguaje se denomina el código del programa. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  11. 11. Descripción de un algoritmo• Es necesario contar con formas de expresar algoritmos – Diseño del algoritmo antes de codificar – Diseño del algoritmo de manera independiente del lenguaje de programación• Diferentes alternativas – Pseudo - código – Diagramas de flujo – Diagramas de Nassi-Schneidermann IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  12. 12. Descripción de un algoritmo• Pseudo – código – El algoritmo se expresa en lenguaje natural – Expresa de manera genérica los pasos del algoritmo – No provee detalles de la implementación particular del código final IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  13. 13. Descripción de un algoritmo• Diagramas de flujo – Presentan el algoritmo de manera gráfica. – De gran utilidad para seguir la “ruta” de un algoritmo. – Aplicables a muchas otras disciplinas. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  14. 14. Descripción de un algoritmo• Diagrama de Nassi-Schneidermann – También se denominan diagramas de caja. – Menos usado que el diagrama de flujo – Mas ordenado – Ocupa mucho espacio para representar algoritmos complejos. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  15. 15. Construcción de un algoritmo1. Definir el problema a resolver2. Identificar las entradas del algoritmo3. Identificar la salida del algoritmo4. Definir los pasos a seguir para convertir las entradas en la salida5. Seguir los pasos y comprobar que el algoritmo sea correcto analizando la salida.6. Revisar los pasos y hacer las correcciones.7. Resolver el problema. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  16. 16. Construcción de un algoritmo• Construcción de un programa 1. Definir el problema a resolver 2. Definir el algoritmo que lo resuelve 3. Escribir el programa • Escribir cada uno de los pasos del algoritmo en el lenguaje de programación 4. Ejecutar el programa en el computador 5. Verificar que las salidas sean correctas 6. Hacer correcciones al programa 7. Resolver el problema IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  17. 17. Construcción de un algoritmo• Ejemplo: – Objetivo: Calcular el precio de una manzana – Entradas • Precio (en pesos) del kilo de manzanas [K] • Peso (en gramos) promedio de una manzana[P] – Salida • Precio (en pesos) de una manzana [M] IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  18. 18. Construcción de un algoritmoInicio Ingresar valor de K y P Calcular G = K/100 Calcular M = G x P Devolver el valor de MFin. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  19. 19. Construcción de un algoritmo Ingresar K y P G=K/1000 M=G x P Devolver M IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  20. 20. Construcción de un algoritmo Ingresar K y P G=K/1000 M=G x P Devolver M IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  21. 21. Construcción de un algoritmo• Operaciones básicas – Entrada de datos – Salida de datos – Utilización de variables – Utilización de constantes – Aplicación de operadores – Asignación de valores• Combinación de operaciones básicas – Secuencial – Selectiva – Repetitiva IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  22. 22. Entrada de datos• Los algoritmos son para solucionar tipos de problemas• Es imprescindible poder entregar entradas distintas en cada ejecución• La entrada de datos se realiza mediante algún dispositivo IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  23. 23. Entrada de datos• Dispositivos de entrada – Teclado – Mouse – Botones – Censores de tacto – Cámaras digitales – Scanners – Archivos IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  24. 24. Entrada de datos IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  25. 25. Entrada de datos• Cada dispositivo tiene distintas características.• Por lo general, sirven para cosas distintas• Los sistemas definen un dispositivo de entrada por defecto – Este dispositivo se denomina la entrada estándar. – En un computador suele ser el teclado. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  26. 26. Salida de datos• De nada sirve implementar un algoritmo si no podemos saber su resultado.• Al finalizar el algoritmo (o durante), es imprescindible obtener la información resultante de su ejecución.• La salida de datos se realiza mediante dispositivos. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  27. 27. Salida de datos• Dispositivos de salida – Pantalla – Impresora – Parlantes – Tableros luminosos – Motores – Tarjeta de red – Archivos IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  28. 28. Salida de datos C: IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  29. 29. Salida de datos• Al igual que con la entrada, cada dispositivo tiene finalidades distintas.• Los sistemas definen un dispositivo de salida por defecto – Este dispositivo se denomina la salida estándar. – En un computador suele ser la pantalla. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  30. 30. Utilización de variables• Durante la ejecución del algoritmo, es importante recordar los resultados parciales de cada paso.• Estos resultados se etiquetan con un nombre.• Al invocar con posterioridad ese nombre, recuperamos el resultados parcial. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  31. 31. Utilización de variables K es un dato de entrada, y también Se considera una variable G=K/1000Esta variable se denomina G yse utiliza para recordar elvalor de un gramo demanzana. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  32. 32. Utilización de variables• La principal característica de una variable es que su valor puede cambiar en el tiempo.• Usualmente se compara con una caja donde se puede almacenar una sola “cosa”.• Por lo general, las variables se definen con un tipo de dato.• El tipo de dato restringe que tipo de “cosas” se pueden guardar en las “cajas”. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  33. 33. Utilización de constantes• Además de las variables, un algoritmo requiere de constantes.• A diferencia de las variables, su valor no puede cambiar en el tiempo.• Las constantes también pueden recibir nombres para mayor claridad. – Ej.: PI = 3.1415 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  34. 34. Utilización de constantes G=K/1000 La constante “1000” sirva para transformar el valor Por kilo a un valor por gramo IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  35. 35. Aplicación de operadores• Para obtener resultados, generalmente es necesario “transformar” las entradas en la salida.• Para esto se aplican operadores de distinta índole – Aritméticos ( + , - , * , / ) – Lógicos (igual que, mayor que, menor que, y, o, no) – Etc.• Los operadores requieren de operandos y entregan un resultado.• Por lo general, los operadores son unarios o binarios. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  36. 36. Aplicación de operadores operandos M=G * P operador IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  37. 37. Asignación de valores• El resultado de un operador se puede almacenar en una variable.• Para esto se utiliza un tipo especial de operador.• Este es el operador de asignación.• Solo se pueden asignar valores a variables, no a constantes IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  38. 38. Asignación de valores Operador de asignación M=G * PEl resultado de GxP se asigna a la variable M IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  39. 39. Combinación de operaciones básicas• Secuencial – Un conjunto de operaciones básicas pueden ser ejecutadas en forma secuencial. – Una operación no inicia hasta que la anterior termina IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  40. 40. Combinación de operaciones básicas Diagrama de flujo Diagrama de Nassi-SchneidermannIngresar K y P Ingresar K y P Ingresar K=200 y P=250 G=K/1000 G=K/1000 G tiene el valor 0,2 M=G * P M=G * P Devolver M M tiene el valor 50 Devolver M IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  41. 41. Combinación de operaciones básicas• Selectiva – Un algoritmo puede optar por ejecutar o no una operación (SI –ENTONCES). – Un algoritmo puede optar por ejecutar una u otra operación (SI-ENTONCES-SINO). – Esta decisión se basa en un condición. – Esta decisión controla el flujo del algoritmo. – Por esto, se denomina una estructura de control. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  42. 42. Combinación de operaciones básicas 1 2 C 3 4 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  43. 43. Combinación de operaciones básicas 1 2 C si no 3 4 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  44. 44. Combinación de operaciones básicasInicio Ejecutar 1 Ejecutar 2 si se cumple C entonces Ejecutar 3 fin si Ejecutar 4fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  45. 45. Combinación de operaciones básicas• Ejemplo: levantarse en la mañana Inicio salir de la cama ducharse tomar desayuno si esta lloviendo entonces tomar el paraguas fin si tomar la mochila tomar la micro fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  46. 46. Combinación de operaciones básicas 1 2 si no C 3a 3b 4 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  47. 47. Combinación de operaciones básicas 1 2 C si no 3a 3b 4 IWI-131 - Tema 1 AlgoritmosC: Condición
  48. 48. Combinación de operaciones básicasInicio Ejecutar 1 Ejecutar 2 si se cumple C entonces Ejecutar 3a si no Ejecutar 3b fin si Ejecutar 4fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  49. 49. Combinación de operaciones básicas• Ejemplo: levantarse en la mañana Inicio salir de la cama ducharse tomar desayuno si esta lloviendo entonces llevar la parca si no llevar la chaqueta fin si tomar la mochila tomar la micro fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  50. 50. Combinación de operaciones básicas• Estructura de control selectiva – Una condición es cualquier proposición lógica que tenga un valor verdadero o falso definido. – Este esquema selectivo se denomina “decision binaria”. – ¿Y si hay más de dos opciones? IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  51. 51. Combinación de operaciones básicas• Estructura de control selectiva – Toda decisión se puede llevar a un esquema de decisión binaria. – Basta con decidir entre una alternativa y todo el resto – Si se elige “el resto”, se decide entre una alternativa y el resto del resto. – Etc… IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  52. 52. Combinación de operaciones básicas 1 x mayor que 0 x menor que 0 x? x igual a 0 2a 2b 2c 3 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  53. 53. Combinación de operaciones básicas 1 si no x mayor que 0? x menor que 0? no si 2a 2b 2c 3 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  54. 54. Combinación de operaciones básicas 1 si x mayor que 0? no no x menor que 0? si 2a 2b 2c 3 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  55. 55. Combinación de operaciones básicasInicio Ejecutar 1 Si x es mayor que cero entonces Ejecutar 2a Si no Si x es menor que cero entonces Ejecutar 2c Si no Ejecutar 2b fin si fin si Ejecutar 3fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  56. 56. Combinación de operaciones básicas• Ejemplo: levantarse en la mañana Inicio salir de la cama ducharse tomar desayuno si esta lloviendo entonces llevar la parca si no esta lloviendo pero hace frío llevar la chaqueta si no llevar un chaleco fin si tomar la mochila tomar la micro IWI-131 - Tema 1 Algoritmos fin
  57. 57. Combinación de operaciones básicas• Estructura de selección múltiple – Para algunos casos se puede utilizar un esquema selectivo no binario (EN EL CASO DE) – Ejemplo: ingreso de opción de menú de un cajero automático • Si el usuario presionó el botón 1, hacer un giro • Si el usuario presionó el botón 2, entregar saldo • Si el usuario presionó el botón 3, cambiar la clave • Etc. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  58. 58. Combinación de operaciones básicas etoc Botón 1 2 3giro saldo clave … error salir IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  59. 59. Combinación de operaciones básicas1 2Botón 3 etocgiro saldo clave … error salir IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  60. 60. Combinación de operaciones básicasInicio en el caso que el botón presionado sea el 1 hacer giro sea el 2 entregar saldo sea el 3 cambiar clave … En cualquier otro caso Error fin casofin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  61. 61. Combinación de operaciones básicas• Repetitiva – Además de combinar operaciones en forma secuencial y selectiva, se puede repetir la ejecución de una operación cuantas veces se desee. – Existen varios esquemas • Repetir MIENTRAS se cumpla una condición. • Repetir HASTA QUE se cumpla una condición. • Repetir un número de veces. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  62. 62. Combinación de operaciones básicas• MIENTRAS – Se repite una operación mientras una condición sea verdadera. – Al dejar de serlo, se rompe el ciclo – Si la condición nunca es falsa, se tiene un ciclo infinito. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  63. 63. Combinación de operaciones básicas 1 no C si 2 3 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  64. 64. Combinación de operaciones básicas 1 C 2 3 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  65. 65. Combinación de operaciones básicasInicio ejecutar 1 mientras se cumpla la condición ejecutar 2 fin mientras ejecutar 3fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  66. 66. Combinación de operaciones básicas• Ejemplo validar ingreso de valor positivoInicio definir variable x asignar el valor -1 a x mientras x sea menor que cero ingresar x por teclado fin mientras mostrar valor de xfin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  67. 67. Combinación de operaciones básicas• HASTA QUE – Se repite la ejecución de una operación hasta que se cumpla una condición. – La principal diferencia con MIENTRAS es que la operación se ejecuta al menos una vez. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  68. 68. Combinación de operaciones básicas 1 2 no C si 3 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  69. 69. Combinación de operaciones básicas 1 2 C 3 C: Condición IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  70. 70. Combinación de operaciones básicasInicio ejecutar 1 repetir ejecutar 2 hasta que se cumpla condición ejecutar 3fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  71. 71. Combinación de operaciones básicas• Ejemplo – Mismo ejemplo anteriorInicio definir variable x repetir ingresar x por teclado Hasta que x sea mayor que cero mostrar valor de xfin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  72. 72. Combinación de operaciones básicas• Repetir un número fijo de veces – Muy útil cuando se sabe el numero de repeticiones a ejecutar. – Por lo general se define una variable que sirve de contador – El contador mantiene el número de cada iteración. – También se puede definir el incremento del contador en cada iteración. IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  73. 73. Combinación de operaciones básicas 1 Inicio contador, fin contador 2 3 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  74. 74. Combinación de operaciones básicas 1 Inicio contador, fin contador 2 3 IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  75. 75. Combinación de operaciones básicasInicio ejecutar 1 desde contador inicial hasta contador final ejecutar 2 fin desde ejecutar 3fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  76. 76. Combinación de operaciones básicas 5• Ejemplo ∑i i =0Inicio definir variable “sumatoria” asignar el valor 0 a “sumatoria” desde i igual a 0 hasta i igual a 5 sumatoria = sumatoria + i fin desde mostrar valor de “sumatoria”fin IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  77. 77. Combinación de operaciones básicas• Combinación de estructuras de control seriales, selectivas y repetitivas – Cualquier combinación es posible – Pueden existir estructuras anidadas – Es importante definir el comienzo y el termino de cada estructura IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  78. 78. Combinación de operaciones básicas• Ejemplos – Cachi-pun – Ordenar objetos IWI-131 - Tema 1 Algoritmos
  79. 79. Fin tema 1 Algoritmos

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