ANÁLISIS Y DISEÑO DE ALGORITMOS - INTRODUCCIÓN

El razonamiento de las computadoras es diferente al de los seres humanos, es por ello que a quienes comienzan a programar les resulta una tarea difícil. El primer paso es no desesperarse, después se debe entender cómo razonan los humanos y posteriormente analizar cómo lo haría una computadora. Es importante hacer hincapié en que la parte más compleja de este proceso es el desarrollo de un algoritmo (diagrama de flujo o pseudocódigo), ya que constituye la parte lógica. Codificar, independientemente del lenguaje, es simplemente trascribir un algoritmo al lenguaje respectivo. El concepto de algoritmo lo utilizamos, en general, todas las disciplinas basadas en las matemáticas y la física, por ende en la programación, y es la etapa previa a la codificación.

1. ¿QUÉ ES UN ALGORITMO?

Un algoritmo es un método para resolver un problema.

Un ser humano piensa y se comporta como tal siguiendo una secuencia lógica de acciones. Esta misma asociación podría acoplarse en cuanto al rol de una computadora se refiere.

Afirmando que una computadora es una máquina electrónica capaz de realizar y manejar datos en memoria siguiendo una secuencia lógica de pasos, para aquellos que haya sido programada.

Los algoritmos poseen hoy una gran importancia tanto para informática , robótica y ciencias de la computación , por medio de algoritmos se llega a un orden de ideas y un proceso correcto en la elaboración de maquinarias y robots lo que conlleva a un avance en la tecnología y un mayor progreso a nivel mundial
Los algoritmos conllevan a llevar un proceso y un orden de ideas en todos los aspectos , pues cada actividad por mínima que sea requiere un orden que se da por medio de los grandes algoritmos que creamos así sean mentales.

La resolución de problemas exige el diseño de un algoritmo que resuelva el problema propuesto.

2. ¿QUÉ ES UN LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN?

Tendemos a pensar como lenguaje natural aquel medio utilizado por una persona para expresar algún sentimiento o emoción, es decir de manera más general un proceso pues nos permite interactuar en muchos sentidos.

En el rol de una computadora es más o menos lo mismo pues definimos como lenguaje de programación aquel conjunto de normas o reglas lógicas definidas por medio de símbolos o palabras claves (reservadas) que nos permitan construir un programa o simplemente otorgar la solución a un problema.

El lenguaje de programación es la combinación de símbolos y reglas que permiten la elaboración de programas con los cuales la computadora puede realizar tareas o resolver problemas de manera eficiente.

3. RELACIÓN ENTRE EL DISEÑO DE ALGORITMOS Y LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

Los algoritmos son independientes tanto del lenguaje de programación en que se expresan como de la computadora que los ejecuta.

En cada problema el algoritmo se puede expresar en un lenguaje diferente de programación y ejecutarse en una computadora distinta; sin embargo, el algoritmo será el mismo. Así por ejemplo una persona puede expresar una receta de cocina en español, inglés, francés, etc. los pasos para la elaboración del plato serán los mismos sin importar lo mismo.

En la ciencia dela computación y la programación, los algoritmos son más importantes que los lenguajes de programación o las computadoras. Un lenguaje de programación es tan solo un medio para expresar un algoritmo y una computadora es solo un procesador para ejecutarlo. Tanto el lenguaje de programación como la computadora son los medios para obtener un fin: conseguir que el algoritmo se ejecute y se efectué el proceso correspondiente.

4. FASES PARA LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS INFORMÁTICOS

La Principal razón para que las personas aprendan a programar en general y los lenguajes de programación en particular es utilizar la computadora como herramienta para la resolución de problemas. Ayudando por una computadora, la resolución de un problema se puede dividir en 3 fases importantes:

4.1. Análisis del Problema:

El propósito del análisis de un problema es ayudar al programador para llegar a una cierta comprensión de la naturaleza del problema.

El Problema debe de estar bien definido si se desea llegara una solución satisfactoria.

Para poder definir con precisión el problema se requiere que las especificaciones de entrada y salida sean descritas con detalle.

Ejemplo:

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

Análisis:

* Definición del Problema:Calcular e imprimir su superficie y la longitud de la circunferencia.
* Especificaciones de entrada: Los datos de entrada en este problema se concretan en el radio del círculo.
* Especificaciones de Salida: Las salidas serán 2 variables que son la superficie y la longitud de la circunferencia

4.2. Diseño de Algoritmo:

Una Computadora no tiene la capacidad de solucionar problemas más que cuando se le proporciona los sucesivos pasos a realizar.Estos Pasos sucesivos que se indican las instrucciones a ejecutar por la maquina constituye, como ya conocemos, el algoritmo.

La información proporcionada al algoritmo constituye su entrada y la información producida por el algoritmo constituye su salida.

Los problemas más complejos se pueden subdividir en sub problemas que sean más fáciles de solucionar que el original (Divide y vencerás).

La descomposición del problema original en sub problemas más simples y a continuación dividir estos en sub problemas en otros más simples que pueden ser implementados para su solución en la computadora se denomina diseño descendente.

A. DISEÑO DESCENDENTE (DIVIDE Y VENCERÁS): El diseño descendente es una forma de afrontar un proyecto de programación que consiste en empezar por lo más general e ir avanzando nivel a nivel hacia lo más particular.Consiste en dividir el problema en sub problemas más pequeños, que se pueden tratar de forma separada.

B. REFINAMIENTO POR PASOS: El diseño de un algoritmo no se hace de una sola vez, sino que se va resolviendo en una secuencia de pasos (llamados pasos de refinamiento).

En cada paso el problema es refinado agregando detalles significativos, por lo que el método se conoce como: método de los refinamientos sucesivos.

Como es natural, dependiendo de la complejidad del problema se necesitaran diferentes y sucesivos niveles de refinamiento antes de que pueda obtenerse un algoritmo con suficiente nivel de detalle.

Ejemplo: El problema del cálculo de la circunferencia y superficie de un círculo se puede descomponer en sub problemas más simples: leer datos de entrada, calcular superficie y longitud, y escribir resultados.

C. HERRAMIENTAS DE REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE ALGORITMOS:

Los algoritmos pueden ser expresados de muchas maneras, incluyendo al lenguaje natural, pseudocódigo, diagramas de flujo y lenguajes de programación entre otros. Las descripciones en lenguaje natural tienden a ser ambiguas y extensas. El usar pseudocódigo y diagramas de flujo evita muchas ambigüedades del lenguaje natural. Dichas expresiones son formas más estructuradas para representar algoritmos; no obstante, se mantienen independientes de un lenguaje de programación específico.

PSEUDOCODIGO

El pseudocódigo es una herramienta utilizada para el diseño de programas que permite al programador expresar sus pensamientos de una forma clara utilizando su lenguaje natural y mostrando el orden de ejecución de las sentencias del programa sin ninguna ambigüedad.

Publicación acerca del uso de Pseudocodigo (Pronto).

DIAGRAMAS DE FLUJO:

Un diagrama de flujo utiliza símbolos estándar en el que cada paso del algoritmo se visualiza dentro del símbolo y en el orden en que estos pasos se ejecutan, se indica conectándolos con flechas llamadas líneas de flujo, ya que indican el flujo lógico del algoritmo.

Publicación acerca del uso de Diagramas de Flujo (Pronto).

DIAGRAMAS N-S

Son una herramienta que favorece la programación estructurada y reúne características gráficas propias de diagramas de flujo y lingüísticas propias de pseudocódigos. Constan de una serie de cajas contiguas que se leerán siempre de arriba-abajo y sus estructuras lógicas son las siguientes: