PDF de programación - Introducción a la Informática

Universidad Nacional de Santiago del Estero
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías



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PROFESORADO EN INFORMÁTICA (PI)



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AÑO 2016



Introducción a la Informática

1. PROBLEMAS DE COMPUTACION



1.1 Objetivo

La resolución de problemas utilizando como herramienta una computadora requiere contar con la

capacidad de expresión suficiente como para indicar a la máquina lo que debe llevar a cabo.

Se comenzara resolviendo situaciones del mundo real tratando de utilizar determinados elementos

que caracterizan a una secuencia de ordenes que una computadora puede comprender.

El tema central de este curso es la definición del concepto de algoritmo y los elementos que lo

componen.

1.2 Introducción

La Informática es la ciencia que estudia el análisis y resolución de problemas utilizando

computadoras.

La palabra ciencia se relaciona con una metodología fundamentada y racional para el estudio y

resolución de los problemas.

Si se busca en el diccionario una definición de la palabra problema podrá hallarse alguna de las

siguientes:

 Cuestión o proposición dudosa, que se trata de aclarar o resolver.

 Enunciado encaminado a averiguar el modo de obtener un resultado cuando se conocen

ciertos datos.

La resolución de problemas mediante una computadora consiste en dar una adecuada formulación de

pasos precisos a seguir.

1.3. Resolución de Problemas

Si se piensa en la forma en que una persona indica a otra como resolver un problema, se vería que

habitualmente se utiliza un lenguaje común y corriente para realizar la explicación, quizá entremezclado

con algunas palabras técnicas. Esto es un riesgo muy grande. Los que tienen cierta experiencia al

respecto saben que es difícil transmitir el mensaje y por desgracia, con mucha frecuencia se

malinterpretan las instrucciones y por lo tanto se “ejecuta incorrectamente" la solución, obteniéndose

errores.

Cuando de una computadora se trata, no pueden utilizarse indicaciones ambiguas. Ante cada orden

resulta fundamental tener una única interpretación de lo que hay que realizar. Una máquina no posee la

capacidad de decisión del ser humano para resolver situaciones no previstas.

Si al dar una orden a la computadora se produce una situación no contemplada, será necesario

abortar esa tarea y recomenzar todo el procedimiento nuevamente.

Además, para poder indicar a la computadora las ordenes que debe realizar es necesario previamente

entender exactamente lo que se quiere hacer. Es fundamental conocer con qué información se cuenta y

qué tipo de transformación se quiere hacer sobre ella.

Una vez que se comprende un problema, se debe decidir que tipo de problema es. Dos tipos de

problemas comunes son:

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 Los problemas que buscan respuestas: si un ejercicio implica el cálculo del número de palabras

que hay en un libro o la bisección de una línea utilizando regla y compás, se trata de un trabajo en

que se debe encontrar algo que se desconoce. La forma en que esto se haga no es de particular

importancia siempre y cuando se obtenga la respuesta correcta (aunque es deseable que sea por

un medio fácil).

 Los problemas que buscan pruebas: cuando se pide que se pruebe que hay 720 formas de

colocar seis libros en una fila, se está dando la respuesta. La tarea es distinta a la de encontrar una

respuesta porque ya se sabe lo que se desea. Todo lo que se tiene que hacer es determinar la

relación entre los datos y la respuesta.



Es importante observar que en un problema en que se buscan respuestas se tiene que elaborar una

solución, mientras que cuando se pide que se pruebe sólo es necesario demostrar que existe (o no existe)

una solución, sin crearla. Los problemas de computación no pueden ser problemas en que se busquen

pruebas porque el propósito del trabajo de las computadoras es encontrar respuestas que no se conocen de

antemano. Pero tampoco se les puede considerar como problemas en que se busquen respuestas porque

es la computadora misma la que determina la respuesta, no la persona que trabaja con ella.



Los problemas de computación pertenecen a una tercera clase: los problemas que buscan

métodos, aquí se busca un método mediante el cual se pueda derivar una respuesta.

El proceso de resolver problemas mediante computadoras se describe en la figura 1. Se trata de

encontrar un método por medio del cual se pueda resolver un problema. Una vez que se haga esto, la

computadora se hace cargo del mismo y suministra las respuestas a la pregunta.



Figura 1.



Esta es una simplificación porque una vez que se tiene un método es necesario expresar este método

en una forma en que la computadora pueda operarlo (un programa).



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Introducción a la Informática



Una forma de expresar un método de resolución de problemas es el siguiente:

Etapa 1: Identificar el problema, dando respuesta a Que resultado se debe obtener, Que datos están

disponibles, y Que condiciones o restricciones se deben tener en cuenta para la resolución.

Etapa 2: Definir y representar el modo de resolver el problema.

Etapa 3: Explorar las posibles estrategias para solucionar el problema y seleccionar la más conveniente.

Etapa 4: Probar la estrategia de solución seleccionada, evaluando los efectos y comprobar si resuelve el

problema.

Etapa 5: Implementar la solución.



Como se dijo anteriormente, el proceso de resolver problemas mediante computadores, consiste en

encontrar un método por medio del cual se pueda resolver un problema. Una vez encontrado (diseñado) el

método, el computador se encarga de ejecutarlo y suministrar la respuesta/ solución al problema planteado.

El proceso así presentado, está muy simplificado, ya que una vez obtenido el método ( o resuelto

como hacerlo) es necesario expresarlo en una forma que pueda ser operado/ejecutado por el computador.

Por tanto el profesional informático deberá realizar tres trabajos: Creación del algoritmo; Codificación del

algoritmo creado y Operación del algoritmo en el computador.

En este momento surgen nuevos conceptos: ALGORITMOS, CODIFICACIÓN y OPERACIÓN. Estos

tres conceptos ordenados en secuencia constituyen precisamente el Método para resolver problemas

mediante computadoras. A continuación se explican cada unos de ellos.

1. Creación del algoritmo: significa crear un método de resolución de un problema determinado. Como

resultado de este paso se obtiene un Algoritmo (Es el único Paso que veremos en este curso)

2. Codificación del algoritmo creado: una vez obtenido el algoritmo, debe ser escrito en un lenguaje de

programación, de manera que pueda ser interpretado por el computador. Como resultado de este

paso se obtiene un programa.

3. Operación del algoritmo en el computador, implica la ejecución del programa en el computador para

obtener el resultado o solución del problema.



ALGORITMO

Creación



Codificación



PROGRAMA


RESULTADO


Operación



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2. ALGORITMOS

2.1. Introducción



La etapa vital de la solución de un problema con una computadora es el diseño del algoritmo y de la

estructura fundamental de datos. Un algoritmo es un procedimiento expresado precisamente para obtener la

solución del problema, la que se presenta de manera subsecuente a una computadora en el lenguaje de

programación seleccionado. Los algoritmos se presentan de una manera conveniente para un lector

humano, mientras que los programas sirven a las necesidades de las computadoras.

Es importante recordar mientras diseñamos un algoritmo que una computadora sólo sigue las

instrucciones y no puede actuar si no se le ha ordenado de manera explícita. Por lo tanto, el solucionador de

problemas debe prever cualquier aspecto del problema en el propio algoritmo.

La palabra algoritmo deriva del nombre de un matemático árabe del siglo IX, llamado Alkhuwarizmi,

quien estaba interesado en resolver ciertos problemas de aritmética y describió varios métodos para

resolverlos. Estos métodos fueron presentados como una lista de instrucciones específicas (como una

receta de cocina) y su nombre se utiliza para referirse a dichos métodos.



2.2. Definición

Un algoritmo es, en forma intuitiva, una receta, un conjunto de instrucciones o de especificaciones

sobre un proceso para hacer algo. Ese “algo” generalmente es la solución de un problema de algún tipo.

Formalmente un algoritmo se puede definir de la siguiente forma:



Un algoritmo puede definirse como una secuencia ordenada de pasos elementales, exenta de

ambigüedades, que lleva a la solución de un problema dado en un tiempo finito.



Para comprender la definición anterior se clarifica algunos conceptos.



Ejemplo: escriba un algoritmo que permita preparar una tortilla de papas de tres huevos.



Si la persona que resuelva el problema es un cocinero lo resuelve sin mayor nivel de detalle, pero si

no lo es, se deben describir los pasos necesarios para realizarlo:

Paso 1: Mezclar papas fritas, huevos y una pizca de sal en un recipien