PDF de programación - Bioinformática - Parte I de Informática Aplicada a la Biología

Bioinformática

Parte I de Informática Aplicada a la Biología

Índice

3. Introducción a la programación: Algoritmos y diagramas de flujo

3.1. Diagramas de flujo y pseudo-código . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1. Diagramas de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2. Pseudo-código
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Lenguajes de programación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.1. Lenguajes de Alto-Bajo nivel
3.2.2. Lenguajes Interpretados o Compilados
3.2.3. Lenguajes específicos de un Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.4. Sobre algunos lenguajes de programación . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Informática Aplicada a la Biología

Curso 2016/17

Dpto. Ecuaciones Diferenciales y Análisis Numérico, Universidad de Sevilla

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Curso 2016/17

3.

Introducción a la programación: Algoritmos y diagra-
mas de flujo

Hoy en día, las computadoras, ya sean de propósito general o específico, están por todas
partes, teléfonos, electrodomésticos, aviones, etc; y realizan tareas de todo tipo, desde reprodu-
cir vídeo hasta controlar trayectorias de disparo de tanques, todas esas máquinas de cómputo
requieren, como cualquier máquina, que se enciendan y sean controladas para realizar una tarea
(o problema) específica. La diferencia entre una computadora y un coche (sin computadora de
abordo) es que al coche lo controla una persona y a la computadora lo que denominamos un
programa, también llamado software. Esos programas tienen que ser creados previamente, y
ahí es donde se usa la programación. Definimos programación como el proceso de solución de
problemas, preparados para la implementación en el ordenador.

En este proceso distinguimos cinco pasos:

1. Un análisis detallado del problema y de los resultados que queramos obtener.

2. Planificar la resolución del problema, buscar tácticas que conduzcan a su solución,
dividiéndolo, si es necesario en una secuencia de etapas más simples. Esta fase se lleva a
cabo en un papel, y definiremos los algoritmos que se utilizarán.

3. Codificar esta información en un lenguaje informático concreto.

4. Compilar y ejecutar , una vez traducido a lenguaje máquina, ejecutar el programa.

5. Revisar y corregir errores. Se repetirán los pasos anteriores tantas veces como sea

necesario.

Todo programa comienza con una idea, algo que se quiere hacer, generalmente ese algo
resulta como solución a un problema específico. La solución de un problema requiere el diseño
de un algoritmo. Definimos algoritmo como un método para resolver un problema mediante
una serie de pasos precisos, definidos y finitos en el siguiente sentido:

Precisos: hay un orden para cada paso y cada paso es claro, único.

Definidos: si se hace dos veces con los mismos datos se obtiene igual resultado.

Finitos: tiene un número fijo de pasos.

Un algoritmo no tiene que ser necesariamente para resolver un problema informático o

matemático. Atendiendo a su definición, ejemplos de algoritmos pueden ser

Una receta de cocina,

Un manual de implementación de un aparato electrónico, o

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Sacar dinero del cajero.

Ejemplo de problema: Un estudiante quiere sacar 100 euros de un cajero, ¿Qué debe hacer el
estudiante?

Para resolver este problema proponemos el siguiente algoritmo:

1. Ir al cajero más cercano.

2. Introducir la tarjeta.

3. Teclear la clave secreta.

Si es correcta:

4.1 Seleccionar 100 euros.

4.1.1 Si quiere recibo, solicitarlo y recogerlo.
4.1.2 Si no, no solicitarlo.

Si no es correcta, volver a la etapa anterior.

4. Recoger el dinero y la tarjeta.

Nuestra intención es resolver problemas con el ordenador. Un programa de ordenador es una
sucesión de órdenes, que describen un algoritmo, escritas de forma que puedan ser entendidas
por el ordenador.

En un algoritmo (y por tanto en un programa) se distinguen las siguientes acciones:

Entrada: es la información de partida que necesita el algoritmo para arrancar.

Proceso: es el conjunto de todas las operaciones a resolver.

Salida: son los resultados obtenidos.

Existen dos maneras de representar los algoritmos: mediante Diagramas de flujo y pseudo-

código.

Un diagrama de flujo es una representación gráfica de un algoritmo o proceso. Estos
diagramas utilizan símbolos con significados bien definidos que representan los pasos del
algoritmo, y representan el flujo de ejecución mediante flechas que conectan los puntos
de inicio y de fin de proceso.

El pseudo-código (o falso lenguaje) es utilizado por programadores para describir al-
goritmos en un lenguaje humano simplificado que no es dependiente de ningún lenguaje
de programación. Por este motivo puede ser implementado en cualquier lenguaje por
cualquier programador que utilice el pseudo-código.

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Antes de entrar en detalles de cada uno de ellos, es necesario dar una estructura general a
los problemas que vamos a afrontar. En la resolución de problemas se pueden considerar tres
elementos principales:

1. Declaración de variables: Contienen un valor que cambia. Las variables en un pro-
grama son como cajas de distintos tamaños donde podemos guardar distintos tipos de
objetos o valores, y cambiar su contenido cuando queramos. En esencia, una variable
es una zona o posición de memoria en la computadora donde se almacena información.
Los valores básicos que contienen las variables en programación son Números y letras. Se
identifican con una letra o varias:

a,

b, num,

cosa,

x,

y,

x1,

x2,

. . .

Podemos distinguir entre dos tipos de variables:

Números:
• Enteros: -1,0,1,2,...
• Reales: -1.2, 2., 45.34,... Vemos que tienen parte decimal representada por el

punto (.)

Caracteres: Se representan entre comillas ( ). Por ejemplo:

p,

hola,

ACT GGT AAT CGGG, . . .

2. Órdenes de asignación: Para la declaración las variables se usan letras y números (tam-

bién se puede usar el guióin bajo ):

a = −2,7, num = sen(a),

cosa suya = CT GAT GC,

x1 = 2 + 3 ∗ x/y

Observar que podemos operar con ellas si están definidas previamente.

Mención especial requiere la notación

x = x + 1,

a = a + 2,

x = 3 ∗ x − 1, ....

Ejemplo:

Asignamos a = 3: la variable a contiene el valor numérico 3.

Asignamos a = a + 2: Primero realizamos la operación a + 2 = 3 + 2 = 5 y después
asignamos a la variable a el valor 5.

El valor de a finalmente es 5.

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3. Estructuras de control: la implementación de las relaciones entre las variables (flujos)
(estas estructuras de control son las que representaremos, bien por diagramas de flujo,
bien por órdenes en lenguaje de pseudo-código). Dichas estructuras dicen el orden en el
que se realizan los distintos pasos del algoritmo.

Las estructuras de control son de tres tipos:

Secuenciales: siguen una serie unívoca de órdenes.

Selectivas o condicionales: seleccionan distintas posibilidades.

Repetitivas: repiten tareas similares de manera cíclica.

3.1. Diagramas de flujo y pseudo-código

Ya tenemos definida la estructura general de un algoritmo. A continuación vamos a describir

las representaciones de los algoritmos por diagramas de flujo y pseudo-código.

3.1.1. Diagramas de flujo

Como se dijo anteriormente, es una representación gráfica de un algoritmo, por lo tanto

vamos a introducir la simbología y su significado.

Óvalo: Inicio y término (Abre y/o cierra el diagrama).

Rectángulo: Actividad (Representa la ejecución de una o más actividades o procedimien-
tos).

Rombo: Decisión (Formula una pregunta o cuestión).

Paralelogramo: Entrada de datos por teclado / Salida de datos por pantalla.

Hexágono: para bucles.

Círculo: Conector (Continuación del flujo de ejecución).
−→: Líneas de conexión y dirección del flujo.

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Veamos cómo podemos representar la asignación de variables:

Veamos ejemplos de las diferentes estructuras de control:

Estructura secuencial:

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Estructura condicional:

Estructura repetitiva:

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Diagrama flujo: Ejemplo del cajero

3.1.2. Pseudo-código

Como se dijo anteriormente, es utilizado por programadores para describir algoritmos en un

lenguaje humano simplificado que no es dependiente de ningún lenguaje de programación.

En un pseudocódigo, y también en un programa, se pueden crear tantas variables como

queramos. Ejemplos:

A = 50; Variable tipo numérica A cuyo valor es 50.

Ciudad = “Asunción”; Variable alfanumérica o de tipo carácter Ciudad, cuyo valor es
“Asunción”

X = C + B; Variable numérica X cuyo valor es la suma de los valores de las variables
numéricas C y B. (Nota: C y B deben tener algún valor).

Para asignar un valor a una variable se utilizará el símbolo = que en este contexto

significa “es reemplazado por”. De forma general tendremos que:

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