PDF de programación - Introducción a la ciencia de la computación y a la programación

Introducción a la ciencia de la computación y a la programación

CONTENIDOS

1. La computadora

2. Entidades primitivas para el desarrollo de algoritmos.

3. Metodología a seguir para la resolución de problemas con computadoras

Describir el concepto de algoritmo, diseño de algoritmos como paso previo a la
creación de un programa y representación de algoritmos: diagramas de flujo.

4. Estructuras algorítmicas

Estructuras secuenciales, condicionales y cíclicas.

5. Codificación de algoritmos. Compiladores

Tipos de lenguajes, paradigmas de programación, estilos de programación.

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La computadora

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Introducción a la ciencia de la computación y a la programación

Las computadoras electrónicas modernas son uno de los productos más importantes

del siglo XX.

Son una herramienta esencial en muchas áreas: industria, ciencia, educación, etc
El papel que juegan los lenguajes de programación y los programas es esencial; sin

una lista de instrucciones a seguir, las computadoras son inútiles.

Los lenguajes de programación nos permiten escribir esos programas y por

consiguiente comunicarnos con las computadoras.

Las computadoras son una herramienta para resolver problemas. La resolución de un

problema exige al menos los siguientes pasos:
1. Definición o análisis del problema
2. Diseño del algoritmo
3. Transformación del algoritmo en un programa: codificación
4. Ejecución y validación del programa

Introducción a la Programación

LA COMPUTADORA

Una computadora es un dispositivo electrónico utilizado para procesar
información y obtener unos resultados.

Computadora

Los datos se pueden

introducir en la

computadora por la

entrada y a continuación
se procesan para producir

una salida

Programa

Datos de
salida

Datos de
entrada

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LA COMPUTADORA

Los datos de entrada y los datos de salida pueden ser cualquier cosa:

texto

sonido

dibujos

La computadora tiene 2 partes principales:

HARDWARE

SOFTWARE

Es la parte física de la

computadora.

Los componentes
físicos que
constituyen la computadora son
por ejemplo:
ratón, monitor, teclado, ...

Es la parte lógica de la computadora.
El conjunto de
instrucciones que
hacen funcionar a la computadora se
llama PROGRAMA. Al conjunto de
programas se llama SOFTWARE y
se encuentran almacenados en
la
memoria de la computadora.

Introducción a la Programación

ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Consta de 2 componentes principales:

Procesador

Unidad
Aritmético

lógica

Unidad de

control

Memoria
Principal

Programas

Datos de
entrada

Datos de
salida

Dispositivos
Dispositivos
de ENTRADA
de ENTRADA

Dispositivos
Dispositivos
de SALIDA
de SALIDA

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal

Memoria de acceso aleatorio

- Se utiliza para almacenar información (RAM)

- La información almacenada puede ser de 2 tipos:

Instrucciones

de un

programa

Datos

con los que operan las

instrucciones

- Para que un programa se pueda ejecutar debe ser situado en la memoria
central (carga del programa).

- En la memoria central hay también un espacio de almacenamiento
temporal que necesita el programa para poder ejecutarse.

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal. El almacenamiento: El BIT

Un bit es cualquier dispositivo capaz de estar
en dos estados:

Concepto fundamental para el

almacenamiento de datos

encendido o apagado,
abierto o cerrado, …

Una tecnología muy utilizada para representar bits en las computadoras
es el condensador. Los condensadores son dispositivos electrónicos que
pueden estar en uno de dos estados:

cargado o descargado

Rara vez se utilizan los términos cargado o descargado para referirse al estado de un
bit en una máquina, ya que no todos los bits se representan mediante la tecnología de
condensadores.

En su lugar son más comunes los términos uno y cero.

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal: organización de la memoria.

Los datos que se almacenan en la memoria principal se representan
mediante un sistema de codificación de 0’s y 1’s, de forma que cada
combinación de éstos bits se corresponde con un símbolo, como por
ejemplo, las letras del alfabeto, los números o los signos de puntuación.

La memoria principal es

una vasta colección de circuitos
capaz de almacenar un gran
número de bits.

Esta colección de bits se divide en
unidades más manejables llamadas

CELDAS (8 bits)

Contenido

10111010

00101110

10001010

10111100

01001010

10111010

00111111

1

2

3

4

...

...

...

Introducción a la Programación

ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal (Continuación)

Contenido

10111010

00101110

10001010

10111100

01001010

10111010

00111111

1

2

3

4

...

...

...

Direcciones

Celdas de memoria ordenadas por dirección

Existen 2 conceptos importantes asociados a cada celda ó posición de
memoria:

• Dirección de la celda: indica la posición en memoria.

• Contenido de la celda: es la información almacenada en dicha

posición de memoria (información codificada).

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal. Codificación de la información para su

almacenamiento

Un procedimiento para representar símbolos consiste en diseñar un
código en el que se asigne a los distintos símbolos

(letras, signos de puntuación, …)

una combinación única de bits.

Existe un código estándar llamado ASCII.

El código ASCII emplea 7 bits para representar un símbolo

y se almacena en una celda de 8 bits (sobra un bit).

Cada celda consta de 8 bits (1 byte)

Un byte tiene capacidad para almacenar un carácter de información

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Tabla ASCII

Símbolo

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Código
ASCII
0110000
0110001
0110010
0110011

….

0110111
0111000
0111001

48
49
50
51
52
53
54
55
56
57

Símbolo

A
B
C
D
E

…

X
Y
Z

Código
ASCII
1000001
1000010
1000011
1000100
1000101

…

1011000
1011001
1011010

Símbolo

a
b
c
d

…

w
x
y
z

Código
ASCII
1100001
1100010
1100011
1100100

…

1110111
1111000
1111001
1111010

97
98
99
100

…

119
120
121
122

65
66
67
68
69

…

88
89
90

0 < 1 < 2 …. < 9 < A < B < … < Z < a < b < …< z

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal (Continuación)

Ejemplo:

Si deseamos almacenar la frase: “Hola mundo”
la computadora utilizará 10 bytes consecutivos de memoria.

Este método de almacenar información resulta ineficiente cuando los
datos que se desean almacenar son numéricos.

La representación de valores numéricos se realiza de forma diferente,
ya que para almacenar el número 3000, necesito 4 celdas de memoria (32
bits).

Una estrategia más eficiente consiste en almacenar el valor en su

representación en base dos ( representación binaria ).

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

Memoria Central ó Principal: representación binaria

Código binario

Número

00000000
00000001
00000010
00000011
00000100

0
1
2
3
4

…

11111111

255

En un byte podemos
almacenar cualquier entero entre
0 y 255

Si contamos con dos

bytes, podemos almacenar
enteros desde el 0 hasta el 65535

Esto representa una mejoría notable respecto a la otra forma de

almacenamiento.

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ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

CPU (Unidad Central de Proceso) ó procesador

- Procesa y manipula la información almacenada en memoria

* Recupera la información desde memoria (datos y programas)
* Controla y realiza operaciones con los datos
* Almacena resultados de los procesos en dicha memoria para su
utilización posterior.

- Consta de dos componentes:

Unidad de control

Unidad Aritmético-lógica

Coordina las actividades de la

computadora

Qué operaciones se deben
realizar y en qué orden

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Dispositivo físico capaz de

realizar operaciones aritméticas

y lógicas

(suma, resta, multiplicación, …)

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Entidades primitivas para el
desarrollo de algoritmos

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PRINCIPALES DEFINICIONES

CONSTANTES Y VARIABLES

• Son porciones de memoria que almacenan un valor.
• Una constante es un dato cuyo valor no cambia durante la ejecución del

programa.

Ejemplo:

pi = 3,1416

• Las variables son palabras que manipulan datos. Dicho valor puede ser

modificado en cualquier momento durante la ejecución del programa.

• Tanto las variables como las constantes están constituidas por un

nombre y un valor. El nombre lo llamaremos identificador.

• El valor de la variable puede ser simple o compuesto. Dependiendo del
valor de la variable, decimos que dicha variable es de un tipo de dato.
Por ejemplo, si el valor de la variable es un entero, decimos que la
variable es de tipo entero.

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PRINCIPALES DEFINICIONES

IDENTIFICADORES

• Los identificadores representan los datos de un programa.
• Es una secuencia de caracteres que sirve para identificar una posición en

la memoria de la computadora, y nos permite acceder al contenido de
dicha posición.

• Reglas para formar un identificador:

- Debe comenzar con una letra.
- Después de la primera letra pueden aparecer otras letras, dígitos y caracteres.
- No debe contener espacios en blanco.

Ejemplos:
SUMA
NUMERO1

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n_primo
num_horas

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PRINCIPALES DEFINICIONES

TIPOS DE DATOS SIMPLES

• Todos los datos tienen un tipo asociado con ellos. Un dato puede ser un

simple carácter, tal como ‘b’, un valor entero tal como 35. El tipo de dato
determina la naturaleza del valor que puede tomar una variable.

Datos Numéricos: son los números enteros y los reales. Este tipo de datos

permiten realizar operacion