PDF de programación - Parte I - Fundamentos de programación

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Actualizado el 21 de Marzo del 2018 (Publicado el 15 de Diciembre del 2017)
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Creado hace 13a (26/07/2006)
P A R T E

I

FUNDAMENTOS

DE PROGRAMACIÓN

3

Programación en C++. Algoritmos, estructuras de datos y objetos

CAPÍTULO 1
Introducción a la ciencia
de la computación
y a la programación

Contenido

1.1. ¿Qué es una computadora?
1.2. Organización física de una computadora

1.3. Representación de la información en las

(hardware)

computadoras

1.4. Concepto de algoritmo
1.5. Programación estructurada
1.6. Programación orientada a objetos
1.7. El software (los programas)

1.8. Sistema operativo
1.9. Lenguajes de programación
1.10. C: El origen de C++ como lenguaje univer-

sal

2.0

1.11. El lenguaje C++: Historia y características
1.12. El lenguaje unificado de modelado UML

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y LECTURAS RE-
COMENDADAS

INTRODUCCIÓN

Las computadoras electrónicas modernas son uno de los
productos más importantes de los siglos XX y XXI Y espe-
cialmente la actual década. Son una herramienta esencial
en muchas áreas: industria, gobierno, ciencia, educa-
ción..., en realidad en casi todos los campos de nuestras
vidas. El papel de los programas de computadoras es
esencial; sin una lista de instrucciones a seguir, la compu-
tadora es virtualmente inútil. Los lenguajes de programa-
ción nos permiten escribir esos programas y por consi-
guiente comunicarnos con las computadoras.

En esta obra, usted comenzará a estudiar la ciencia de
la computación o informática a través de uno de los len-
guajes de programación más versátiles disponibles hoy
día: el lenguaje C++. Este capítulo le introduce a la
computadora y sus componentes, así como a los lengua-
jes de programación, y a la metodología a seguir para la

resolución de problemas con computadoras y con una
herramienta denominada C++.

En el capítulo se describirá el concepto y organiza ción
física (hardware) y lógica (software) de una computadora
junto con las formas diferentes de representación de la
información. El concepto de algoritmo como herramienta
de resolución de problemas es otro de los temas que se
abordan en el capítulo.

Las dos paradigmas más populares y que soporta el
lenguaje de programación C++ son: programación estruc-
turada y programación orientada a objetos. Junto con las
características de los diferentes tipos de software —en
particular el sistema operativo— y de los lenguajes de
programación y, en particular, C++ y UML 2.0 se articula
la segunda parte del contenido del capítulo.

(cid:127) Algoritmo.
(cid:127) CD-ROM, CDR/W.
(cid:127) Compilador.
(cid:127) Computadora.
(cid:127) Diagrama de flujo.
(cid:127) Diagrama N-S.
(cid:127) Disquete.

CONCEPTOS CLAVE

(cid:127) DVD.
(cid:127) DVD alta definición.
(cid:127) Hardware.
(cid:127) Intérprete.
(cid:127) Lenguaje de máquina.
(cid:127) Lenguaje de programación.
(cid:127) Lenguaje ensamblador.

(cid:127) Memoria.
(cid:127) Memoria auxiliar.
(cid:127) Memoria central.
(cid:127) Microprocesador.
(cid:127) Módem.
(cid:127) Software.
(cid:127) Unidad central de proceso.

3

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Programación en C++. Algoritmos, estructuras de datos y objetos

1.1. ¿QUÉ ES UNA COMPUTADORA?

Una computadora1 es un dispositivo electrónico utilizado para procesar información y obtener resulta-
dos. Los datos y la información se pueden introducir en la computadora por la entrada (input) y a con-
tinuación se procesan para producir una salida (output, resultados), como se observa en la Figura 1.1.
La computadora se puede considerar como una unidad en la que se ponen ciertos datos, entrada de datos,
procesa estos datos y produce unos datos de salida. Los datos de entrada y los datos de salida pueden
ser realmente cualquier cosa, texto, dibujos o sonido. El sistema más sencillo de comunicarse una per-
sona con la computadora es esencialmente mediante un ratón (mouse), un teclado y una pantalla (moni-
tor). Hoy día existen otros dispositivos muy populares tales como escáneres, micrófonos, altavoces, cá-
maras de vídeo, cámaras digitales, etc.; de igual manera, mediante módems, es posible conectar su
computadora con otras computadoras a través de redes, siendo la más importante, la red Internet.

COMPUTADORA

Programa

Datos de
entrada

Datos de

salida

Figura 1.1. Proceso de información en una computadora.

Los componentes físicos que constituyen la computadora, junto con los dispositivos que realizan las
tareas de entrada y salida, se conocen con el término hardware. El conjunto de instrucciones que hacen
funcionar a la computadora se denomina programa, que se encuentra almacenado en su memoria; a la
persona que escribe programas se llama programador y al conjunto de programas escritos para una
computadora se llama software. Este libro se dedicará casi exclusivamente al software, pero se hará una
breve revisión del hardware como recordatorio o introducción según sean los conocimientos del lector
en esta materia. En el Anexo A de la página oficial del libro (www.mhe.es/joyanes) puede encon-
trar una amplia información de “Introducción a las computadoras”, si desea ampliar este apartado.

1.2. ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA (HARDWARE)

La mayoría de las computadoras, grandes o pequeñas, están organizadas como se muestra en la Figu-
ra 1.2. Constan fundamentalmente de tres componentes principales: Unidad Central de Proceso (UCP)
o procesador (compuesta de la UAL, Unidad Aritmética y Lógica, y la UC, Unidad de Control); la me-
moria principal o central y el programa.

1 En España está muy extendido el término ordenador para referirse a la traducción de la palabra inglesa computer.

Introducción a la ciencia de la computación y a la programación

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Procesador (CPU)

Memoria principal

UAL

Unidad de control,

UC

Entrada
de datos

Programa

Salida
de datos

Figura 1.2. Organización física de una computadora.

Si a la organización física de la Figura 1.2 se le añaden los dispositivos para comunicación con la
computadora, aparece la estructura típica de un sistema de computadora: dispositivos de entrada, dispo-
sitivos de salida, memoria externa y el procesador/memoria central con su programa (Fig.1.3).

UCP (Procesador)

Unidad

de control

Memoria
central

Unidad

aritmética
y lógica

Dispositivos
de entrada

bus

Dispositivos
de entrada/

salida

bus

bus

Dispositivos
Dispositivos

de salida
de salida

bus

Memoria externa
Memoria externa
(almacenamiento
(almacenamiento

permanente)
permanente)

Figura 1.3. Organización física de una computadora.

1.2.1. Dispositivos de Entrada/Salida (E/S)

Los dispositivos de Entrada/Salida (E/S) (en inglés, Input/Output I/O) o periféricos permiten la comu-
nicación entre la computadora y el usuario.

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Programación en C++. Algoritmos, estructuras de datos y objetos

Los dispositivos de entrada, como su nombre indica, sirven para introducir datos (información) en
la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la
memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información de entrada en señales
eléctricas que se almacenan en la memoria central. Dispositivos de entrada típicos son teclados, lectores
de tarjetas perforadas —ya en desuso—, lápices ópticos, palancas de mando (joystick), lectores de
códigos de barras, escáneres, micrófonos, lectores de tarjetas digitales, lectores RFID (tarjetas de
identificación por radio frecuencia), etc. Hoy día tal vez el dispositivo de entrada más popular es el ratón
(mouse) que mueve un puntero gráfico (electrónico) sobre la pantalla que facilita la interacción usuario-
máquina2.

Los dispositivos de salida permiten representar los resultados (salida) del proceso de los datos. El
dispositivo de salida típico es la pantalla (CRT)3 o monitor. Otros dispositivos de salida son: impreso-
ras (imprimen resultados en papel), trazadores gráficos (plotters), reconocedores (sintetizadores) de
voz, altavoces, etc.

Dispositivos de entrada/salida y dispositivos de almacenamiento masivo o auxiliar (memoria exter-
na) son: unidad de discos (disquetes, CD-ROM, DVD, cintas, discos duros, etc.), videocámaras, memo-
rias flash, USB, etc.

Figura 1.4. Dispositivo de salida (Impresora HP Color LaserJet 2600n).

1.2.2. La memoria central (interna)

La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar informa-
ción (RAM, Random, Access Memory). En general, la información almacenada en memoria puede ser
de dos tipos: instrucciones, de un programa y datos con los que operan las instrucciones. Por ejemplo,
para que un programa se pueda ejecutar (correr, rodar, funcionar..., en inglés, run), debe ser situado en
la memoria central, en una operación denominada carga (load) del programa. Después, cuando se eje-
cuta (se realiza, funciona) el programa, cualquier dato a procesar por el programa se debe llevar a la
memoria mediante las instrucciones del programa. En la memoria central, hay también datos diversos y
espacio de almacenamiento temporal que necesita el programa cuando se ejecuta a fin de poder fun-
cionar.

2 Todas las acciones a realizar por el usuario se realizarán con el ratón con la excepción de las que se requieren de la escri-

tura de datos por teclado.

3 Cathode Ray Tube: Tubo de rayos catódicos.

Introducción a la ciencia de la computación y a la programación

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Ejecución

Cuando un programa se ejecuta (realiza, funciona) en una computadora, se dice que se ejecuta.

Con el objetivo de que el procesador pueda obtener los datos de la memoria central más rápidamen-
te, normalmente todos los procesadores actuales (muy rápidos) utilizan una memoria denominada caché
que sirve para almacenamiento intermedio de datos entre el procesador y la memoria principal. La me-
moria caché —en la actualidad— se incorpora casi siempre al procesador.

Organización de la memoria
La memoria central de una computadora es una zona d
  • Links de descarga
http://lwp-l.com/pdf7901

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