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1 CON LA COLABORACIÓN DE Luis Gabriel M ondragón Torres C uadernil lo de p ro cedim ien tos para el aprend iza je (Ver sión para fase in ic ial) LÓGICA COMPUTACIONAL Y PROGRAMACIÓN 2 LÓGICA COMPUTACIONAL Y PROGRAMACIÓN Cuadernillo de procedimientos para el aprendizaje 1999. Secretaría de Educación Pública/ Dirección General del Bachillerato COSTO DE RECUPERACIÓN $ 12.00 3 ÍNDICE Presentación............................................................................................................................................................ 5 UNIDAD I. Lógica computacional................................................................................................................. 8 1. Conceptos generales........................................................................................................................................... 12 2. Programación lineal........................................................................................................................................... 14 3. Programación estructurada.............................................................................................................................. 16 4. Programación orientada a objetos.................................................................................................................. 18 ¿Qué he aprendido?................................................................................................................................................ 20 Quiero saber más..................................................................................................................................................... 23 UNIDAD II. Estructura de datos.................................................................................................................... 24 1. Datos...................................................................................................................................................................... 26 2. Conjuntos.............................................................................................................................................................. 27 3. Registros................................................................................................................................................................ 28 4. Arreglos................................................................................................................................................................. 29 ¿Qué he aprendido?................................................................................................................................................. 32 Quiero saber más..................................................................................................................................................... 33 UNIDAD III. Programación estructurada básica..................................................................................... 34 1. Declaración de las estructuras de datos......................................................................................................... 36 2. Operaciones básicas............................................................................................................................................ 38 3. Archivos................................................................................................................................................................. 40 4. Operaciones con archivos.................................................................................................................................. 43 ¿Qué he aprendido?................................................................................................................................................ 45 Quiero saber más..................................................................................................................................................... 47 UNIDAD IV. Programación estructurada intermedia............................................................................. 48 1. Procedimientos y funciones............................................................................................................................... 50 2. Impresión de reportes........................................................................................................................................ 55 3. Lenguajes de programación estructurada..................................................................................................... 57 ¿Qué he aprendido?................................................................................................................................................. 59 Quiero saber más..................................................................................................................................................... 60 UNIDAD V. Programación orientada a objetos......................................................................................... 61 1. Especificaciones para el pseudocódigo........................................................................................................... 63 2. Proceso para el desarrollo de soluciones....................................................................................................... 64 3. Lenguajes de programación orientada a objetos......................................................................................... 67 ¿Qué he aprendido?................................................................................................................................................. 68 Quiero saber más..................................................................................................................................................... 69 4 5 PRESENTACIÓN LÓ G IC A C O M P U TA C IO N A L Y P R O G R A M A C IÓ N En el marco del Bachillerato General, la Capacitación en Informática tiene como finalidad brindarte un acercamiento al campo laboral, a través de desarrollar procesos de trabajo tales como uso de aplicaciones de tipo general o específico, diseño de sistemas y bases de datos, así como el manejo de redes y la lógica computacional para plantear soluciones a problemas relacionados con la informática. Al egresar de esta capacitación podrás operar como el enlace entre usuarios de sistemas de información y computadoras personales o conectadas en red, utilizando programas de aplicación general o específica. De igual modo, podrás implementar sistemas elementales de información utilizando técnicas de análisis y diseño de sistemas, bases de datos relacionales y herramientas de programación. La Informática ha avanzado a pasos gigantescos en la última década, de tal forma que los grandes equipos de cómputo que consumían enormes cantidades de energía, ahora se han convertido en computadoras portátiles con baterías recargables de larga duración. A la par de esta evolución del hardware ha evolucionado también el software, definiéndose aplicaciones con interfaces cada vez más amigables con el usuario. Esta evolución se ha dado al tratar de acercarnos cada vez más a los procesos que se realizan en nuestra vida cotidiana para resolver problemas de cualquier índole. La asignatura de Lógica Computacional y Programación es vital para entender que la elaboración del software requiere que el programador tenga un pensamiento lógico, razonado y sistemático, para plasmar dichos procesos de uso cotidiano en sentencias entendibles por la computadora y, por ende, la utilización de ésta como un medio electrónico para realizar tareas. Conforme vayas avanzando en el estudio de esta asignatura, te darás cuenta que no es fácil desarrollar soluciones prácticas en el primer intento, ya que para lograrlo necesitarás aplicar las metodologías para la solución de problemas presentadas en este curso, encontrando así, cada vez que resuelvas un problema, mayor facilidad para planear buenassoluciones. Esta asignatura no sólo te ayudará a resolver problemas de informática, también te dará elementos para resolver problemas escolares o de tu vida cotidiana, permitiéndote lograr una mejor organización en tus actividades diarias. La asignatura de Lógica Computacional y Programación pretende brindarte los elementos teóricos-prácticos de la metodología estructurada, para desarrollar formas de pensamiento lógicas que requiere esta disciplina, por lo cual se considera una de las asignaturas básicas de la Capacitación. En esta asignatura revisaremos temas relacionados con metodologías para resolver problemas simples y complejos, de tal forma que desarrolles habilidades que te permitan planear soluciones alternativas a las propuestas en las prácticas. La informática nace como una solución para resolver problemas que requieran realizar muchas operaciones, de tal forma que se definen ciertos lenguajes de programación para escribir instrucciones que la computadora entienda, es decir, un lenguaje máquina. En un principio los lenguajes de programación llamados de «bajo nivel» se acercaban mucho al lenguaje máquina, tal es el caso del lenguaje ensamblador; posteriormente fueron evolucionando dichos lenguajes a un lenguaje más coloquial, 6 por lo cual se requirió de un traductor a lenguaje máquina, dichos lenguajes se conocen como lenguajes de programación de «alto nivel». A partir de esta evolución es como surgen las diferentes metodologías de programación, empezando por la programación lineal, la cual resuelve problemas simples de una forma secuencial. Con el paso del tiempo se ha visto que esta metodología no siempre permite generar programas grandes o complejos de una forma organizada, ya que el programador puede perder la secuencia lógica del programa al revisar los códigos generados para resolver dichos problemas. Es así como surge la propuesta de una nueva metodología orientada a resolver problemas grandes de una forma estructurada, al segmentar un problema en problemas más simples, programando soluciones específicas para cada segmento o módulo. Es así como la programación estructurada permitió por primera vez realizar grandes programas de cómputo organizados y estructurados, fáciles de leer y corregir, esta metodología sigue vigente hasta nuestros días. Al empezar a implementarse aplicaciones de tipo gráfico diseñadas en un lenguaje de programación lineal o estructurado, se ve la necesidad inminente de evolucionar nuestras metodologías de programación a un lenguaje de programación que permita generar objetos gráficos, los cuales realicen tareas específicas al operarlos de formas diferentes, pero sin perder de vista la modularidad de los procesos. Es así como surge la programación orientada a objetos, la cual se fundamenta en una metodología de programación estructurada. Actualmente, la tendencia es a una metodología de programación orientada a eventos, ya que en ésta únicamente definimos los procesos para los objetos ya definidos por el lenguaje de programación y no en sí al objeto, facilitando enormemente la tarea de diseñar objetos. Las unidades están constituidas por las siguientes secciones: ¿Qué voy aprender? En este apartado encontraremos los propósitos y los objetivos de cada una de las unidades didácticas. Es muy importante que tengas en mente lo que vas a lograr con el estudio de los temas del programa, tener claridad de la meta es fundamental para poder utilizar las herramientas de que disponemos para llegar a ella. Con la intención de presentarte un proceso de trabajo, en la primera unidad se describe el planteamiento de una situación laboral �real�, la cual llamaremos situación de aprendizaje. Durante el desarrollo de toda la guía se harán referencias al Manual de Ejercicios y Prácticas, en donde se presentará la solución parcial de dicha situación; la parte faltante te corresponderá desarrollarla. También debes desarrollar las prácticas, ya que ellas te darán los elementos de modelaje en la solución de la situación de aprendizaje. ¿Cómo aprendo? En esta sección encontrarás las actividades de aprendizaje, mismas que te irán llevando paso a paso a través de estrategias de solución, pero siéntete con la libertad de probar otros caminos después de que hayas dominado el que se te propone. Para que puedas realizar las actividades, es conveniente que entiendas la manera particular en la que se estructura el Cuadernillo de procedimientos para el aprendizaje con respecto a un tema determinado. Te presentamos en todos los temas una tabla con tres columnas: en la primera de ellas, titulada actividades de aprendizaje se incluye una secuencia de acciones que debes realizar para acercarte con mayor facilidad al estudio de la Lógica Computacional y Programación, haciéndose referencias al manual de ejercicios y prácticas para reforzar los contenidos revisados y resolver la situación de aprendizaje; en la segunda recursos, se proporcionan algunas sugerencias para que encuentres fácilmente la información que requieres; finalmente, en la tercera columna, llamada productos, se anotan los resultados concretos que debes obtener al terminar la secuencia de actividades correspondiente a cada tema, tales productos deben servirte como un control de tu propio avance. Te servirán también para ir formando un glosario con los términos más usuales y sus definiciones; es decir, un diccionario personal que te ayudará, en caso de dudas, al utilizar alguna de las herramientas que estás estudiando. 7 ¿Qué he aprendido? Al concluir el estudio de cada unidad, te convendrá detenerte a pensar acerca de tus logros y descubrir qué tan firme y precisa se está llevando a cabo tu formación en esta asignatura. Se te plantea una serie de preguntas que te ayudarán a valorar tu esfuerzo. No es un examen sino una evaluación, se trata de que ejerzas tu capacidad de reflexión acerca de ti mismo y que, en caso de ser necesario, revises aquellos puntos del programa de estudio que consideres que todavía no dominas por completo. Será el momento de revisar también tus actitudes con respecto a la manera en que estudias. Te sugerimos que elabores una tabla de logros para que lleves tu registro personal, seguramente al ir anotándolos, te darás cuenta con satisfacción que el esfuerzo ha valido la pena. Quiero saber más. En esta sección se te presentan artículos interesantes relacionados con la unidad para que puedas extender tu horizonte de conocimiento. Es muy conveniente que asumas que no todo lo que necesitas saber se te proporcionará en un curso, por el contrario, deberás estar siempre alerta, a enfrentar nuevos retos para que tu aprendizaje sea realmente el que necesitas para resolver tus propios problemas. Ubicación de la asignatura La asignatura de Lógica Computacional y Programación, se ubica en el eje básico de la Capacitación en Informática. La importancia de esta asignatura es que contribuye en tu formación dentro de la capacitación y te brinda elementos necesarios para la implantación de sistemas de información de una organización. Su ubicación gráfica se representa del siguiente modo: Objetivo de la asignatura Comprender los conceptos y principios generales de la programación estructurada y la orientada a objetos, a partir de revisar los elementos de la lógica computacional, la estructuración de los datos y las características técnicas de ambos tipos de programación, para el desarrollo de programas elementales. Sistemas de Información I Sistemas de Información II Bases de Datos I Aplicaciones gráficas con programas integrados Bases de Datos II Aplicaciones específicas con programas integrados Introducción a las Redes EJE BÁSICO EJE DE APLICACIÓN EJE COMPLEMENTARIO Lógica Computacional y Programación Relación directa Relación indirect 8 LÓGICA COMPUTACIONAL Objetivo de la Unidad: Construir algoritmos elementales, utilizando los principios de la programación lineal, la programación estructurada y la programación orientada a objetos, para propiciar en el estudiante la habilidadde proponer soluciones sistemáticas a problemas sencillos. UNIDAD IUNIDAD IUNIDAD IUNIDAD IUNIDAD I ¿QUÉ VOY A APRENDER? En esta primera unidad aprenderás a desarrollar habilidades para realizar modelos lógicos, mismos que te ayudarán a resolver diferentes tipos de problemas y procesar información de una manera sistemática y razonada, y algoritmos elementales a través del uso de diferentes metodologías para el desarrollo de soluciones relacionadas con el campo de la informática. Para ello, deberás primero aprender el uso de los algoritmos como un proceso descriptivo de la solución de un problema y la representación gráfica de los datos de entrada y salida de un proceso, para proponer soluciones factibles de realizar. Conforme ha pasado el tiempo y dada las experiencias de los diferentes programadores, las formas de programación han variado de tal forma que las metodologías han sufrido una evolución constante, por lo que en esta unidad explicaremos tres de estas metodologías según fueron apareciendo. Al revisar las diferentes metodologías (lineal, estructurada y orientada a objetos) para resolver problemas, te darás cuenta que cada una de ellas utiliza diferentes representaciones gráficas, éstas te permitirán visualizar de una forma más clara el proceso necesario para elaborar dichas metodologías. Para desarrollar un programa primeramente debes identificar cual es su finalidad y que procesos intervienen en su solución, posteriormente tendrás que definir las acciones que realiza cada proceso y por último, podrás codificar todos los procesos en un lenguaje de programación, el cual al ser traducido al lenguaje máquina (conjunto de sentencias o instrucciones específicas entendibles por la computadora) nos permitirá lograr nuestro objetivo, que podría ser la sistematización del proceso de entrada y salida de un estacionamiento, la administración de un hotel, el registro de mensajería, etc. En el desarrollo de la situación y las actividades de aprendizaje que se te proponen y aquellas que realices por cuenta propia, podrás identificar las diferentes técnicas que existen para resolver cualquier tipo de problema, ya sea simple o complejo. 9 Los temas que forman el contenido de esta unidad se presentan a continuación: Unidad I. Lógica computacional Debes notar que los conceptos más importantes están sombreados. Préstales especial atención puesto que forman parte del conjunto de conceptos fundamentales en tus estudios de informática. Lógica computacional Algoritmo Diagrama de entrada proceso salida Programación estructurada Programación lineal Diagrama de flujo Estructuras lógicas Técnica de segmentación Pseudocódigo Programación orientada a objetos ClasesObjetos Métodos Pseudocódigo utiliza representado por el utiliza técnicas de utiliza al utiliza la utiliza eltiene tiene 10 A continuación te presentamos la situación de aprendizaje, la cual te presenta un proceso real de trabajo, muy similar a los que puedes encontrar en el campo laboral. SITUACIÓN DE APRENDIZAJE Una empresa distribuidora al mayoreo de aparatos eléctricos para el hogar, en su área de ventas, registra y controla su información de manera manual. En un sentido de modernizar sus procesos, solicita el apoyo técnico para que se adquiera y programe una computadora que se utilizará como parte del proceso de registro y control de ventas. El personal encargado de proporcionar el apoyo técnico, realiza una investigación detallada de las operaciones y movimientos manuales que se realizan para llevar a cabo el trabajo cotidiano. Como resultado de la investigación, se obtiene una descripción de los procesos que se resumen en los siguientes puntos: 1. La Sra. Mercedes Suárez es quien recibe las solicitudes de compra. El origen de la solicitud puede ser de cualquiera de las siguientes tres formas: • Vía telefónica: El cliente, mediante el uso del teléfono solicita los artículos y las cantidades que requiere. • Por correo: La empresa recibe constantemente los pedidos por escrito, mismos que llegan por el servicio del correo. • Personal: Los clientes acuden personalmente y realizan su pedido de manera verbal. 2. La Sra. Mercedes S. al recibir la solicitud de compra, la registra en la Libreta de Pedidos, anotando los datos del cliente, los artículos que solicita, así como el número secuencial que identifica de manera unívoca al pedido (Clave del pedido). Sin embargo, antes de registrar la solicitud, verifica la seriedad de la misma de la siguiente forma: • Si el cliente es conocido y se encuentra registrado en la Libreta de Clientes, se procede a asentar el pedido correspondiente. Si el pedido se recibió por vía telefónica o por correo y, si el caso lo amerita, se ratifica el pedido telefónicamente, como una manera de checar los datos y descartar la posibilidad de error o de un falso pedido. • Si el cliente es nuevo, es decir, no está registrado en la Libreta de Clientes, procede a darlo de alta en la libreta, anotando los siguientes datos: Nombre de la empresa, razón social, giro, teléfonos, fax, nombre de la persona de enlace, domicilio, fecha de registro en la libreta, así como la clave de cliente que lo identificará en la empresa y que corresponde a un número secuencial precedido por la letra �C� (C1234). Posteriormente se registra la solicitud y como en el caso anterior, se verifica por teléfono la seriedad del pedido. 3. La Sra. Mercedes S. dispone de varias Libretas y Tarjetas para registrar la información, mismas que se describen a continuación: • Libreta de clientes: Es una relación consecutiva de los clientes que han adquirido productos en la empresa, ordenada por la clave del cliente. En ésta se registran el nombre de la empresa, sus teléfonos, domicilio, nombre de la persona con quien se realizó el contacto, fecha del primer pedido y su número de cliente. 11 • Tarjeta de clientes: Cada uno de los clientes tiene asociada una tarjeta de registro detallada con los datos incluidos en la Libreta de Clientes, además de los artículos que ha adquirido. Se anota para cada uno de ellos las fechas, cantidades, precios y referencia de las facturas con que se remitieron a los clientes. Las tarjetas están ordenadas alfabéticamente por el nombre de la empresa para su fácil ubicación. � Catálogo de artículos: Aquí se incluyen los artículos que dispone la empresa para su venta, el catálogo es actualizado semestralmente en dos versiones por el área de mercadotecnia: a) Catálogo de artículos por orden alfabético b) Catálogo de artículos ordenados por Clave de artículo. Cada artículo se identifica con una clave similar a las anteriores (A9999). La información que se incluye en el catálogo es: Clave del artículo y descripción detallada del mismo, nombre, domicilio y teléfonos del fabricante, costo unitario y de venta, descuentos y una o varias fotografías del artículo. 4. En otro momento, la Sra. Mercedes S. y con la ayuda de una secretaria, elabora las facturas, tomando como base la Libreta de pedidos. Las facturas se identifican mediante un número (F99999) e incluyen la información del cliente, destino, fecha de elaboración y se detalla la información relacionada con los artículos solicitados por el cliente: Clave del artículo, descripción genérica, cantidad de artículos, costo unitario de venta e importe por el número de artículos. En cada factura es posible registrar hasta cinco artículos distintos, en caso de requerirse, se utilizarán tantas facturas como sean necesarias. En la parte inferior de cada factura se incluyen además el subtotal por la totalidad de los artículos, I.V.A. y total a cobrar. 5. Las facturas se llenan en original y tres copias (Cliente, Ventas, Contabilidad y Almacén). El original y la copia del Almacén se envían a éste último para que proceda a surtir y enviar los artículos a los clientes. La copia para el área de Contabilidad se remite a esa área y la de Ventas se utiliza como comprobante del área emisora. 6. El paso siguiente consiste en registrar el número de factura en quese remitieron los artículos, en la Libreta de Pedidos y las Tarjetas de Clientes, y de esta forma se cierra el ciclo de registro de la información. 7. Finalmente, cada dos semanas se elabora un listado con los artículos solicitados y vendidos durante este periodo, mismo que se turna a los directivos de la empresa. El listado contiene información detallada y global como son: Clave de los artículos vendidos, su descripción genérica, cantidades, fechas, importes, los clientes a quienes se les vendió con sus correspondientes subtotales y totales. El grupo técnico tendrá que desarrollar varios programas y definir los archivos que almacenarán la información del registro y control de ventas. La interacción de los programas y archivos sustituirán el proceso manual que se utiliza. Se agilizará el registro de la información así como la posibilidad de considerar procesos de la información adicionales a los ya establecidos. 12 ¿CÓMO APRENDO? 1. CONCEPTOS GENERALES Objetivo: Identificar los elementos de la programación moderna, mediante la revisión del concepto de algoritmo y las generalidades de las metodologías actuales, para la construcción de programas. Para empezar a estudiar el tema de Lógica Computacional es necesario conocer previamente su utilidad, la cual es que adquieras habilidades para resolver problemas informáticos utilizando la computadora, a través de desarrollar un pensamiento lógico, sistemático y razonado que te permita proponer soluciones al elaborar algoritmos elementales, utilizando las diferentes metodologías que existen para su desarrollo. En nuestra vida cotidiana, cualquier actividad que realizamos la podemos describir con una serie de acciones o tareas. Igualmente, siempre estamos valorando si dicha actividad va a lograr lo que nosotros queremos, a partir de ir tomando decisiones durante el desarrollo de la misma, sin perder de vista qué es lo que queremos lograr y qué requerimos para lograrla. De esta misma forma podemos ver un proceso informático, el cual nace a partir de un problema que requiera del uso de la computadora. Para resolverlo se deberá desarrollar un algoritmo, el cual no es más que un conjunto de actividades o procesos formados por una serie de instrucciones o tareas organizadas de forma lógica, que nos permiten alcanzar un resultado o resolver un problema. Muchas veces aplicamos el algorimo de manera inadvertida, inconsciente o automatica, ya que son tantas las veces que se ha resuelto, que dificilmente nos ponemos a enumerar los pasos para alcanzar el objetivo, y por lo tanto lo hacemos en forma automática. Por otra parte, existe una gran cantidad de problemas que requieren de un análisis profundo y de un pensamiento flexible y estructurado para su solución, como es el caso de la programación, donde convergen técnicas y herramientas metodológicas que permiten llevar a cabo la construcción de algoritmos eficientes y por consiguiente la resolución del problema. Para poder llegar a la solución de un problema deben considerarse las siguientes etapas1: 1 Tomado de Osvaldo Cairó. Metodología de la Programación. Tomo 1, México, Alfaomega, p. 5. Problema Análisis profundo del problema Construcción del algoritmo Verificación del algoritmo Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 13 Las características que los algoritmos deben reunir son: a) Precisión. Los pasos a seguir deben ser claros y correctos. b) Determinismo. El algoritmo, dado un conjunto de datos de entrada idénticos, debe arrojar siempre los mismos resultados. c) Finitud. El algoritmo, independiente de la complejidad del mismo, siempre debe ser de longitud finita. Es importante considerar los datos de entrada para la verificación de nuestro algoritmo. A continuación se presentan las actividades que deberás realizar; en caso de cualquier duda o problema consulta a tu asesor. Actividades de aprendizaje Realiza la lectura de la páginas sugeridas y contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es un algoritmo? 2. ¿Cuáles son las características que poseen los algoritmos? 3. ¿Para qué sirven los lenguajes de programación y cuál es su relación? Consulta en la enciclopedia Encarta lo referente a programación y lenguajes de programación y elabora una ficha. Realiza la lectura de las paginas sugeridas y contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Cuáles son los inconvenientes de la programación convencional o lineal (secuencias de instruciones maquina)? 2. ¿Cuál es el objetivo de la programación estructurada utilizando la programación modular? 3. ¿Cuál es la ventaja de la programación orientada a objetos sobre la estructurada? Realiza los ejercicios 1-4. Productos Preguntas resueltas. Ficha con los conceptos. Preguntas resueltas. Ejercicios 1-4 resueltos. Recursos Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 2-6, 40-46. Enciclopedia Encarta. Joyanes Aquilar, Luis. Fundamentos de Programación. pp. 95-97. Joyanes Aguilar, Luis. Programación orientada a objetos. España McGraw-Hill, Osborne, 1998. p.p. 4-18. Manual de ejercicios y prácticas. 14 Instrucción 1 Instrucción 2 Instrucción 3 Instrucción 4 Instrucción n. . . De tu entorno, consulta con una o más personas las actividades que realizan en su trabajo y represéntalas en un algoritmo. 2. PROGRAMACIÓN LINEAL Objetivo: Comprender las bases y principios de la programación lineal, mediante la revisión general de los diagramas de flujo y su aplicación, para la solución de problemas y su descripción gráfica. La programación lineal permite escribir algoritmos de una forma secuencial, es decir, cada instrucción se ejecuta hasta que la anterior se haya realizado, no obstante, podemos referenciar a una línea desde nuestra secuencia que no sea la siguiente, de tal forma que al terminar una secuencia de instrucciones podremos referenciar a la línea que continuaba en nuestra ejecución. Visto gráficamente su representación sería la siguiente: La herramienta más común para representar este tipo de algoritmo basado en una metodología lineal es el diagrama de flujo, que no es más que la representación gráfica del algoritmo por medio de símbolos. Si el diagrama de flujo está completo y correcto, el paso del mismo a un lenguaje de programación es relativamente simple y directo. En el tema anterior mencionábamos que siempre que se incorpore un dato correcto en un proceso, el dato de resultado tendrá que ser correcto. Lo que haremos en la prueba de escritorio será valorar si nuestro proceso contiene y toma las decisiones correctas al seguir la lógica de sus tareas definidas. La intención de una prueba de escritorio es identificar los posibles errores de lógica, sintaxis y de entrada que existen en un proceso, éste puede estar descrito a través de un algoritmo, diagrama de flujo, pseudocódigo, diagrama de Top-Down, etc. La forma de verificarlo será introduciendo al proceso un dato de entrada, del cual conocemos su salida, de tal forma que sigamos toda la lógica del proceso para ir identificando como se va procesando la información y, en dado caso, ajustar nuestro proceso o validarlo. Un ejemplo simple de una prueba de escritorio es el siguiente. Realizar la prueba de escritorio del siguiente algoritmo: 1. Solicitar dato A. 2. Solicitar dato B. 3. Multiplicar dato A con dato B y el resultado asignarlo en C. 4. Despliega el mensaje �El resultado es:�,C Algoritmo. 15 Se sabe que si A = 1 y B = 2, el resultado de la multiplicación será 2. Ahora iremos introduciendo la información conforme se la vaya solicitando el algoritmo. Paso 1: Asignar A=1 Paso 2: Asignar B=2 Paso 3: Multiplicar 1•2 y el resultado asignarlo en C, es decir, C=2 Paso 4: Escribir �El resultado es: 2� Dado que el resultado obtenido es el esperado en la prueba de escritorio, podemos validar dicho algoritmo, es decir, el algoritmo es correcto. A continuación te presentamos las actividades que deberás realizar; en caso de dudas o problemas consulta a tu asesor. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza una consulta bibliográficareferente a las reglas de construcción y simbología básica para el desarrollo de diagramas de flujo. A partir de la consulta anterior explica la importancia del uso de diagramas para representar algoritmos. Realiza los ejercicios 5-7. De los algoritmos de los ejercicios 1 y 2 realiza sus pruebas de escritorio. Con relación a la situación de aprendizaje, desarrolla la Práctica 1, donde realizarás el diagrama de flujo correspondiente. De las actividades de programación resueltas (2.1 a la 2.5), interpreta los diagramas de flujo presentados. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 46-56 Manual de ejercicios y prácticas. Manual de ejercicios y prácticas. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 59-64. Ficha de contenido sobre las reglas de construcción y simbología básica para el desarrollo de diagramas de flujo. Importancia del uso de los diagramas de flujo. Ejercicios 5-7 resuletos. Pruebas de escritorio. Resolución de la Práctica 1. Interpretación de los diagramas de flujo. 16 3. PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA Objetivo: Comprender las bases y principios de la programación estructurada, mediante la revisión general de la técnica Top-Down, las estructuras lógicas y el pseudocódigo, para la solución de problemas y su representación. La metodología de programación estructurada se fundamenta en técnicas de segmentación, la cual plantea que un problema se puede dividir en problemas más pequeños (módulos) y más simples de resolver, de tal forma que la suma de las soluciones de cada problema sea el resultado de la solución total de éste. Esta metodología permite desarrollar algoritmos a través de módulos, los cuales realizan tareas bien definidas. De esta forma, el módulo se define una sola vez y se llama tantas veces como sea necesario, mediante el nombre que lo identifica. La forma gráfica que lo representa sería la siguiente: La técnica Top-Down (Arriba-Abajo) es la que se utiliza frecuentemente en la programación estructurada, la cual no es más que la representación gráfica de la división del problema en subproblemas más simples, estableciendo un orden jerárquico y relaciones entre ellos, puede ser vista de la siguiente manera: Módulo 2 Módulo 3 Módulo Principal Módulo 1 Problema 8 Problema 7 Problema 6 Problema 5 Problema 4 Problema 3 Problema 2 Problema 1 Solución 8 Solución 7 Solución 6 Solución 5 Solución 4 Solución 3 Solución 2 Solución 1 Solución Total = Solución1 + Solución 2 + Solución 3 + Solución 4 + Solución 5 + Solución 6 + Solución 7 + Solución 8 17 El diagrama de Top-Down, se lee de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, la relación de los módulos es jerárquica, es decir, el módulo padre puede hacer uso de los módulos hijos pero no viceversa. Entenderemos por módulo padre al módulo inmediato superior al módulo actual y por módulo hijo al módulo inmediato inferior del módulo actual. Cuando hablemos de programación estructurada vamos a hacer referencia al pseudocódigo, que es la descripción de la solución de un problema por bloques o módulos, donde dicha descripción de la solución se apoya en las estructuras lógicas (se revisarán a detalle en la unidad III), las cuales son una serie de sentencias que permiten evaluar expresiones según los criterios establecidos para la solución. Si consideramos la figura anterior, podemos afirmar que cada módulo ejecuta una tarea específica, la cual se describe con el pseudocódigo que a su vez utiliza a las estructuras lógicas para dar solución al problema planteado. La metodología estructurada se apoya en la metodología modular para conseguir elaborar programas eficaces y es la base para la metodología orientada a objetos y la metodología orientada a eventos. A continuación se te presentan las actividades que deberás realizar para cubrir con este tema. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Elabora un cuadro sinóptico de las características de la programación estructurada y modular. Realiza una consulta bibliográfica referente a la técnica Top-Down o de segmentación. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 95-100. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 41-32, 99 y 100. Cuadro sinóptico con las características de la programación estructurada y modular. Ficha de contenido sobre la técnica Top-Down. Módulo Raíz Módulo 2.1.1 Módulo 2.2Módulo 2.1Módulo 1.1 Módulo 1.2 Módulo 1 Módulo 2 18 4. PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS Objetivo: Comprender las bases y principios de la programación orientada a objetos, mediante la revisión de sus conceptos básicos y el proceso de construcción de programas, para la solución de problemas y su representación. La programación orientada a objetos se apoya en la programación estructurada y utiliza sus técnicas para diseñar programas, se caracteriza por definir objetos con un determinado conjunto de atributos, como pueden ser: las clases, herencias, métodos, poliformismos, entre otros. Por ejemplo, revisemos el siguiente objeto: Clase: botón. Herencia: Abrir barras para buscar programas o aplicaciones. Método: Dar un clic sobre el botón. La programación orientada a objetos permite lograr una mejor interface o interacción con el usuario, ya que éste únicamente hace uso del objeto y el programa se encarga de realizar todas las actividades asignadas. Consulta el texto y elabora un cuadro donde se visualicen gráficamente las estructuras lógicas, describiendo sus características. Investiga la definición de pseudocódigo y su utilidad para describir tareas. Elabora una ficha de contenido. Realiza los ejercicios 8 -10. Desarrolla la Práctica 2, donde aplicarás los conceptos relacionados con la metodología de programación estructurada. De las actividades de programación resueltas (4.18 a la 4.24), verifica que el pseudocódigo responda a la solución planteada en el análisis. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 100-121. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 58-59. Manual de ejercicios y prácticas. Manual de ejercicios y prácticas. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 154-160. Cuadro gráfico-descriptivo de las estructuras lógicas. Ficha de contenido sobre el pseudocódigo. Ejercicios 8�10 resueltos. Resolución de la Práctica 2. Análisis de pseudocódigos, que valide la lógica del pseudocódigo y el uso de las estructuras lógicas. 19 A continuación se te presentan las actividades que deberás realizar para desarrollar este tema. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza la lectura de las paginas sugeridas y contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es un objeto? 2. ¿Qué es la programación orientada a objetos? 3. ¿Qué es poliformismo, herencia y encapsulado? 4. ¿Cuál es la estructura de un programa? 5. ¿Cómo se comunican los objetos y qué son los métodos? 6. ¿Cuál es la importancia de la programación orientada a objetos? Realiza los ejercicios 11 y 12. Define los datos y procedimientos que requerirán los objetos libreta y tarjeta, planteados en la situación de aprendizaje. Joyanes Aguilar, Luis. Programacion orientada a objetos. España .McGraw-Hill, Osborne, 1998. p.p. 13, 14, 17, 23, 74, 75, 83, 87, ,91-44 y184-185 Manual de ejercicios y prácticas. Situación de aprendizaje. Preguntas resueltas. Ejercicios 11 y 12 resueltos. Definición de datos y procedimientos de la situación de aprendizaje. 20 ¿QUÉ HE APRENDIDO? A continuación te presentamos una pequeña evaluación de esta unidad para que valores tus avances logrados hasta el momento. 1. Lee con atención cada uno de los siguientes conceptos y coloca dentro del paréntesis la letra de la definición que le corresponda. Concepto Definición ( ) Diagrama de flujo. a) Serie de instrucciones o pasos a seguir para lograr una tarea o la resolución de un problema. ( ) Dato de entrada. b) Al término del proceso se obtendrá la información procesada, la cual nos dará la solución del problema planteado. ( ) Módulo. c) Representación gráfica del algoritmo, por medio de símbolos. ( ) Dato de salida. d) Realiza tareas definidas, de tal formaque si un proceso se requiere varias veces se hará referencia a éste varias veces. ( ) Procedimiento. e) Información necesaria para iniciar un proceso o tarea y resolver un problema definido. 2. Lee con atención cada una de las siguientes proposiciones y coloca dentro del paréntesis una V si es verdadera o una F si es falsa. ( ) La programación lineal dio la pausa para establecer la programación orientada a objetos. ( ) La representación gráfica de la programación estructurada es el diagrama de Top-Down. ( ) Objetos, mensajes y herencias son conceptos utilizados en la programación orientada a objetos. ( ) El pseudocódigo es el paso anterior a la codificación de un programa estructurado. 21 3. Identifica los siguientes símbolos utilizados en los diagramas de flujo y escribe lo que significa cada uno, según su enumeración. 1.-_______________________________ 2.- ______________________________ 3.-_______________________________ 4.- ______________________________ 5.-_______________________________ 6.-______________________________ 7.-_______________________________ 8.-______________________________ 9.-_______________________________ 10.-_____________________________ 11.-______________________________ 12.-_____________________________ 13.-______________________________ 14.-_____________________________ 15.-______________________________ 16.-_____________________________ 4. Lee cuidadosamente las siguientes preguntas y contéstalas correctamente. a) ¿Qué es un algoritmo? b) ¿Qué es la programación lineal? c) ¿Qué es la programación estructurada? d) ¿Qué es la programación orientada a objetos? 5. Lee cuidadosamente los siguientes casos y desarrolla los algoritmos, diagramas de flujo y diagramas de Top-Down que los describan. A) La Unidad de Registro y Control Escolar decide sistematizar la expedición de Certificados parciales, ya que actualmente se realizan de la siguiente forma: • El auxiliar solicita al alumno su credencial y tira de materias del último semestre; si no debe materias procede a registrarlo para elaborar su certificado parcial, solicitándole al estudiante que regrese en una semana. • El auxiliar consulta el expediente del estudiante buscando datos personales y calificaciones, para llenar el certificado parcial. • Una vez capturado el certificado parcial el auxiliar solicita al responsable que lo firme y éste lo registra en la libreta de certificados parciales emitidos. • Por último, entrega el certificado parcial al estudiante. B) El estacionamiento �El coche veloz� ofrece sus servicios de estacionamiento a todos los particulares que deseen dejar su vehículo en un lugar seguro. Dicho estacionamiento cuenta con tres niveles, donde en cada nivel tiene 70 cajones de estacionamiento enumerados de la siguiente forma: P1-01, donde el P1 nos indica el piso y los 1 2 3 4 7 8 9 5 13 14 15 10 6 16 11 12 22 dos últimos números el cajón, asimismo cuenta con 20 choferes los cuales tienen una clave de registro única (Ch01). El dueño del estacionamiento propone que el control de entradas de los vehículos y pagos del servicio sea de la siguiente forma: • Se recibe al vehículo particular entregándole a cambio un boleto de estacionamiento, el cual tiene un número de folio. • Se le asigna a dicho vehículo un cajón que se encuentre disponible y se registra la hora de entrada y la clave del chofer que lo recibió en una computadora. • Posteriormente, a la hora de recoger un vehículo se le solicita el boleto al dueño y se registra la hora de salida del vehículo correspondiente, según el folio. • El sistema indica el piso, el número de cajón donde se encuentra el vehículo y el importe a pagar; en caso de que el vehículo no se encuentre en las mismas condiciones que cuando entró, se podrá ver en el sistema el nombre del chofer que lo recibió. • En el momento de pagar el importe de estacionamiento, el sistema asignará dicho cajón como disponible para otro vehículo. El dueño desea contar con dos reportes semanales: a) Ganancias obtenidas. b) Nombre, clave, antigüedad y edad de los choferes ordenados por el numero de vehículos estacionados. 23 QUIERO SABER MÁS Artículos tomados de Curso IBM de programación. Introducción a la programación en 32 bits. (México, D.F.), núm. 1, pp. 2 y 5. 24 ESTRUCTURA DE DATOS Objetivo de la Unidad: Identificar las estructuras de datos, mediante el reconocimiento de la información y la forma de estructurarla para su procesamiento. UNIDAD IIUNIDAD IIUNIDAD IIUNIDAD IIUNIDAD II ¿QUÉ VOY A APRENDER? Hasta el momento hemos revisado de forma muy genérica las metodologías de programación lineal y estructurada para resolver diferentes tipos de problemas, sin embargo, el definir algoritmos o pseudocódigos que planteen la descripción de la solución de un problema es sólo el 50% del camino, el otro 50% lo constituye la información que va a ser procesada. Entenderemos por información al conjunto de datos que hacen referencia o describen las características o atributos de algo, por lo cual tendremos que definir perfectamente los datos involucrados en la resolución del problema. Esto lo podemos resumir en la siguiente ecuación: Pseudocódigo = Instrucciones + Datos Los datos los podemos clasificar en constantes (datos que no cambian durante la ejecución del pseudocódigo) y variables (datos que pueden ir adoptando diferentes valores durante la ejecución del pseudocódigo). La ventaja de generar un pseudocódigo es que podemos codificarlo en cualquier lenguaje de programación, esto implica que utilizaremos los recursos de la computadora para resolver el problema, siendo aquí donde tendremos que utilizar las estructuras de datos (espacio en memoria de la PC para manipular los datos) definidas en el pseudocódigo, para resolver nuestro problema. Los datos variables según el tipo de datos que almacene pueden ser simple o agrupado, es decisión del programador definir el tipo de datos a utilizar, tomado como base el problema a resolver. Ten mucho cuidado al definir un tipo de dato u otro, ya que de esto depende que la solución planteada funcione adecuadamente, evitando fallas en el manejo de información. Un dato es un atributo o característica de un objeto o individuo; por ejemplo, los atributos de una persona son: Edad Color del cabello Estatura Sexo 25 Sin embargo los valores o datos varían de una persona a otra (17 años, negro, 1.70 m, masculino), sin embargo las estructuras de datos (edad, color del cabello, estatura, sexo) siguen siendo las mismas para todos. Entenderemos por estructuras de datos a los espacios asignados en memoria para almacenar datos. Las estructuras de datos pueden almacenar valores variables y constantes, los cuales definiremos como tipos de datos: variables y constantes. Los datos constantes son objetos que contienen valores que no cambian durante la ejecución de un programa, son valores fijos. Ejemplo: Los meses del año = 12 meses Estaciones del año = 4 Los datos variables son objetos que contienen valores que pueden cambiar a medida que se ejecuta un programa; la forma de escribirlos en el pseudocódigo es asignando un identificador o nombre al tipo de dato variable, indicando que va a almacenar datos cuyos valores sean de una naturaleza determinada. Entenderemos por naturaleza de un dato al valor que se almacena en la estructura de datos, de tal forma que podemos definir datos de tipo numérico, cuando el valor hace referencia a cantidades; de tipo carácter, cuando el dato contiene valores que hacen referencia a un nombre y dirección; de tipo lógico cuando el valor que se almacena puede ser verdadero o falso; de tipo gráfico cuando el valor almacenado hace referencia a una fotografía; entre otros. En esta unidad revisaremos los datos constantes y variables y la naturaleza de los últimos. Los contenidos que conforman esta unidad son los siguientes: Unidad II. Estructura de datos Estructura de datosDatos Variables AgrupadosSimples Constantes Tienen una Pueden ser De tipo ArreglosRegistrosComo los GráficosOrdinalesAlfanuméricosNuméricos Lógicos Conjuntos 26 ¿CÓMO APRENDO? 1. DATOS Objetivo: Describir la estructura de datos simples con pseudocódigo, a través de identificar el tipo y naturaleza de los datos e indicaciones técnicas, para su correcta especificación en el contexto de la solución de un problema. Los datos a procesar por una computadora pueden clasificarse en simples y agrupados. La principal característica de los datos simples es que ocupan sólo una casilla de memoria, por lo que hacen referencia a un único valor a la vez. Dentro de este tipo de datos se encuentran: numéricos; alfanuméricos, ordinales, lógicos y gráficos. Numéricos: Son valores enteros y reales. Por ejemplo: Total = Entero Pi = 3.1416 Alfanuméricos: Son valores de tipo carácter o cadena de caracteres, números y caracteres especiales. Por ejemplo: Nombre = Cadena de caracteres Sexo = Carácter Ordinales: Son valores que son definidos por el usuario en forma enumerada, estos pueden ser enteros, lógicos y caracteres. Por ejemplo: Días = (Domingo, Lunes, Martes, Miércoles, Jueves, Viernes, Sabado) Objetos =(Silla, Mesa, Banca, Pizarrón, Gis, Puerta, ventana) Lógicos: Son valores que sólo pueden ser verdadero o falso. Por ejemplo: Casado : Lógico Acreditado: Lógico Gráficos: Son valores que contiene una imagen o dibujo asignado a este tipo de dato. Por ejemplo: Dibujo: Gráfico Bandera: Gráfico Es muy importante que aprendas a definir los tipos datos que vas a utilizar en la resolución de un problema, indicando su naturaleza si son datos variables, ya que estos son parte esencial para la generación del pseudocódigo. A continuación se presentan las actividades que deberás realizar; en caso de cualquier duda o problema consulta a tu asesor. 27 2. CONJUNTOS Objetivo: Identificar la utilidad de los datos agrupados como conjuntos, mediante la revisión de sus características y operaciones, para su aplicación en la solución de problemas. Un conjunto es un grupo de datos que tiene como característica principal pertenecer al mismo tipo de dato simple. Cada objeto que está en el conjunto recibe el nombre de miembro o elemento del conjunto. Miembro o elemento Conjunto de números enteros: Las operaciones que podemos hacer con los conjuntos son las siguientes: Pertenencia. Ver si un elemento o conjunto está incluido en otro conjunto. Igualdad. Dos conjuntos son iguales si tienen exactamente los mismos elementos. Unión. Se crea un nuevo conjunto con los elementos de los dos conjuntos a unir. Intersección. Se crea un nuevo conjunto con los elementos comunes de interceptar dos conjuntos. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza una consulta bibliográfica sobre tipos de datos constantes y variables. Elabora una ficha de contenido. Investiga acerca de la naturaleza de los datos simples (numéricos, alfanuméricos, ordinales, lógicos y gráficos) y agrupados o estructurados (conjuntos, registros y arreglos). Elabora un cuadro comparativo entre los tipos de datos simples y agrupados o estructurados. Realiza el ejercicio 13. Realiza el ejercicio 14. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 16-17. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 13-15, 203, 204, 261-263. Eduardo Alcalde y Miguel García. Informática básica. pp. 219-221. Ficha de contenido sobre datos simples y agrupados. Manual de ejercicios y prácticas. Manual de ejercicios y prácticas. Ficha de contenido sobre los tipos de datos constantes y variables. Fichas de contenido sobre la naturaleza de los datos simples y agrupados. Cuadro comparativo entre datos simples y agrupados. Ejercicio 13 resuelto. Ejercicio 14 resuelto. 1 53 19 28 Diferencia. Definiendo A y B como dos conjuntos, el resultado de A - B son los elementos de A que no estan en B, de igual forma B � A son los elementos de B que no están en A. A continuación te presentamos las actividades que deberás realizar; en caso de dudas o problemas consulta a tu asesor. 3. REGISTROS Objetivo: Identificar la utilidad de los datos agrupados como registros, mediante la revisión de sus características técnicas, para su aplicación en la solución de problemas. Los registros son considerados una herramienta poderosa para estructurar datos y organizar información de diferentes tipos bajo el nombre de una sola variable. En la práctica a veces se necesitan estructuras que permitan almacenar distintos tipos de datos según su naturaleza, a los cuales introduciremos en una nueva estructura llamada registro. Como un registro es un dato estructurado, no puede accesarse directamente como un todo, sino que debe especificarse qué elemento (campo) del registro interesa. Para ello existe la siguiente sintaxis. Variable_Registro . Nombre_del_campo Nota. No confundas la estructura de datos (medio de almacenamiento de los datos) con los datos estructurados o agrupados (arreglos, registros y archivos). Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza una consulta bibliográfica sobre la definición de conjuntos Elabora un cuadro sinóptico sobre las posibles operaciones con conjuntos y presenta algunos ejemplos. Realiza el ejercicio 15. Enciclopedia Encarta u otra bibliografía a tu alcance. Enciclopedia Encarta u otra bibliografía a tu alcance. Manual de ejercicios y prácticas. Ficha de contenido sobre la definición de conjuntos. Cuadro sinóptico sobre operaciones de conjuntos. Ejercicio 15 resuelto. REGISTRO Es un dato estructurado, donde cada uno de sus componentes se denomina campo. CAMPO Tipo de dato que puede ser simple o agrupado (arreglo o registro). 29 ARREGLO Colección finita, homogénea y ordenada de elementos. COMPONENTES O ELEMENTOS Hacen referencia a los elementos que forman el arreglo, es decir, a los valores que almacenan en cada una de las casillas del mismo. ÍNDICES Apunta, direcciona o selecciona un elemento o componente de un arreglo. Se requiere de n índices para n dimensiones. Se pueden manejar arreglos de tipo unidimensional, bidimensional, tridimensional, n-dimensional. Ejemplo: Registro_Alumno =REGISTRO Nombre : Cadena[20] Calle : Cadena[9] Numero : Entero Telefono : Cadena[9] Edad : Entero TERMINA REGISTRO A continuación se te presentan las actividades que deberás realizar para cubrir con este tema. 4. ARREGLOS Objetivo: Identificar la utilidad de los datos agrupados como arreglos, mediante la revisión de sus características técnicas y la posibilidad de crear estructuras más complejas, para su aplicación en la solución de problemas. Los arreglos nos permiten organizar un número considerable de elementos relacionados y del mismo tipo, simple o estructurado. A continuación se describen varios de los términos utilizados en los arreglos. Observaciones: 1. El índice puede ser de tipo carácter, entero o enumerado. 2. Los datos de los componentes del arreglo pueden ser de cualquier tipo. 3. Se utiliza corchetes para indicar el tamaño de un arreglo. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza una consulta bibliográfica acerca de la definición de registro y sus componentes. Realiza los ejercicios 16 y 17. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 260-265. Manual de ejercicios y prácticas. Ficha de contenido sobre la definición de registro y sus componentes. Ejercicios 16 y 17 resueltos. 30 A Comida Telas Pastelería Discos B 123 98 71 150 1 2 3 4 Ejemplo: Letras = Arreglo [1..13] de caracter Entenderemos por localidad a la dirección o ubicación de un componente dentro del registro. Existen también arreglos multidimensionales, hasta ahora sólo hemos definido arreglos en una sola dimensión, es decir, que requieren de un solo índice para ubicar al elemento deseado. Si hablamos de un arreglo bidimensional implica que requiere de dos índices, la forma de escribirlo es la siguiente: Artículos_y_Precios = Arreglo[1..4,A..B] de cadenadecaracteres Su representación gráfica sería la siguiente: Laventaja de utilizar arreglos multidimensionales es que podemos manipular datos direccionados por: uno, dos, tres o más índices. Anteriormente se mencionó que un arreglo puede ser de cualquier tipo, por lo tanto, un arreglo puede estar formado por componentes de tipo registro, esto se escribiría de la siguiente manera: Datos_alumno = REGISTRO Nombre : Cadena Edad : Entero TERMINA REGISTRO Alumnos: Array [1..5] de Datos_alumno Este ejemplo marca que existe un arreglo llamado Alumnos con cinco elementos de tipo registro �Datos_alumno� con dos campos. Gráficamente se vería de la siguiente forma: Campo Nombre Campo Edad Registro 5 Juan Pérez Pedro López Luis Durán Margarita Irra Rebeca Cruz 14 21 16 24 45 1 2 3 4 5 Componente Índice A continuación se te presentan algunas formas de accesar la información del arreglo anterior: Referencia al campo nombre de la localidad 2. (Pedro López) Alumnos[2].Nombre Referencia al campo edad de la localidad 5. (45) Alumnos[5].Edad 31 Para desarrollar este tema, realiza las siguientes actividades. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza una consulta bibliográfica sobre la definición de arreglos (tablas o arrays) y sus componentes. Elabora un cuadro sinóptico sobre los arreglos bidimensionales y multidimensionales. Realiza los ejercicios 18 y 19. Realiza la Práctica 3, que te introducirá a la aplicación de las estructuras de datos requeridas para la situación de aprendizaje. Realiza del ejercicio 6.6 al 6.24. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 203-215. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 215-2224. Manual de ejercicios y prácticas. Manual de ejercicios y prácticas. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 235 y 236. Ficha de contenido sobre la definición de arreglo y sus componentes. Cuadro sinóptico sobre arreglos bidimensionales multidimensionales. Ejercicios 18 y 19 resueltos. Resolución de la Práctica 3. Ejercicios resueltos. 32 A continuación te presentamos una pequeña evaluación de esta unidad para que valores tus avances logrados hasta el momento. 1. Lee con atención cada uno de los siguientes conceptos y coloca dentro del paréntesis la letra de la definición que le corresponda. Concepto Definición ( ) Conjunto. a) Atributo o característica de un objeto o individuo. ( ) Arreglo. b) Grupo de datos que tiene como característica pertenecer al mismo tipo de dato simple. ( ) Dato. c) Dato estructurado, donde cada uno de sus componentes se denomina campo. ( ) Registro. d) Colección finita, homogénea y ordenada de elementos. 2. Identifica en los siguientes esquemas el nombre de lo que se señala y escríbelo en las líneas correspondientes. Registro A B L uis 6 5 1 7 9 0 5 6 7 8 A v. de los M ilagros 118 876-12-29 876-12-30 20 A.________________________________ B.________________________________ Arreglo H A J I N M K O P S E T V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 C D C.________________________________ D.________________________________ 3. Lee cuidadosamente las siguientes preguntas y contéstalas correctamente. a) ¿Qué son los datos simples? b) ¿Qué son los datos agrupados o estructurados? 4. Del problema 5 de la primera unidad ubicado en la sección qué he aprendido, define las estructuras de datos más adecuadas. ¿QUÉ HE APRENDIDO? 33 QUIERO SABER MÁS Tomados de Curso de IBM de programación. Introducción a la programación en 32 bits. (México, D.F.), núm. 1, pp. 10 y 14. 34 Objetivo de la Unidad: Aplicar los principios básicos de la programación estructurada en la solución de problemas elementales, mediante la especificación de la estructura de datos y las operaciones a realizar, para desarrollar el pseudocódigo requerido. UNIDAD IIIUNIDAD IIIUNIDAD IIIUNIDAD IIIUNIDAD III PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA BÁSICA ¿QUÉ VOY A APRENDER? Como comentábamos en la unidad anterior, el pseudocódigo generado para la solución de un problema puede ser codificado en cualquier lenguaje de programación, de tal forma que en esta unidad nos dedicaremos a explicar las estructuras lógicas, la forma de definir la estructura de datos y las posibles operaciones que se pueden realizar con los datos definidos, como parte del pseudocódigo. Por lo anterior, podemos decir que la programación estructurada permite generar pseudocódigos más entendibles, ya que la finalidad de utilizar estructuras lógicas es la de permitir al pseudocódigo tomar una serie de decisiones a partir de los datos de entrada, permitiendo llevar el flujo correcto de las instrucciones o sentencias para obtener las salidas deseadas. (información procesada). Dentro de este procedimiento de información que envuelven la ejecución o realización de sentencias y la toma de decisiones, iremos realizando asignaciones, lecturas, escrituras, evaluación de expresiones y operaciones básicas, para que en su totalidad obtengamos una solución mediante la metodología de programación estructurada. Es importante señalar que muchas veces requerimos que esta información procesada se almacene en algún dispositivo de almacenamiento secundario, por lo cual definiremos a los archivos como la estructura de datos que permite almacenar información de una manera permanente y las posibles operaciones que se pueden realizar con ellos para leerlos, modificarlos o eliminarlos. A continuación te presentamos los conceptos de la unidad y las posibles relaciones que existen entre ellos. 35 Unidad III. Programación estructurada básica Realiza Operaciones Asignación Evaluación de expresiones EscrituraLectura De relaciónAritméticas Lógicas De De tipo Elementos Archivos Tipos de acceso Organización Tipos de archivos Operaciones Creación LecturaEliminación Escritura Procesamiento Campo Registro Utiliza Tiene Como De Programación estructurada básica Pseudocódigo Especificaciones Estructuras lógicas Utiliza Utiliza Que tiene 36 ¿CÓMO APRENDO? 1. DECLARACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE DATOS Objetivo: Declarar la estructura de los datos, mediante las especificaciones correspondientes en pseudocódigo, para la referencia apropiada de los datos. A partir de definir un problema y solicitar que desarrolles el pseudocódigo que lo resuelva, identificaremos los datos que intervienen para establecer las estructuras de datos necesarias. Ya hemos revisado los tipos de datos y su naturaleza en la unidad anterior, sin embargo no se ha establecido la forma de declararlos con precisión en el pseudocódigo, según las especificaciones correspondientes. Para esto, estableceremos que las estructuras de datos y los nombres de los diferentes datos se escribirán en español y sin acento (precisiones de idioma). A continuación te presentamos la estructura técnica para un pseudocódigo: PROGRAMA: Descripción breve del programa. Como podrás observar se requiere identificar a nuestro programa con un nombre significativo, definir las estructuras de datos a utilizar y dar las especificaciones de pseudocódigo necesarias para realizar la tarea planteada. Al momento de generar el pseudocódigo de algún problema, agruparemos en un bloque de declaración de tipos, constantes y variables, donde se definirán los datos simples y agrupados o estructurados, de tal forma que un ejemplo simple sería el siguiente: Ejemplo: Declaración de estructuras de datos en el pseudocódigo Se desea generar las estructuras de datos que requiere un sistema que nos informe cuántas horas de clase tiene diarias un alumno, su nombre, grupo, calificaciones de sus cinco asignaturas, las cuales son: matemáticas, física, química, historia e informática, así como su promedio. TIPOS Lista de tipos requeridos en el programa CONSTANTES Lista de constantes VARIABLES Lista de variables Estructura de datos INICIO DE PROGRAMA {Especificaciones técnicas, pseudocódigo del programa} FIN DEL PROGRAMA 37 ESTRUCTURA DE DATOS TIPOS Asignaturas =(Matematicas, Fisica, Quimica, Historia, Informatica) Dias_de_la_semana = (Lunes, Martes, Miercoles,Jueves, Viernes) Calificacion = (NA, S, B, MB) Calificaciones_de_asignaturas = Arreglo [Asignaturas] de Calificacion CONSTANTES Total_Asignaturas = 5 Identificadores VARIABLES Registro_alumno = REGISTRO Horario_alumno : Arreglo [Dias_De_la_Semana] de entero Nombre : Cadena Grupo : Cadena[5] Calificaciones : Calificaciones_de_asignaturas Promedio : Real; TERMINA REGISTRO En la sección de tipos se define cualquier tipo de dato que almacene valores simples o agrupados; en la sección de constantes se definen tipos de datos que almacenen valores constantes y en la sección de variables se definen tipos de datos que almacenen valores variables. A continuación se presentan las actividades que deberás realizar; en caso de cualquier duda o problema consulta a tu asesor. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza la lectura de las paginas sugeridas y contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Qué es la cabecera de un programa o algoritmo? 2. ¿Cuáles son los bloques de declaración de variables y constantes? 3. ¿Qué es un comentario? Realiza los ejercicios 20 y 21. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 84-87. Manual de ejercicios y prácticas. Preguntas resueltas Ejercicios 20 y 21 resueltos. 38 2. OPERACIONES BÁSICAS Objetivo: Especificar en pseudocódigo las operaciones básicas factibles de realizar, mediante la revisión de cada una de ellas, para ser aplicadas en el contexto de la solución. La metodología de programación estructurada se basa en el uso de las estructuras lógicas y en el uso de operaciones básicas tales como la asignación de datos, la evaluación de expresiones y la lectura y escritura de datos. Cuando hablamos de asignaciones nos referimos a relacionar un valor con el identificador de un dato, es decir, le asignamos un dato o valor al nombre de una estructura de datos. Sólo puedes asignar valores equivalentes al tipo de dato que tiene la estructura de datos, es decir, tanto la variable como el valor asignado deben ser del mismo tipo. El valor que se le asigna a una variable puede ser tomado de: una constante, un valor definido, el resultado de una operación aritmética o el de otra variable. A los valores constantes se les asigna una sola vez un valor durante todo el pseudocódigo y se definen en el área de constantes, en cambio en los datos variables, las asignaciones pueden ser en diferentes momentos del pseudocódigo. Símbolo u operador para asignación = Ejemplo: Asignaciones en constantes y variables Constantes: Variables: Mayor_de_edad = 18 Sueldo_Total = Sueldo_Bruto - Descuento Meses_del_año = 12 Raiz_cuadrada = Raiz(Numero) I.V.A. = Total*0.15 Generalmente las lecturas son datos capturados del teclado y las escrituras son mensajes enviados al monitor; sin embargo, se pueden realizar lecturas desde el mismo pseudocódigo al asignarse un valor o leer de un archivo (los revisaremos más adelante), asimismo se pueden escribir los datos en la impresora o en un archivo, entre otros. Para procesar información muchas veces lo que hacemos es evaluar expresiones en forma de sentencias o instrucciones. Podemos catalogar estas expresiones en tres tipos, las cuales son: Aritméticas. Son operaciones de tipo matemático, que permiten procesar la información de tal forma que se obtenga un valor. Por ejemplo: Suma = A + B Lógicas. Se utiliza para evaluar expresiones que sólo pueden devolver un valor de verdadero o falso. Por ejemplo: Edad >18 39 La expresión es verdadera si la variable edad tiene un valor mayor a 18, de lo contrario será falsa. De relación. Permite realizar una serie de operaciones anidadas, a partir de una expresión que utilice los conectores and, not y or (y, no y o respectivamente), generalmente se utilizan en las estructuras lógicas condicionales (las revisaremos más adelante). Por ejemplo: Si ( A < B) y (J + H = C) entonces D = A Varios autores coinciden en que, para hablar de programación estructurada hay que hablar de estructuras lógicas, ya que son la base para poder escribir el pseudocódigo requerido para solucionar problemas con esta metodología. Una estructura lógica es una sentencia que permite evaluar una expresión a partir de ciertas condicionantes, variando la secuencia del proceso según el resultado obtenido durante el desarrollo del pseudocódigo. Es importante señalar que cuando hablamos de pseudocódigo nos referimos al desarrollo de una solución con una tendencia estructurada en forma algorítmica; sin embargo, cuando hablamos de un programa nos referimos al resultado de la ejecución de un pseudocódigo codificado en un lenguaje de programación. Existen tres tipos de estructuras lógicas: Secuencial. Se ejecuta instrucción tras instrucción o bien, módulo tras módulo. Condicionales o alternativas. Existen dos tipos: la condicional Si-Entonces-De lo contrario y la condicional Caso-Fincaso. Dependiendo del problema se seleccionará entre un tipo y el otro. La diferencia consiste en que el primer tipo de estructura lógica condicional solo puede evaluar un valor, dando dos posibles secuencias de acción; mientras que el segundo tipo puede evaluar varios valores al mismo tiempo y por ende, dar varias secuencias de acción. Repetitivas o iterativas. En algunas ocasiones deseamos que un conjunto de instrucciones o sentencias se repitan un número determinado de veces o hasta que se cumpla una condición (comúnmente se le llama bucle), para esto usamos las estructuras lógicas repetitivas. a) La sentencia MIENTRAS-HAZ-FIN MIENTRAS, repite el bucle hasta que la expresión lógica de la que depende se cumple, es decir, mientras sea verdadera. b) Otra estructura lógica repetitiva es la sentencia REPITE-HASTA, la cual ejecutará sus sentencias internas hasta que se cumpla una condición. c) Por último la sentencia PARA-FIN PARA, es una estructura lógica en la que utilizando una variable que se identifica como índice se repiten las sentencias de un módulo hasta que el índice alcance un valor determinado. Existen dos tipos: el creciente y el decreciente. Nota. Las estructuras lógicas establecen uno de los principios básicos de la programación estructurada. 40 A continuación te presentamos las actividades que deberás realizar; en caso de dudas o problemas consulta a tu asesor. 3. ARCHIVOS Objetivo: Identificar a los archivos como elementos de almacenamiento permanente de datos, mediante la revisión de sus especificaciones y características técnicas, para el desarrollo de soluciones que requieran esta herramienta. Un archivo se define como una estructura de datos que reside en memoria secundaria o dispositivo de almacenamiento, tales como disquetes, cd�s, discos duros y cintas magnéticas, entre otros. Los archivos están compuestos por registros y a su vez por un conjunto de datos, los cuales se pueden manipular de forma conjunta, en otras palabras, los registros se encuentran conformados por campos, que son datos específicos sobre algún conjunto de individuos u objetos. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Realiza una consulta bibliográfica sobre cómo es una instrucción de asignación de un valor a una variable. Elabora fichas de contenido sobre este tema. Investiga sobre la evaluación de expresiones y el uso de las estructuras lógicas, elabora fichas de contenido. Realiza los ejercicios 22, 23 y 24. Desarrolla la Práctica 4, que te mostrará la aplicación de los temas vistos hasta este momento, en el problema propuesto en la situación de aprendizaje. Realiza del ejercicio 1.2 al 1.11. De las actividades de programación resueltas (4.1 a la 4.24), identifica el uso de las estructuras lógicas. Realiza del ejercicio 4.2 al 4.10. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 27-29. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 17-29, 100-144. Manual de ejercicios y prácticas. Manual de ejercicios y prácticas. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 37 y 38. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 145-160.Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., p. 160. Fichas de contenido sobre las asignaciones de valores a datos variables. Fichas de contenido sobre la evaluación de expresiones y las estructuras lógicas. Ejercicios 22, 23 y 24 resueltos. Resolución de la Práctica 4. Ejercicios resueltos. Identificación de las estructuras lógicas. Ejercicios resueltos. 41 Cuando se diseña la estructura de datos de un archivo se puede elegir diferentes formas para organizarlo, dependiendo del uso que se le va a dar y del soporte utilizado (cinta o disco). A continuación te presentamos las tres formas de organizar los registros de un archivo. Organización secuencial. Los registros se encuentran organizados en posiciones consecutivas, y sólo se puede acceder a ellos de uno en uno a partir del primero. Organización relativa. También conocida como organización directa o aleatoria. Los registros se colocan y se acceden al indicar el lugar que ocupan dentro del archivo. Organización indexada. Para definir esta organización es importante considerar tres conceptos: a) Área primaria: Contiene los registros. b) Campo clave: Es un campo con un valor que identifica de forma única un registro, por lo que su valor no puede aparecer repetido en otro registro. c) Área de índices: Es un archivo secuencial en el que cada registro establece la clave de un registro del área primaria y su ubicación (dirección). De esta manera el sistema accede de forma directa a una dirección del área primaria a partir del índice. Para comprender mejor este tipo de organización, consideremos el ejemplo clásico en el que buscamos un tema en un libro, primero localizamos en el índice la página del tema y posteriormente abrimos el libro en esa página. Una vez definida la organización de los registros del archivo, el siguiente paso es hablar sobre el acceso a los registros almacenados, esto es, la forma en que accesaremos los registros almacenados en el dispositivo que maneja el soporte. Existen dos modos de acceso: a) El acceso secuencial a un registro se realiza desde el primero y los sucesivos hasta llegar al registro seleccionado. Este método de acceso se puede utilizar con cualquier soporte y organización. Registro 1 Registro 2 Registro 3 Registro 4 Registro 5 Registro 6 Nombre: Margarita Irra. Matrícula: 993211-A Grupo: 501 T.M. Capacitación: Informática Archivo de datos alumnos Campos 42 b) El acceso aleatorio sólo se puede realizar en los denominados soportes direccionables, como los discos magnéticos; éste consiste en accesar a un registro directamente, es decir, sin accesar los registros anteriores. Ejemplo: A continuación te presentamos la comparación de los modos de acceso entre dos diferentes soportes de almacenamiento: Hasta el momento hemos visto como se organizan y se accesan los archivos, ahora definiremos los tipos de archivos: Archivos tipo binario. Son archivos que no tienen una estructura definida, sólo procesan la información; generalmente se usan para copiar o mover archivos de estructura desconocida y se requiere de protocolos o lenguajes especiales para codificar el contenido de éstos. Archivos tipo texto. Contienen datos de tipo carácter; este tipo de archivo consiste en varias líneas que constan de un número variable de caracteres. El archivo puede leerse o escribirse, ya sea línea por línea o carácter por carácter. También puede ser accesado desde cualquier editor de texto y programa de aplicación específica, como procesadores de palabras, etc. Archivos tipo estructurado. Son Archivos que utilizan estructuras de datos simples y/o agrupadas, donde todos los elementos se encuentran relacionados entre sí. El programa no necesita traducir el contenido del archivo para entenderlo, ya que debe disponer de la estructura definida. A partir de conocer qué tipos de archivos existen y la forma de accesarlos, podrás definir de una forma más simple el dispositivo de almacenamiento a utilizar y la estructura de datos en el pseudocódigo. Las cintas o casetes de música tienen un tipo de acceso secuencial, ya que para escuchar la canción No. 5 debes recorrer la cinta a través de las canciones 1, 2, 3 y 4. En cambio los CD´s tienen un tipo de acceso aleatorio, dado que para escuchar la canción No. 5 bastará con direccionar esa canción. El acceso es más rápido en este tipo de soporte, ya que no se requiere accesar canción por canción. 43 A continuación se te presentan las actividades que deberás realizar para cubrir con este tema. 4. OPERACIONES CON ARCHIVOS Objetivo: Identificar el uso y aplicación de los archivos, mediante la revisión general de las operaciones que se pueden llevar a cabo con ellos, para ser utilizados en soluciones que así lo requieran. Una vez almacenada la información en archivos, podrás manipularla al desarrollar habilidades para crear, borrar, leer, escribir y procesar archivos. Mediante el uso y aplicación de los archivos podrás plantear soluciones en términos de la programación estructurada, manipulando los datos procesados en el pseudocódigo de una forma más rápida y confiable. A continuación se te presentan las actividades que deberás realizar para desarrollar este tema. Actividades de aprendizaje Recursos Productos Consulta acerca de los archivos y elabora una ficha de contenido. Elabora un cuadro sinóptico sobre la lógica que se sigue en la organización y acceso a los registros de un archivo. Realiza un cuadro comparativo que considere los diferentes tipos de archivos, marcando sus características primordiales. Realiza los ejercicios 25 y 26. A partir de revisar y analizar la situación de aprendizaje, explica por qué es conveniente utilizar una metodología de programación estructurada. Genera una ficha de contenido. Realiza del ejercicio 8.1 al 8.3. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 259-265. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 265-270. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., p. 287. Manual de ejercicios y prácticas. Situación de aprendizaje. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit . p. 304. Ficha de contenido sobre archivos. Cuadro sinóptico sobre la organización y acceso a los registros de un archivo. Cuadro comparativo sobre los diferentes tipos de archivos. Ejercicios 25 y 26 resueltos. Ficha de contenido con la justificación del uso de la metodología estructurada. Ejercicios resueltos. 44 Actividades de aprendizaje Recursos Productos Investiga sobre las operaciones básicas que pueden realizarse con los archivos, como son: creación y eliminación, lectura y escritura. Elabora una ficha de contenido. Elabora un cuadro sinóptico con las características técnicas para el acceso a la información de los archivos, que pueden ser: secuencial, relativa e indexada. Realiza los ejercicios 27, 28 y 29. Realiza la Práctica 5, que incluye el manejo de los archivos en el problema propuesto en la situación de aprendizaje. Realiza del ejercicio 8.4 al 8.8. Joyanes Aguilar, Luis. Fundamentos de programación. pp. 270-278. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., pp. 265-270, 280-296. Manual de ejercicios y prácticas. Manual de ejercicios y prácticas. Joyanes Aguilar, Luis. Op. cit., p. 304. Ficha de contenido sobre las operaciones básicas de los archivos. Cuadro sinóptico con las características técnicas para el acceso a la información de los archivos. Ejercicios 27, 28 y 29 resueltos. Resolución de la Práctica 5. Ejercicios resueltos. 45 ¿QUÉ HE APRENDIDO? A continuación te presentamos una pequeña evaluación de esta unidad para que valores tus avances logrados hasta el momento. 1. Lee con atención cada uno de las siguientes expresiones y coloca dentro del paréntesis la letra de la definición que le corresponda. Expresiones Definición ( ) Aritméticas. a) Permite realizar una serie de operaciones anidadas, a partir de una expresión que utilice los conectores and, not y or. ( ) De relación. b) Son operaciones de tipo matemático, que permiten procesar la información de tal forma que se obtenga un valor.
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