Programando
- Hacer un programa, como ya hemos comentado, va a ser escribir un algoritmo en un lenguaje concreto de programación
Definición
| Algoritmo
es una lista bien definida, ordenada y finita de operaciones que permite hallar la solución a un problema
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- En informática cada operación va a ser una instrucción
- Siempre ante los mismos valores vamos a obtener los mismos resultados
Algunas conceptos previas
- Tipo de dato conjunto de valores para los cuales hay definidos una serie de operaciones
- Variable posición de menoria o registro identificado con un nombre (identificador)cuyo contenido va a almacenar un valor de un determinado tipo que puede ser modificado durante la ejecución de un programa
- Constante poscición de memoria o registro identificado con un nombre cuyo valor no puede ser modificado durante la ejecución de un programa
- Instruccion operacción que indica al procesador la acción que tiene que realizar, siendo ésta una de las características del procesador su set de instrucciones
- Estructura de control Establecen el flujo de ejecución de un programa. Es decir las instrucciones se va a establecer dentro del programa. Un programa visto como un conjunto de instrucciones deberá tener unas determinadas estructuras de control que me permitan establecer el flujo de ejecución del mismo. En mayo de 1.966, dos matemáticos 'Bôhm y Jacopini' demostraron que un programa que algorítmicamente tuviera solución puede ser escrito utilizando solamente tres tipos de estructuras de control
- Sentencias o estructuras de control:
- Sentencias secuenciales
- Sentencias iterativas o repetitivas
- Sentencias selectivas
Estructras de control
Estructura secuencial
Consiste en poner una instrucción detrás de otras. El orden de ejecución es secuncial y en orden (Excepción a esta regla los procesadores fuera de orden e instrucciones independientes).
Un programa
- Un programa es la implementación de un algoritmo en un lenguaje de programación concreto
- En un programa podemos tener
- Instrucciones: Órdenes que implican acciones a realizar
- Estructuras de control: Establecen el orden o las condiciones a valorar el flujo de ejecución de
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Instrucciones secuenciales
- Básicamente las instrucciones se reducen a un conjunto pequeño de acciones
- Menos la instrucción de inicio y final de bloque, el resto establecen acciones y terminarán en un punto y coma ;
- Las prodríamos clasificar en :
Instrucciones básicas en un lenguaje de programación
- Inicio/fin
- Declaración
- Asignación
- Leer valores del exterior al programa (p.e. un valor del teclado).
- Escribir, el programa muestra resultados ( Por ejemplo la pantalla).
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Instrucción inicio/fin de bloque
Un programa es un bloque de instrucciones que tiene un inicio y un fin. Dentro de este bloque puede haber muchos bloques. Siempre cada bloque empezará y terminará con una instrucción de inicio /fin bloque respectivamente.
- De forma general, algorítmicamente podríamos establecer esto de la siguiente manera
programa MiPrograma
inicio
bloque_dentro_de_mi_programa
inicio
instruciones
fin
...
instrucciones
fin
PHP instruccion inicio fin
- En PHP el bloque inicio y fin está especificado con los caracteres
{ //inicio de bloque
} //fin de bloque
- Por otro lado el inicio del programa se especifica con las etiquetas
<?php //Etiqueta de inicio de script
?> //Etiqueta de fin de script
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function bloque_principal()
{
function otro_bloque_B()
{
//instricciones_bloque_B
}
//instrucciones del bloque princial
}
- El concepto function lo abordaremos posteriormente.
La indentación
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Muy importante es la indentación.
- Esto implica que que todas las instrucciones de un determinado bloque vayan indentadas a un mismo nivel, con el mismo margen.
- Cada nuevo nivel de bloque aumento la sangría o margen.
- Si cierro el bloque vuelvo a niveles anteriores.
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( : Algunos lenguajes como Python usan directamente la indentación como inidicador de inicio/fin de bloque)
- De momento usaremos estas etiquetas y de forma coloquial las traduciremos por principio de programa php y final de programa
Instrucción de declaración
Sirve para declarar elementos dentro del programa
En un programa se pueden declarar
- variables
- constantes
- subprogramas (funciones, procedimientos. En terminología OO métodos), esto lo veremos mas adelante
- LA manera de hacer declaración dependerá del lenguaje de programación utilizado.
Lenguajes de programación en función de cómo se realiza la delcaración
- Lenguajes fuertemente tipados
- las variables deben de ser declaradas antes de usarlas.
- Durante la ejecución esa variable no cambia de tipo
- Lenguajes débilmente tipados
- Los valores con los que trabaja siempre tienen un tipo.
- Éste no ha de ser declarado antes de ser utilizarlo.
- De forma implícitamete es declarada el tipo cada vez que asignamos un valor a la variable utilizada.
- Este tipo puede cambiar si asignamos un valor de otro tipo
$a = 5; //Ahora la variable $a es de tipo entero
$a = "Nieves"; //Ahora la variable $b es de tipo string
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- El tipo de la variable es ulizado para saber cuanto espacio de memoria debo reservar para almacer el valor de esa variable.
- Por ejemplo en un entero puede ser que necesite 2 bytes, pero en un float 8 bytes
- Respecto a los tipos de variable, dependerá del lenguaje utilizado
- Consideremos el lenguaje php
- entero o int , en php será de tipo int' con valores numéricos sin decimales
- real o float, en php será de tipo int' igualmente valores numéricos con decimales.
- cadena_caracteres o String en php será el tipo string valores con cadenas de caracteres
- booano o boolean en php será de tipo booleano' o booligualmente. Valores verdad o falso
- null
Identificador
- Identificador es un nombre que identifica a la variable, constante o función.
- Existen reglas para crear los identificadores y éstas dependen del lenguaje para el que estemos escribiendo código. Por ejemplo en PHP obligatoriamente tienen que empezar por $.
- En phplos identificadores siguen la siguiente expresión regular
$[a..zA..Z|_][a..zA..Z|_|0..9]*
Actividad
| Vamos a interpretar esa expresión regular
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Veamos ejemplos de declaración de variables
Plantilla:Punto Clave
//Declaramos tres variables (edad, nombre, raiz) de los tipos que precede (entero, string o cadena de caracteres y real o float)
int edad;
String nombre;
float raiz;
Pregunta
- Cómo declararías estas variables en php
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- Ejemplos de declaración de constantes
- En principio en la constante no necesito saber el tipo con lo que directamente uso identificador y valor
const IVA = 3.14;
const MESES = 12; //Defino una constante
{
const IVA = 3.14;
const MESES = 12;
const pi = 3.1416;
define (IDENTIFICADO, valor);
// … mas instrucciones
}Instrucción de asignación
Consiste en asignar un valor a una variable
a = valor
La parte de la izquierda siempre será una variable posición de memoria donde almacenaré el valor
valor se puede expresar de diferentes maneras:
- literal Directamente aporto el valor, constante o identificador de variable que directamente me da el valor.
- expresión ==> es un predicado con operadores que es evaluado y de su evaluación obtengo un valor. En función de los operadores las expresiones serán de diferente tipo
- expresiones booleanas o lógicas( operador booleano AND, OR, NOT). Su evaluación me da un valor booleano (VEDAD o FALSO)
- expresiones aritméticasoperadores (+,-,*,/,MOD,) (SU EVALUACIÓN ME DA UN NÚMERO)
- expresiones de comparación (=,>,<,>=,<=,!=) (Su evaluación me dá un valor booleano VERDAD o FALSO)
- Función o método que retorna dicho valor: Es un bloque de ejecución independiente que o bien lo escribo yo en otra parte de este bloque o bien ya está disponibles en el conjunto de funciones o bilbiotecas o API que el entorno me ofrece para utilizar directamente. Por ejemplo antes hemos escrito el método calculaEdad...
Instrucciones de leer/escribir
- En realidad aquí depende de los lenguajes, algunos como Pascal y Modula tiene dentro del lenguaje una instrucción para visualizar un texto por la pantalla y otra para leerlo del teclado y asignárselo a una variable. Otros (la mayoría), como Java, C, python,... esta funcionalidad nos la brinda una función de una biblioteca que previamente debe ser cargada.
- Otros lenguajes como PHP tienen ambas cosas echo (parte del lenguaje), print función del sistema, ambas para visualizar caracteres por pantalla. En general con cualquier lenguaje podremos:
visualizar(”cadena de caracteres , valor de variable” + variable+”expresion)
- Para leer un valor que el usuario introduzca por el teclado y almacenarlo en una variable
leer(variable);
- Un Ejemplo algorítmicamente quedaría
void MiPrograma
principio
visualizar (“Introduce tu edad”);
leer edad;
visualizar (“Tu edad es de”+ edad);
fin
- En php vamos a usar dos funciones para este cometido, aunque como veremos hay mas.
echo
print
Estructuras Selectivas
- Las instrucciones que introducen las estructuras selectivas permiten ejecutar un bloque de instrucciones o no en función de que ocurra una situación o no ocurra.
- La situación siempre va a ser evaluada como una expresiónn booleana
- La sintaxis de las instrucciones selectivas son
si (condicion) entonces
bloque
fin_si
- Como hemos comenado condición es una expresión booleana que tras evaluarse obtenemos un valor verdadero o falso.
- Este valor en los lenguajes de programación es true o false
- alternativamente a esta estructura de control tenemos el sino
si (condicion) entonces
bloque_1
si_no
bloque_2
fin_si
- Por ejemplo pedimos dos números para dividir, solo dividimos si el denominador es mayor que 0
- Esta estructura selectiva puede adaptarse a tres situaciones,
Situaciones para utilizar el if
- If simple
if (condicion_booleana)
{ => Inicio de bloque if
Acciones
} => fin de bloque if
- If/else (Evalúo una condición con dos posibilidades)
if (condicion_booleana)
{ => Inicio de bloque if
Acciones o instrucciones
} => fin de bloque if
else //Es la situación complementaria
{ => Inicio de bloque else
Acciones o instrucciones
} => Inicio de bloque else
- If múltiple (Evalúo una condición con varias posibilidades)
if (condicion_booleana_1)
{ => Inicio de bloque if
Acciones
} => fin de bloque if
elseif(condicion_booleana_2)
{
}
elseif(condicion_booleana_3)
{
}
else //Resto de situaciones
{
}
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If simple
- Solo evaluamos una situación
- Podemos ver en la imagen.
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Ejemplo
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- Haz un programa que genere dos números y si el denominador es 0 que lo cambie por uno
- Un programa que haga siempre la raíz de un número si el número es negativo, lo convierte a positivo y pone una i
Con expresiones booleanas compuestas
- Genero una nota (1..10)y una edad (14..25) el programa me dirá la nota y la edad. Además si soy mayor de edad y he sacado más de 7 me felicitará con un mensaje.
- Haz un programa que obtener una edad (1..120) y me diga si una persona es niño (1-11), adolescente (12-16) joven(17.19) adulto(20-80) o mayor (81-120)
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If completo (if/else)
- En este caso comparamos una situación con dos posibles estados
- Siempre va a ocurrir que estemos en un estado u otro
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Ejemplo
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- Haz un programa que genere un número y me diga si es par o impar
- Un programa que me diga si soy mayor o menor de edad
- Un programa que me diga si un año es o no bisiesto
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If múltiple (if/elseif/elseif/.../else)
- En este caso ya no solo tenemos dos situaciones posibles, sino tres o más
- La variable a evaluar puede tomar diferentes valores
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Ejemplo
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- Un programa que ponga el mes en letra (un valor de 1 a 12)
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- Para este caso tenemos otra estructura de control llamado switch-case
- Por ejemplo vamos a suponer que queremos ver en función de la edad si alguien es niño(0..11) adolescente(12-16), joven(17.. 29) adulto(30-65) o mayor 66..
programa di_situacion_edad
inicio
int edad
visualizar 'dime tu edad'
leer (edad);
si (edad<=11) entonces
visualizar 'Que bien, eres un niño');
fin_si
si(edad <= 16) entonces
visualizar 'No te enfades demasiado, Ya eres un adolencente');
fin_si
si(edad <= 29) entonces
visualizar 'Ahora eres un joven lábrate el futuro');
fin_si
si(edad <= 65) entonces
visualizar 'Ya eres todo un adulto');
fin_si
si(edad >65) entonces
visualizar 'Eres mayor, !Cuantas cosas has hecho!, Disfruta de la vida');
fin_si
fin
- En este caso las estructuras de control tienden a complicarse en especial en lenguajes como java o c donde el sino_si no es en realidad mas que otro si con su inicio y fin de bloque correspondiente.
Alternativa a la estructura de control si
- Si lo que estamos analizando tiene dos situaciones la estructura de control si vista anteriormente es muy cómoda
- Pero cuando tenemos varias situaciones como es el caso anterior, la edad que estamos analizando tiene 4 posibles situaciones, puede ser muy complejo gestionarlo con el si, para esta situaciones esta la estructura de control caso u opcion o con.
caso_opcion variable
caso: valor1
bloque1
caso: valor2
bloque2
caso: valor3
bloque3
caso: valor4
bloque4
defecto:
bloque_otro_caso
fin_caso
- Esta estructura de control tiene la limitación de que solo podemos especificar un valor
- Por ejemplo el caso siguiente no se podría hacer
programa di_situacion_edad
inicio
int edad
visualizar 'dime tu edad'
leer (edad);
caso_opcion edad
caso <=11
visualizar 'Que bien, eres un niño');
caso <= 16) entonces
visualizar 'No te enfades demasiado, Ya eres un adolencente');
caso <= 29) entonces
visualizar 'Ahora eres un joven lábrate el futuro');
caso <= 65) entonces
visualizar 'Ya eres todo un adulto');
defecto
visualizar 'Eres mayor, !Cuantas cosas has hecho!, Disfruta de la vida');
fin_caso
fin
- Pero podemos hacer una especie de apaño para poderlo realizar
- Decimos que en la cabecera del caso debe de haber un valor que normalmente es una variable,
- Por lo que sería correcto poner el siguiente código
caso_opcion (true){
.......
}
- En él quiero comparar el valor true con cada caso
- Ahora lo que haríamos es poner en cada caso una expresión que me devuelva un booleano
caso_opcion (true){
caso (edad<=11):
visualizar 'Que bien, eres un niño');
caso (edad<= 16) entonces
visualizar 'No te enfades demasiado, Ya eres un adolencente');
caso (edad<= 29) entonces
visualizar 'Ahora eres un joven lábrate el futuro');
caso (edad<= 65) entonces
visualizar 'Ya eres todo un adulto');
defecto
visualizar 'Eres mayor, !Cuantas cosas has hecho!, Disfruta de la vida');
fin_caso
}
- De esta forma sí que podemos usar el switch para evaluar rangos de valores.
- Este ejemplo no se aprecia la utilidad y ventaja de usar el case en casos donde hay varias posibles situaciones, no obstante a lo largo del curso seguro que lo experimentamos.
Estructuras Iterativas o repetitivas
- Este tipo de estructuras permiten repetir un bloque de ejecución controlado por una determinada condición
- La condición es una expresión booleana (Se evalúa y me da cierto o falso)
- Mientras se produzca la condición repito el bloque de control.
algorítmicamente sería
mientras (condición) hacer
bloque_instrucciones
fin_mientras
- La implementación en php sería
Reglas de oro para realizar bucles
- En condición, normalmente evaluamos alguna/s variables.
- Debemos tener en cuenta tres reglas de oro para los bucles
inicializar la variable de control
Si realizo la comparación y no he inicializado la variable nunca entraré dentro del cueropo del bucle
programa Error_mientras_1
inicio
caracter seguir
mientras seguir='s' hacer
visualizar 'dime tu edad'
Leer (edad);
visualizar ' te faltan '+(65-edad)+'años para jubilarte';
visualizar 'quieres seguir'
leer (seguir);
fin_mientras como vemos en este caso nunca entrare al bloque
actualizar dentro del bucle la variable de control
Si entro en el cuerpo del bucle y no actualizo la variable de control nunca saldré del bucle
programa Error_mientras_2
inicio
int veces;
veces = 1
mientras veces < 10 hacer
visualizar 'dime tu edad'
Leer (edad);
visualizar ' te faltan '+(65-edad)+'años para jubilarte';
fin_mientras En este caso nunca saldría del bucle produciéndose una situación de bucle infinito
- realizar correctamente la condicion
consite en tener cuidado con la condición <, <=...
por ejemplo si quiero visualizar la tabla de multiplicar normal 2*1... 2*10
programa Error_mientras_3
inicio
int veces;
int tabla;
veces = 1
visualizar 'dime un número para sacar su tabla de multiplicar'
Leer (tabla);
mientras veces < 10 hacer
visualizar (tabla +'*'+ veces +'='+tabla*veces);
veces = veces+1;
fin_mientras
- Observamos que imprimiría si introducimos el 2
2*1=2 2*2=4,.. 2*9=18
- y nos faltaría el 2*10 por que la condición no debería de ser < estricto sino <=
- Es cierto que de todos este es el error menos malo, pero dependiendo de situaciones puede ser incluso peor que los anteriores, ya que aparentemente tu programa funciona bien, pero el valor que te retorna es incorrecto :(
Tipos de bucles
En realidad cualquier situación iterativa se puede hacer con la estructura mientras vista anteriormente.
pero existen situaciones en las que ya sabemos de antemano antes de ejecutar el bucle cuantas veces lo vamos a hacer.
- Bucle para o for
Para esta situaciones esta la estructura de control para que a continuación exponemos
como en el caso anterior con la tabla de multiplicar
programa Iteracion_Para
inicio
int veces;
int tabla;
visualizar 'dime un número para sacar su tabla de multiplicar'
Leer (tabla);
para veces = 1 hasta veces = 10 hacer
visualizar (tabla +'*'+ veces +'='+tabla*veces);
fin_para
- Como vemos en este caso no tengo que inicializar la variable antes del bucle ni actualizarla dentro
- La inicialización se hace en la cabecera
- La actualización es transparente al programador (la realiza el cuerpo del bucle)
- El número de veces puede ser una variable, no ha de ser conocido en tiempo de compilación.
- Por ejemplo el siguiente bucle calcula el sumatorio de n números (desde el 1 hasta n: 1+2+3+4+...)
programa Iteracion_para_2
inicio
int numNumeros;
int numero;
int total = 0;
visualizar 'dime hasta que número quieres sumar'
Leer (numNumeros);
para numero = 1 hasta numero = numNumeros hacer
total=total+numero
fin_para
visualizar 'el sumatorio desde 1 hasta'+numNumeros+'es'+total
fin
- En php esta estructura de control es la siguiente
for (var n=0; n>10; n++){
}
- Bucle hacer
- Hay situaciones en las que sé de antemano que por lo menos una vez sí que se va a ejecutar el cuerpo del bucle.
- En estos casos hacer la primera vez una comparación es innecesario.
- Para ahorrar esta instrucción, se desarrollo la estructura de control hacer ... hasta que, en la cual la condición de evaluación del bucle se hacer al final del cuerpo del bucle.
- Supongamos que le programa quiere visualziar los años para jubilarse de 1 o varias personas.
programa Iteracion_hacer_1
inicio
caracter seguir
hacer
visualizar 'dime tu edad'
Leer (edad);
visualizar ' te faltan '+(65-edad)+'años para jubilarte';
visualizar 'quieres seguir'
leer (seguir);
hasta que seguir ='n';
- Como vemos en este caso no hay que inicializar la variable fuera del bucle, sino que se hace en la primera iteración del bucle.
LENGUAJES DE PROGRAMACION
Definición
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Conjunto de lexemas que se combinan siguiente unas reglas de construcción o sintaxis y que tienen un significado definido o semántica que se emplea para expresar un algoritmo
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- Dicho algoritmo es codificado en un lenguaje, constituyendo un programa escrito en ese leguaje de alto nivel.
- El programa una máquina computacional no puede ser capaz de ejecutar
- El lenguaje va acompañado de uno o varios programas (compilador o interprete )que es capaz de generar código máquina a partir del programa expresado en el lenguaje de alto nivel
Niveles de lenguajes
En función de la proximidad de compresión del lenguaje al lenguaje humano se puede hablar de tres niveles de lenguajes de programación.
- Alto nivel
- El lenguaje utiliza lexemas y estructuras sintácticas similares al utilizado en el lenguaje humano
- Bajo nivel
- El lenguaje es más próximo a la máquina. Aunque se pueden utilizar lexemas como es el caso de ensamblador, éstos tienen una traducción directa al código máquina 0's y 1's
- Nivel de lenguaje máquina
Conjunto de 0'1 y 1's que corresponden a códigos binarios que el procesador es capaz de entender y ejecutar
- También es posible encontra lenguajes como 'c' que se consideran de nivel medio¡¡, si bien por su expresibidad son lenguajes de alto nivel, el hecho de que tenga la posibilidad de insertar ensamblador o especificar el acceso directo a registros del procesador, hace que se consideren lenguaje de nivel medio
Proceso de transformación
Entendemos por tal el hecho de pasar de código de alto nivel a código máquina.
Este proceso puede ser una mera traducción como es el caso de pasar de ensamblador a código máquina, o ser un proceso más complejo.
Lenguajes compilados
generando primero el obj que es binario, pero aún falta enlazar librerías y resolver direccionamiento relativo a direecionamiento absoluto. esta tarea la hace el link que genera el .exe
- Lenguajes interpretados
- Java un caso especial
- lenguaje semicompilado
- Para que programar
Ejemplos
Existen diferentes modos de expresar un algoritmo
Por ejemplo con un ordinograma como la siguiente imagen o seudocódigo como ya hemos visto
- Modulación es una forma de utilziar la programacion estructurada de forma efectiva y organizada
'DIVIDE Y VENCERAS'
- Dividir el problema a resolver en partes mas pequeñas o subproblemas.
- Dar solución a cada una de las partes
- Unir las soluciones para solucionar el problema inicial
- Es una filosibía de 'Divides y vencerás
- Es más fácil resolver un problema sencillo que uno complejo
- Es efectivo y práctico
- Me permito afirmar que la programacion Orientada a Objetos en gran parte tiene mucha base en la programación modular
- Veremos como la POO está basado en programar clases futuras instancias de objetos
La programación de clases se realiza con programación estructurada y modular, por lo que debemos de saber programar de forma estructurada y modular
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