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UNIVERSIDAD DE MALAGA
DPTO. DE LENGUAJES Y C. DE LA COMPUTACION
E.T.S. DE INGENIERIA INFORMATICA
INGENIERIA INFORMATICA
ELEMENTOS DE PROGRAMACI”N
(CURSO 2004-2005)
TTE
EM
MA
A V
V
ESTRUCTURAS DE CONTROL
V. 1. Estructuras de selección.
V.1.1. Condiciones y expresiones booleanas.V.1.2. Sentencias de selección.V.1.3. Anidamientos.
V. 2. Estructuras de iteración.
V.2.1. Diseño de bucles. Concepto de invariante.V.2.2. Bucles anidados.
Bibliografía: [DALE89a], [JOYA03]
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Tema V. Estructuras de control
V.1.- ESTRUCTURAS DE SELECCION.
orden físico <--------> orden lógico
- Para alterar el orden físico necesitamos:
a)
Posibilidad
de
realizar
preguntas
sobre
lo
sucedido
anteriormente.b)
Herramienta
capaz
de
desviar
el
flujo
de
control
dependiendo de la respuesta a esas preguntas.
- Para a) -------> expresiones booleanas.- Para b) -------> sentencias de selección.
V.1.1.- Condiciones y expresiones booleanas.
- Una expresión booleana es una afirmación que una vez evaluada
puede ser verdadera o falsa (TRUE o FALSE).expr_booleana ::=
TRUE | FALSE |variable_booleana |expresión oper_relacional expresión |expr_booleana oper_bool_bin expr_booleana |oper_bool_una expr_booleana |“(“expr_booleana”)”
oper_relacional ::=
oper_bool_una ::=
oper_bool_bin ::=
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Variables booleanas.
-^
En nuestro pseudolenguaje :
variable :
B
-^
Sólo puede contener TRUE o FALSE.
-^
Sus
valores
generalmente
no
pueden
ser
leidos
desde
dispositivos de entrada ni escritos en dispositivos de salida.
-^
Se les da un valor mediante la asignación ("
Ejemplo:
v :
B
v
TRUE
v
FALSE
v
expr. booleana
-^
En un programa, en cualquier momento, se puede realizar unapregunta escribiendo simplemente v. Siendo v : B.
Operadores relacionales.
,^
,^
- Comparan 2 objetos del mismo tipo.- Ejemplos:
n, m, x : Z3 < 8n
n * m
x + 18
- Si v : B, ¿podemos realizar la asignación v
n
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Operadores booleanos.
,^
,^
- Actúan sólo sobre expresiones booleanas => son distintos de los
operadores relacionales.
-^
--> conjunción lógica.
-^
--> disyunción lógica.
-^
--> negación lógica.
Expr. 2
Expr. 1
TRUE
TRUE
TRUE
TRUE
FALSE
TRUE
FALSE
FALSE
TRUE
FALSE
FALSE
TRUE
FALSE
TRUE
TRUE
FALSE
FALSE
FALSE
FALSE
TRUE
v, w : Bx, y, z : Zv
w v
TRUE
(x = 3)
(z <>4)
(((x + z) - 4) <> 4)
w
(v
(x
y))
La
mayoría
de
los
lenguajes
de
programación
evaluan
las
expresiones booleanas “
en cortocircuito
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V.1.2.- Sentencias de selecciÛn. - Es la herramienta que va a posibilitar alterar el flujo de control de un
programa dependiendo de la evaluación de una expresión booleana.
- En nuestro pseudolenguaje tenemos dos sentencias de selección:
Sentencia de selección SI:
SI expr_booleana ENTONCES
sentencias
SINOSI expr_booleana ENTONCES
Sentencias
SINO
Sentencias
FINSI
Exp. Bool.
TRUE
FALSE
Sentencias
Exp. Bool.
TRUE
FALSE
Sentencias
Exp. Bool.
TRUE
Sentencias
Exp. Bool.
TRUE
Sentencias
FALSE
Sentencias
[
]
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E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
E xp. B ool.
T R U E
F A L S E
S entencias
S entencias
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Sentencia de selección CASO:
CASO expresión SEA
valores1:
Sentencias
valores2:
Sentencias
valoresn:
Sentencias
OTRO CASO:
Sentencias
FINCASO
Expresión.
Sentencias
Sentencias
Sentencias
Sentencias
valores
valores
valoresn
OTRO CASO
[
]
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V.1.3.- Anidamientos. - No hay restricciones sobre las sentencias que pueden aparecer en las
distintas ramas de esas sentencias de selección.
- Puede, por tanto, existir una sentencia de selección dentro de otra =>
anidamiento.
- Debe evitarse si el código resultante es complicado de leer.- Legibilidad ---> un objetivo básico en programación.
Ejemplo:
cuando coste < 100
--> incrementar en uno el
número de artículos a pedir
cuando coste
100 y < 200
--> incrementar en dos en
número de artículos a pedir
cuando coste
--> incrementar en tres el
número de artículos a pedir
Utilizando sentencias de selección no anidadas:
SI
coste
< 100
ENTONCES
articulos
articulos
FINSI SI
(coste
(coste < 200)
ENTONCES
articulos
articulos
FINSI SI
coste
200
ENTONCES
articulos
articulos
FINSI
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- En base a esta distinción con respecto al número de repeticiones,
tenemos dos tipos de bucles:
- Estructuras repetitivas con la característica b).Esquema REPETIR
REPETIR
sentencias
HASTA QUE cond de control
Sentencias Cond. Cont. TRUE
FALSE
La condición de control es una expresión booleana que actúa comocondición para la salida del bucle.Esquema MIENTRAS.
MIENTRAS cond de control HACER
sentencias
FINMIENTRAS
TRUE Sentencias
FALSE
Cond. Cont.
La condición de control es una expresión booleana que actúa comocondición para la salida del bucle.
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- El esquema REPETIR no es suficiente. Ejemplo
: un algoritmo para realizar la división entera de dos números
naturales mediante sumas y restas.
Primer nivel de refinamiento:
Algoritmo
DivisionEntera
Inicio
Leer dividendo y divisor
Utilizar restas sucesivas para calcular el cociente y el resto.
Escribir el resultado (cociente y resto)
Fin
Segundo nivel de refinamiento (definitivo):
// Leer los
operandos asegurandose que son
validos
PROC
LeerOperandos(
↑
dividendo,
divisor:
N
)
Inicio
leer(dividendo) REPETIR
leer(divisor)
HASTA
QUE
(divisor >
Fin /*
- Subalgoritmo Dividir. Usa
un proceso de
restas
para
calcular cociente
y resto
*/ PROC
Dividir(
↓
dividendo,
divisor:
N;
↑
cociente,
resto:
N
)
Inicio
resto
dividendo
cociente
0
REPETIR
resto
resto -
divisor
INC
(cociente)
HASTA QUE
resto < divisor
Fin
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/*
- Algoritmo DivisionEntera.
Realiza
la division
dos numeros
naturales leidos
por teclado
*/ Algoritmo
DivisionEntera
Variables
dividendo, divisor,
cociente, resto:
N
Inicio
LeerOperandos(dividendo,divisor)Dividir(dividendo, divisor, cociente,
resto)
escribir(cociente,resto)
Fin
- No contempla la posibilidad de que dividendo sea menor que divisor
inicialmente.
- El esquema MIENTRAS tiene la condición de control al principio del
bucle, antes del conjunto de sentencias que lo componen.
en
el
ejemplo
anterior
utilizamos
el
esquema
MIENTRAS
solucionamos el problema:
PROC
Dividir(
↓
dividendo, divisor:
N;
↑
cociente, resto:
N
)
Inicio
resto
dividendo
cociente
0
MIENTRAS
resto
divisor
HACER
resto
resto - divisor
INC
(cociente)
FINMIENTRAS
Fin
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- Estructuras
repetitivas
o
de
iteración
con
un
número
fijo
de
iteraciones.Esquema PARA.
-^
Los dos esquemas anteriores se caracterizan porque no seconoce de antemano el número de veces que se van a repetir lassentencias que contienen.
-^
En el esquema PARA sí se conoce de antemano.
PARA vc
vi HASTA vf (PASO p) HACER
sentencias
FINPARA
donde: vc
es la variable de control del bucle. Su tipo debe ser
ordinal
vi
es el valor inicial que toma la variable de control. vf
es el valor final que puede tomar la variable de control. p es el entero (positivo o netativo) que se le va sumando a lavariable de control en cada iteración del bucle. Si se omite setoma por defecto 1.
-^
En el cuerpo del bucle no se puede modificar ninguno de loselementos anteriores (
vc
, vi
, vf
, p
-^
Al salir del bucle,
vc
tiene un valor indefinido.
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V.2.1.- DiseÒo de bucles. Concepto de invariante de un bucle. - El
invariante
de un bucle establece su comportamiento. Se expresa
mediante un conjunto de condiciones que se deben cumplir antes deentrar por primera vez en el bucle, que se mantienen después de cadaiteración y que por tanto se siguen cumpliendo cuando éste acaba.
- El diseño de un bucle puede simplificarse estableciendo antes su
invariante.
- No confundir el invariante con la condición de control de un bucle.- Ejemplo: Cálculo del factorial de un número natural n leido por
teclado. Primer nivel de refinamiento:
Algoritmo
EscribirFactorial
Inicio
Leer número n.
Si n es cero el resultado será uno. Si no, generar y multiplicaracumulativamente todos los números naturales comprendidosentre el uno y el número leido.
Escribir el resultado.
Fin
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En la segunda acción aparece un proceso iterativo cuyo invariante podríaser:
- n
- Una variable contador almacenará los distintos números naturales
generados sucesivamente.
- Una variable fact (fact
- contendrá el producto acumulativo de
todos los números naturales comprendidos entre uno y el valor decontador.
contador
fact =
Π
i i=
- De la expresión anterior deducimos que contador debe tener
como valor final n para que fact contenga el factorial de n. Porotro lado, como n puede ser uno, el valor inicial de contadordebe ser como máximo 1. Y como mínimo debe ser también unopuesto que fact
- El bucle quedaría de la siguiente forma:
fact
1
contador
1
MIENTRAS
(contador < num)
HACER
contador
contador + 1
fact
fact
FINMIENTRAS
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Segundo y definitivo nivel de refinamiento
Algoritmo
EscribirFactorial
PROC
Factorial(
↓
num:
N ;
↑
fact:
N
)
Variables
contador:
N
Inicio
SI
num = 0
ENTONCES
fact
1
SINO
fact
1
contador
1
MIENTRAS
(contador
< num)
HACER
contador
contador
fact
fact *
contador
FINMIENTRAS
FINSI
Fin
Variables
num, fact:
N
Inicio
escribir("Introduzca
el numero n:")
leer(num)Factorial(num,
fact)
escribir("El factorial es:",fact)
Fin
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- Para el diseño correcto de un bucle se deben considerar los siguientes
aspectos:
- Diseño del flujo de control, determinando:
a) Condición de terminación del bucle.b) La forma de inicializar y actualizar esa condición.
- Diseño del procesamiento interior del bucle, determinando:
a) El proceso que se repiteb) La forma de iniciarlo y actualizarlo.
V.2.2.- Bucles anidados.
diseñar
una
estructura
iterativa
anidada
debemos
empezar
diseñando la más externa y terminar con las más internas.
- El comienzo y final de un bucle anidado deben estar dentro del
mismo bucle que lo anida.
øQuÈ es ProgramaciÛn Estructurada? Un programa estructurado es esencialmente aquel que se puede entenderfácilmente, y la abstracción es la herramienta más útil para llevar a cabodicho cometido.La
abstracción
se
basa
en
la
identificación
de
los
elementos
a
un
determinado
nivel,
ignorando
los
detalles
especificados
en
niveles
inferiores.Sólo podremos emplear la abstracción en el análisis del software siutilizamos las estructuras de control de una forma disciplinada.
