Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
se dan a conocer lo básico de la introducción a la computación
Tipo: Monografías, Ensayos
1 / 21
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓN
[email protected] institutotecnológico de Tlalnepantla
Unidad 1. Introducción a la computación 1.1 Historia de la computación y lenguajes de programación En términos generales la primera computadora fue inventada como una herramienta matemática que agilizaba diversas tareas de cálculo en un inicio esta se vio algo limitada por el avance tecnológico de la época. La primera computadora fue la máquina analítica creada por Charles Babbage, profesor matemático de la Universidad de Cambridge e Ingeniero Ingles en el siglo XIX. En 1823 el gobierno británico lo apoyo para crear el proyecto de una máquina de diferencias, un dispositivo mecánico para efectuar sumas repetidas, la primera computadora desde un inicio tiene la finalidad de realizar procesos sistematizados con eficiencia desde el primer modelo hasta la computadora de última generación actual todas tienen la misma finalidad las primeras computadoras contaban con sistemas basados en más componentes mecánicos y menos electrónicos desde la elaboración de la primera computadora se pueden ver diferentes cambios por ejemplo las características de está maquina incluye una memoria que puede almacenar hasta 1000 números de hasta 50 dígitos cada uno. Las operaciones a ejecutar por la unidad aritmética son almacenadas en una tarjeta perforadora. Se estima que la maquina tardaría un segundo en realizar una suma y un minuto en una multiplicación. Las primeras computadoras fueron el inicio de una época de auge en el cual se descubrió los múltiples usos de las computadoras en estos años aún era imposible pensar en computadoras que se utilizaran en casa para uso civil dado a que las dimensiones de estas eran enormes sin mencionar su costo de mantenimiento, así como de adquisición la primera computadora digital en la historia fue El UNIVAC fue la primera computadora diseñada y construida para un propósito no militar. Desarrollada para la oficina de CENSO en 1951, por los ingenieros John Mauchly y John Presper Eckert, que empezaron a diseñarla y construirla en 1946. La computadora pesaba 7257 kg. aproximadamente, estaba compuesta por 5000 tubos de vacío, y podía ejecutar unos 1000 cálculos por segundo. Era una computadora que procesaba los dígitos en serie. Podía hacer sumas de dos números de diez dígitos cada uno, unas 100000 por segundo. Ejemplo: En 1944 se construyó en la Universidad de Harvard, la Mark I, diseñada por un equipo encabezado por Howard H. Aiken. Este computador tomaba seis segundos para efectuar una multiplicación y doce para una división. Computadora basada en rieles (tenía aprox. 3000), con 800 kilómetros de cable, con dimensiones de 17 metros de largo, 3 metros de alto y 1 de profundidad. Al Mark I se le hicieron mejoras sucesivas, obteniendo así el Mark II, Mark III y Mark IV.
Tipos de lenguajes de Programación En programación existen el lenguaje máquina, lenguaje de programación de bajo nivel y lenguaje de programación de alto nivel estas se clasifican de acuerdo a sus usos y dificultad de uso dado a que un lenguaje de programación es la forma de transmitir lenguajes a la maquina Existen tres tipos de lenguajes claramente diferenciados; el lenguaje máquina y los lenguajes de bajo nivel y los de alto nivel. 1º El Lenguaje Máquina: es el lenguaje de programación que entiende directamente la máquina (computadora). Este lenguaje de programación utiliza el alfabeto binario, es decir, el 0 y el 1. 2º Lenguajes de programación de bajo nivel: Son mucho más fáciles de utilizar que el lenguaje máquina, pero dependen mucho de la máquina o computadora como sucedía con el lenguaje máquina. 3º Lenguajes de programación de alto nivel. Los lenguajes de programación de alto nivel son más fáciles de aprender porque se usan palabras o comandos del lenguaje natural, generalmente del inglés. Este es el caso del BASIC, el lenguaje de programación más conocido. Cada uno de estos lenguajes tiene una finalidad y una complejidad variada partiendo de su función en cuanto a el método de escritura este también puede ser variado de acuerdo a que tan especifico se busca ser o cuan personalizadas las ordenes se desean dar el lenguaje de programación es fundamental Ejemplo: Este es el caso del BASIC, el lenguaje de programación más conocido.
Primera generación (1940-1956) Las computadoras en sus inicios constaban con bulbos estos tenían la finalidad de procesar información. Estos tenían un funcionamiento que constaba que los operadores ingresaban datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas estas computadoras aun constaban de mecanismo que requerían el emplear tarjetas perforadas que contienen datos en las misma, su método de almacenamiento constaba de un sistema que emplea un tambor que giraba rápidamente, sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas esas computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos de este tipo de computadoras surgieron mas modelos que buscaban encontrar una mejora pero debido a los avances tecnológicos de la época no se podía hacer gran cosa Uno de los modelos más famosos de esta generación fue la ENIAC de 1946, que pesaba varias toneladas y consumía unos cuántos Kwatts con cada simple operación de hasta cinco mil sumas por segundo. Otro modelo importante fue la Univac I de 1951, la primera diseñada con fines comerciales. No fue un modelo de producción, sino una máquina experimental 1955 - Zuse Z22. La primera computadora de Konrad Zuse aprovechando los tubos del vacío. El procesador de la UNIVAC pesaba 30 toneladas y requería el espacio completo de un salón de 20 por 40 pies. esta generación se caracterizó por ser ostentosos y de gran tamaño esta primera generación era costosa y difícil de manejar el tamaño de estos generaba que el calor fuera más grande y su mala difusión del mismo la volvía más ineficiente sumado al gasto energético que genera van debido a la mala optimización con la que esta constaba no fue hasta el cambio de segunda generación se implementaron contra medidas y evolucionaron tecnológicamente
Circuitos integrados Tercera generación (1965-1971) el avance tecnológico de la época es cada vez más variado en diferentes formas de las cuales se permitió el uso de circuitos integrados. Las computadoras de la tercera generación utilizaron circuitos integrados (IC), son unos chips o pastillas de silicio, que permiten la colocación de enormes cantidades de dispositivos electrónicos en un mínimo espacio. Un solo IC tiene muchos transistores, resistencias y condensadores junto con los circuitos asociados. Un circuito integrado es un circuito formado por elementos tales como diodos, transistores, resistencias y condensadores, los cuales están interconectados y ubicados en una pastilla de silicio. Es de unas dimensiones muy reducidas y sus elementos no se pueden separar. Es decir, el sistema electrónico está formado por circuitos completos y cada uno de ellos contiene centenas de elementos, todos ellos situados en el cristal de silicio. Las principales características de la tercera generación son: IC utilizado Más fiable en comparación con las dos generaciones anteriores. Tamaño más pequeño Genera menos calor Más rápido Menor mantenimiento Costoso Consumo de electricidad menor Desde su creación solo ha trascurrido poco mas de medio siglo desde que se inició su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi omnipresentes. Computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones digitales son ahora partes inextricables de las sociedades modernas. La informática, las comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados, aunque tienen limitaciones son muy efectivos. Ejemplo: Este puede ser implementado para usarlo como:
Microprocesadores Cuarta generación (1972- 19 82) Microprocesador o Unidad Central de Procesamiento es un elemento fundamental para los ordenadores, pues actúa como el cerebro del sistema computacional. El microprocesador (CPU o simplemente procesador) es el chip más importante del ordenador. Sin él, no podría funcionar el sistema. Actúa como el conductor y supervisor de los componentes de hardware del sistema. Es fundamental tener estas herramientas y su actualización para poder desempeñarnos de una manera más eficiente en nuestra profesión teniendo en cuenta que vivimos en mundo globalizado, donde la tecnología es una necesidad básica y dentro de esta la UCP La integración de los componentes electrónicos pronto permitió la invención del microprocesador, un circuito integrado que reúne todos los elementos fundamentales de la máquina y que se pasó a denominar chip. Gracias a la incorporación de chips, las computadoras podían diversificar sus funciones lógico-aritméticas y reemplazar, por ejemplo, la memoria de anillos de silicio por memoria de chips, dando otro paso importante hacia la micro computarización. El tamaño reducido del microprocesador de chips hizo posible la creación de las computadoras personales (PC) En ejemplo del micro procesador PENTIUM Son los procesadores de un solo núcleo con los cuales empieza a darse a conocer. La última versión es el Pentium 4. Son sencillos, aunque en su época llegan a causar un verdadero furor. Muy bueno equipos, tienen la ventaja de que se recalientan poco. No obstante, han quedado obsoletos pues ahora se usan computadoras con más de un núcleo.
Computadoras inteligentes Sexta generación (1999- A la fecha) Se podría considerar que la sexta generación de computadoras tiene su inicio a finales del siglo XX y a principio del Siglo XXI En este ámbito las computadoras más recientes constan de diversas utilidades así como de una tecnología más orientada a la eficiencia de los componentes esta generación de computadoras se le conoció como computadoras de sexta generación las cuales buscan un desempeño a la par con la fiabilidad y múltiples usos de los cuales el más notable es la programación de estas que expande mucho más allá de las limitaciones que esta tiene dado a su versatilidad y gran actualización científica y técnica de las computadoras actuales. A La sexta generación se podría llamar a la era de las computadoras inteligentes basadas en redes neuronales artificiales o “cerebros artificiales”. Son computadoras que utilizan superconductores como materia-prima para sus procesadores, lo cual permite no malgastar electricidad en calor debido a su nula resistencia, ganando performance y economizando energía. La ganancia de performance es de aproximadamente 30 veces la de un procesador de misma frecuencia que utilice metales comunes. Pasos de la quinta a la sexta generación de computadoras constan de diversas modificaciones como el tipo de almacenamiento que puede cambiar en variedad a sí mismo en portabilidad de los mismos para poder transportar información de un lugar a otro aspecto es la velocidad de orden de nanosegundos a pico segundos y como el más notable una expansión grafica para emular imágenes y sonido de forma más específica y eficiente Ejemplos Estas se caracterizan por ser formadas por diversas características La sexta generación de computadoras podría denominarse como la era de las computadoras basadas en redes neuronales artificiales o “cerebros artificiales”. Son computadoras que utilizan superconductores como materia prima para sus procesadores.
Este proceso conocido como edición es una especificación de revisión en el cual se modifican los valores y se destacan aspectos que se pueden mejorar, así como se obtiene el código de fuente de la escritura en el lenguaje de programación esta etapa es la base de creación de las ordenes y especificaciones que quieres que lleve la maquina en la cual escribirás de forma secuencial de acuerdo a un diagrama como serán las ordenes a ejecutar en la maquina Se conoce como edición el proceso mediante el que se remata una pieza artística, literaria, informativa o lúdica, incluyendo su plasmado en un soporte material destinado a la difusión. En programación, cuando se desarrolla un programa, en la fase de edición, el programador debe convertir el algoritmo que haya diseñado en instrucciones escritas en un lenguaje de programación específico. Para ello, se debe hacer uso de un editor de textos, con el cual se obtendrá el llamado código fuente del programa. Tradicionalmente, el proceso de edición ha venido siendo realizado por la editorial y no por el autor. Se refiere al proceso de traducción del código fuente, entendiéndose por código fuente las líneas de código que se han escrito en un lenguaje de programación, en este caso un lenguaje de programación de alto nivel. El código fuente del programa se debe de someter a un proceso de traducción, para convertirlo en lenguaje máquina, a este proceso se le llama compilación. Un ejemplo es el código de fuente de una aplicación que tendrá la función de ser calculadora y libreta de apuntes al mismo tiempo estas órdenes serán escritas en el código de lenguaje de programación y secuencialmente se creara el código de fuente. COMPILACIÓN Es la transformación del lenguaje de programación a una forma en que la maquina lo interprete y este reaccione de acuerdo a el sistema que después se verá influenciado en el código que se desea efectuar dé a cuando a lo establecido es un proceso el cual desempeña una tarea de reunir la fuente base y pasarlo a un código de ordenes listo para la maquina
Análisis: Se trata de la comprobación de la corrección del programa fuente. Incluye las fases del análisis léxico (descomposición del programa fuente en componentes léxicos), análisis sintáctico (agrupación de los componentes léxicos en frases gramaticales) y análisis semántico (comprobación de la validez semántica de las sentencias aceptadas en la fase de análisis sintáctico). Síntesis: Su objetivo es la generación de la salida expresada en el lenguaje objeto y suele estar formado por una o varias combinaciones de fases de generación de y de optimización de código (se busca obtener un programa objetivo lo más eficiente posible). Ejemplo: una serie de órdenes de programación será efectuada y para esto se desarrollará un enlazado que permita dar diferentes combinaciones de usos de ese número de ordenes ya copiladas y permitirán una sucesión de acciones programables en la maquina 1.3 ALGORITMOS En conclusión, diríamos que el algoritmo es de carácter general y puede aplicarse a cualquier operación matemática o a cualquier problema. La formulación de algoritmos fue uno de los más grandes adelantos dentro de la ciencia matemática ya que a partir de ellos se pudieron resolver infinidad de problemas El uso de los algoritmos es importante en cualquier área debido a que no solo se utiliza en el desarrollo y programación de software sino también en los problemas de la vida cotidiana como en las matemáticas del bachillerato que ayuda a reforzar el razonamiento y análisis para comprender los conceptos y ejercicios prácticos. El algoritmo es una serie ordenada de procesos o pasos que deben llevarse a cabo para alcanzar la solución a un problema específico. Los algoritmos pueden ser de distintos tipos, los de la vida diaria como seguir las instrucciones para lavarse los dientes, poner en funcionamiento un lavarropas y los algoritmos utilizados para resolver o llevar a cabo procesos más complicados como el funcionamiento de un programa de computación. El algoritmo es el elemento fundamental de cualquier programa de computación, y no está relacionado con el lenguaje de programación utilizado para desarrollarlo, sino en los pasos que deben realizarse para alcanzar el objetivo, es decir el conjunto de instrucciones y pasos desarrollados para llevar a cabo la tarea encomendada al software. El uso de un algoritmo en computación nos ofrece la posibilidad de hallar una solución genérica a un determinado problema, y nos va a permitir reutilizarlo cada vez que sea necesario para lograr el objetivo deseado. Ejemplo: Vamos a ver un ejemplo en Python. En este caso será el cálculo del área de una circunferencia.
1 2 3 4 5 6 7 8 from math import pi def calcular_area_circunferencia(): radio = float(input('Introduce radio de la circunferencia: ')) area_circunferencia = pi * (radio ** 2) print('El area de la circunferencia es de '+ str(area_circunferencia) +'m2') calcular_area_circunferencia() 1.4 DIAGRAMA DE FLUJO Conclusión El diagrama de flujo es u esquema para representar gráficamente un algoritmo, el diagrama de flujo se basa en la utilización de diversos símbolos para representar operaciones específicas Un diagrama de flujo es la representación grafica del flujo o secuencia de rutinas simples. Tiene la ventaja de indicar la secuencia del proceso en cuestión, las unidades involucradas y los responsables de su ejecución; en pocas palabras es la representación simbólica o pictórica de un procedimiento administrativo. Son de gran importancia ya que ayudan a designar cualquier representación grafica de un procedimiento o parte de este; el diagrama de flujo como su nombre lo dice representa el flujo de información de un procedimiento. Existen diversos métodos que se pueden llevar a cabo en procedimientos de los arreglos (vector), ya sean en forma de ordenación, como de búsqueda. El método de ordenación es una de los procedimientos más comunes y útiles en el procesamiento de datos, es la clasificación u ordenación de los mismos. Se considera ordenar al proceso de reorganización un conjunto dado de objetos en una secuencia determinada. El método de ordenación más conocido y popular entre estudiantes y aprendices de programación, es el método burbuja, por su facilidad de comprensión y programación. El diagrama de flujo, flujo-grama o diagrama de actividades es la representación gráfica de un algoritmo o proceso. Se utiliza en disciplinas como programación, economía, procesos industriales y psicología cognitiva. Estos diagramas utilizan símbolos con significados definidos que representan los pasos del algoritmo, y representan el flujo de ejecución mediante flechas que conectan los puntos de inicio y de fin del proceso.
En conclusión, un pseudocódigo es una herramienta que nos permite describir textual mente como se va a comportar un programa, utilizando una mezcla de lenguaje de programación con palabras del lenguaje común. Es una forma de representar una solución o algoritmo, que permite una alta abstracción sobre la sintaxis de un lenguaje de programación, es decir, expresar los pasos de la solución lo más detallada posible y lo más cercano a un lenguaje de programación sin ser tan estrictos en cuanto a sintaxis, una especie de lenguaje intermedio entre el lenguaje natural (el que comúnmente usamos) y el lenguaje de programación (el lenguaje que entiende la maquina). En ciencias de la computación, y análisis numérico el pseudocódigo (o falso lenguaje) es una descripción de un algoritmo de programación informático de alto nivel compacto e informal que utiliza las convenciones estructurales de un lenguaje de programación verdadero, pero que está diseñado para la lectura humana en lugar de la lectura en máquina, y con independencia de cualquier otro lenguaje de programación. El principal objetivo del pseudocódigo es el de representar la solución a un algoritmo de la forma más detallada posible, y a su vez lo más parecida posible al lenguaje que posteriormente se utilizara para la codificación del mismo. Las principales características de este lenguaje son: Se puede ejecutar en un ordenador Es una forma de representación sencilla de utilizar y de manipular. Facilita el paso del programa al lenguaje de programación. Es independiente del lenguaje de programación que se vaya a utilizar. Es un método que facilita la programación y solución al algoritmo del programa. Todo documento en pseudocódigo debe permitir la descripción de:
1.6 Estructura de un programa La estructura de un programa influye en diversos aspectos de el mismo que después esta organización dará como resultado un producto eficiente y bien planeado así como cimentado un proceso de creación de código de programación consta de faces que deben ser organizadas en una sola estructura La programación estructurada es eficiente para programas sencillos y de pocas líneas. Sin embargo presenta un problema cuando los sistemas son grandes puesto que solo se maneja un bloque de código. Sin embargo sirve para aprender lo básico de programación. Un programa de computadora es un conjunto de instrucciones (órdenes dadas a la máquina) que producirán la ejecución de una determinada tarea. En esencia, un programa es un medio para conseguir un fin. El proceso de programación es, por consiguiente, un proceso de solución de problemas y el desarrollo de un programa requiere las siguientes fases: 1.- Definición y análisis del problema; 2.- Diseño de algoritmos: · Diagrama de flujo, · Diagrama N-S, · Pseudocódigo; 3.- Codificación del programa; 4.-Depuración y verificación del programa; 5.- Documentación; 6.- Mantenimiento. Ejemplo:
Estas se especifican a una forma de acción que tiene permitido el usuario activar en el programa se refiere a las ordenes predestinadas de la maquina las cuales fueron previamente copiladas y son de fácil uso intuitivo en el desarrollo de esta se caracteriza el uso de instrucciones que se desempeñan de manera activa en el programa de la activación en el lenguaje establecido previamente Las instrucciones disponibles en un lenguaje de programación dependen del tipo de lenguaje. Por ello, en este apartado estudiaremos las instrucciones (acciones) básicas que se pueden implementar de modo general en un algoritmo y que esencialmente soportan todos los lenguajes. Las instrucciones básicas son independientes del lenguaje. La clasificación más usual, desde el punto de vista anterior, es: 1.- instrucciones de inicio/fin. 2.- instrucciones de asignación. 3.- instrucciones de lectura. 4.- instrucciones de escritura. 5.- instrucciones de bifurcación. Ejemplo:
1.7 Conceptos Básicos de identificador. Localidad de memoria y palabras Reservadas Los identificadores son elementos textuales (también llamados símbolos) que nombran entidades del lenguaje. Algunas de las de entidades que un identificador puede denotar son las variables, las constantes, los tipos de dato, las etiquetas, las subrutinas (procedimientos y funciones) y los paquetes. En muchos lenguajes algunas secuencias tienen la forma léxica de un identificador pero son conocidos como palabras clave (o palabras reservadas). Lo habitual es que si un identificador se corresponde con una palabra clave o reservada, éste ya no pueda utilizarse para referirse a otro tipo de entidades como variables o constantes (en unos pocos lenguajes, como PL/1, esta distinción no está del todo clara). Los lenguajes informáticos normalmente ponen restricciones en qué caracteres pueden aparecer en un identificador. Por ejemplo, en las primeras versiones de C y C++, los identificadores están restringidos para que sean una secuencia de una o más letras ASCII, dígitos numéricos (que en ningún caso deben aparecer como primer carácter) y barras bajas. Las versiones posteriores de estos lenguajes, así como otros muchos más lenguajes modernos soportan casi todos los caracteres Unicode en un identificador. Una restricción común es que no está permitido el uso de espacios en blanco ni operadores del lenguaje. En lenguajes de programación compilados, los identificadores generalmente son entidades en tiempo de compilación, es decir, en tiempo de ejecución el programa compilado contiene referencias a direcciones de memoria y offsets más que identificadores textuales (estas direcciones de memoria u offsets, han sido asignadas por el compilador a cada identificador). Un identificador es un conjunto de caracteres alfanuméricos de cualquier longitud que sirve para identificar las entidades del programa (clases, funciones, variables, tipos compuestos, Etc.) Los identificadores pueden ser combinaciones de letras y números. Cada lenguaje tiene sus propias reglas que definen como pueden estar construidos. En el caso de C++, son las que se indican a continuación. Cuando un identificador se asocia a una entidad concreta, entonces es el "nombre" de dicha entidad, y en adelante la representa en el programa. Por supuesto puede ocurrir que varios identificadores se refieran a una misma entidad. PALABRAS RESERVADAS En los lenguajes de programación, una palabra reservada es una palabra que tiene un significado gramatical especial para ese lenguaje y no puede ser utilizada como un identificador en ese lenguaje. Por ejemplo, en SQL, un usuario no puede ser llamado "group", porque la palabra group es usada para indicar que un identificador se refiere a un grupo, no a un usuario. Al tratarse de una palabra clave su uso queda restringido.
