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Servicio Nacional de Aprendizaje - SENA

Fundamentos de la programación

Hola aprendices, mi nombre es Épsilon y junto a nuestra amiga Iris los estaremos acompañando durante el curso Metodología de la programación de sistemas informáticos.

Hola amigos, soy Iris la compañera de Épsilon, voy a estarlos acompañando en este recorrido de aprendizaje recopilando y entregándo los contenidos sobre la programación que esperamos les deje una sólido conocimiento. Para empezar este recorrido de aprendizaje vamos a acercarnos a los Fundamentos de la programación, en los que haremos una breve revisión de los elementos básicos del computador, los conceptos generales de programación, su relación con los algoritmos y su forma de representarlos.

Esperamos que esta aventura de conocimiento sea de gran utilidad. ¡Bienvenidos!


Bajo este panorama es importante identificar qué es un computador, cuáles son sus componentes, cuál es su organización física, los dispositivos internos y externos. De igual forma, reconocer qué es un algoritmo, qué es un programa y cuáles son las características y las técnicas de representación de estos.

A modo de definición, podemos decir que los fundamentos de programación son los métodos, las técnicas, las herramientas y las estructuras elementales que nos permiten representar la solución de un problema.

Fundamentos de programación

Conceptos generalesde programación

Organizaciónfísica del

computador

¿Qué es computador?

Software y hardware

Algoritmosy programa

Proceso deprogramación

Técnica derepresentaciónde algoritmos

Mapa de contenido


En la actualidad, la computadora es una herramienta utilizada para representar cualquier situación de la realidad en forma de datos, los cuales son procesados para generar información. Estos datos, y el procedimiento, que se utilizan para generar la información, ingresan a la computadora en forma de un programa que se encuentra constituido por una serie de instrucciones detalladas.

Podemos definir al algoritmo, como un procedimiento por medio del cual se resuelve un problema. Dicho procedimiento es una secuencia ordenada de instrucciones que se ejecuta en un tiempo y con un uso de recursos finito, esto quiere decir, que se debe establecer un punto inicial y un punto de cierre, y en consecuencia, es una serie única y fácilmente identificable.

Vamos a ver la televisión pero el televisor no enciende, a continuación elaboremos un diagrama que nos permita decidir si se envía el aparato a servicio técnico o no.


Para llevar a cabo esta secuencia de instrucciones en la computadora, utilizamos un programa, también llamado software, que es un conjunto de códigos o instrucciones secuenciales que describen o definen la realización de alguna acción en la computadora y para escribir los programas se utilizan los lenguajes de programación.

Los programas de las computadoras actuales son secuencias de instrucciones que se codifican como secuencias de dígitos numéricos y para ser elaborados se lleva a cabo una secuencia cronológica que comienzan con la ubicación y definición del problema y posteriormente establece el programa que lo soluciona.

Conceptos generales de programación

El computador se ha convertido hoy en día en una herramienta indispensable para realizar cualquier tipo de trabajo, en el hogar, la industria, el estudio, etc.

Actualmente se destaca por su gran capacidad de almacenamiento de datos y procesamiento de información que hoy en día son necesarios para generar resultados en muy poco tiempo. En el desarrollo de un programa, el computador interpreta las instrucciones que se le dan y las ejecuta gracias a la secuencia dada por el programador, las cuales deben cumplir reglas que están escritas en el lenguaje de programación, este proceso es la manera de comunicarle a la máquina lo qué debe hacer.


El papel de los programadores es esencial en la solución del problema planteado, traduciendo el problema en lenguaje de programación entendible para la máquina el cual se convierte en código ejecutable o programa final.

Pero esto no sería posible sin el computador, por esta razón delimitemos qué es, cuáles son sus partes y cuál funcionalidad básica. Los invitamos a explorar los iconos de contenido.

¿Qué es un computador?

Un computador es un componente electrónico que sirve para procesar información y dar los resultados esperados. Es una herramienta esencial en muchos campos de aplicación.

Los elementos básicos que componen el computador para su funcionamiento son: la unidad central de procesamiento (CPU), la unidad de memoria o memoria central, la unidad lógica y aritmética (ALU) y las unidades de entrada y salida.

COMPUTADORA

SOFTWARE

Datos de salidaDatos de entrada

Figura 1. Elementos que componen el computadorFuente: Prieto y Torres (2005)


Hardware y software

Todos los componentes físicos o tangibles que conforman el computador al igual que los dispositivos de entrada y salida se conocen como hardware.

El conjunto de programas o instrucciones que permiten el correcto funcionamiento del computador se le denomina software. El software es la parte lógica que conforma el computador para la realización de tareas específicas, entre ellos tenemos el sistema operativo que permite funcionar correctamente al resto de programas.

Organización física del computador

Aprendices, por lo general la mayoría de computadores grandes o pequeños, constan fundamentalmente de tres componentes principales entre ellos tenemos: la Unidad Central de Proceso (CPU) o procesador, la memoria principal y el programa.

Con ayuda de Iris ampliemos un poco más.

La unidad central de proceso (CPU) es el cerebro del computador, su función es controlar el perfecto funcionamiento de todos los componentes y ejecutar las instrucciones aritméticas y lógicas. La memoria es utilizada para que los programas del computador puedan iniciar o se ejecuten y queden a disposición del usuario. Veamos una representación gráfica en la figura 2.


Procesador (CPU)

Programa

Salida de datosEntrada de datos

Memoria principal

Unidad de control, UC

UAL

Figura 2. Organización física del computadorFuente: Prieto y Torres (2005)

La memoria principal conocida como memoria de acceso aleatorio RAM (Random Access Memory) permite la ejecución de las aplicaciones del computador y guarda temporalmente las instrucciones solicitadas por el usuario. Una de sus características es que no permite almacenar datos de forma permanentemente, si el computador se apaga se pierde de esta memoria la información que no se haya guardado.

Otro tipo de memoria que utiliza el computador es la denominada memoria ROM (Read Only Memory), esta memoria es de solo lectura y es utilizada por el sistema para iniciar la BIOS, el programa donde se guarda toda la configuración de los componentes internos como discos duros, memorias, unidades de CD, DVD, puertos USB, etc. lo que permite dar inicio al equipo de cómputo una vez todas sus unidades estén funcionando correctamente.


La memoria caché es un tipo especial de memoria reservada que utiliza la memoria principal, la cual, guarda información a altas velocidades y puede ser leída posteriormente por los programas que se hayan utilizado y acceder nuevamente cuando se requiera.

Las unidades de entrada se utilizan para ingresar datos en el computador para su procesamiento. Para hacerlo se utilizan diversos dispositivos como teclados, mouse, lectores de código de barras, memorias USB, etc.

La unidad de salida permite presentar los resultados después de realizar el procesamiento de los datos al exterior a través de diversos dispositivos de salida como la pantalla, la impresora, la memoria USB, el DVD, etc.

Si a la figura 2 se añaden los dispositivos de entrada y salida descritos anteriormente, tenemos la estructura típica de un sistema de computación con su unidad de procesamiento.

UCP Procesador

Unidad de control

Memoria central

Unidad aritmética y lógica

Dispositivos de entrada

Dispositivos de salida

Dispositivos de entrada /

salida

Memoria externa(almacenamiento

permanente)

Figura 3. Estructura típica de un sistema de computaciónFuente: Prieto y Torres (2005)


Algoritmos y programa

Un algoritmo es un conjunto de instrucciones ordenadas, definidas y finitas con el cual se realiza una tarea en la solución de un problema determinado.

Entre los pasos para la realización de un algoritmo siempre debe existir un punto de inicio y un punto de terminación o fin, deben ser únicos y de fácil identificación.

Las personas que realizan diariamente tareas asociadas con acciones que buscan alcanzar un resultado o la solución de un problema, ejecutan tareas siguiendo unos pasos de manera ordenada y adecuada, que comparados con un algoritmo, son exactamente lo mismo.

Un ejemplo práctico de la vida diaria es abrir y cerrar una puerta. Como es lógico, lo hemos hecho infinidad de veces y no ponemos atención a los pasos que debemos seguir para poder realizar esta actividad sin contratiempos. A continuación, haremos un algoritmo con todos los pasos que se siguen para terminar con un objetivo, en este caso, hacer un plato internacional mexicano.

Hagan clic en los íconos de contenido para que les amplíe la información.


Ejemplo

A continuación, encontramos un ejemplo que fue tomado prestado en su totalidad del texto Fundamentos de programación de Cairó (2006).

Nuestra tarea es construir un algoritmo para preparar “Chiles morita rellenos con salsa de nuez”. Primero veamos los ingredientes y luego el algoritmo que nos ayudará a preparar este delicioso plato.

Ingredientes:

150 g de chiles morita (unos 20)2 cucharadas de aceite12 dientes de ajo1 cebolla cortada en aros finos2 tazas de vinagre de vino tintoSal10 granos de pimienta negra11/2 cucharadas de orégano seco185 g de piloncillo rallado

Relleno:

1 cucharada de aceite1/2 cebolla finamente picada2 dientes de ajo finamente picados1/2 taza (125 g) de tomate finamente picado1/4 taza (30 g) de almendras peladas y picadas1/4 taza (30 g) de uvas pasas sin semillas1 pechuga entera de pollo cocida y finamente desmenuzada1 cucharadita de sal1/2 cucharada de pimienta recién molida

Salsa:

2 huevos, separadas las claras de las yemas3/4 taza (90 g) de harinaAceite para freír3/4 taza (90 g) de nueces1 taza de crema de leche espesa, no azucarada


Algoritmo (preparación):

• Lave los chiles y séquelos bien. Caliente el aceite en una sartén grande y saltee los chiles, los ajos y la cebolla.

• Añada el vinagre, la sal, los granos de pimienta, el orégano y el piloncillo, y continúe salteando durante 10 minutos. Retire del fuego, deje que se enfríe la mezcla y pongala en una cazuela, preferentemente de barro, tapada. Refrigere 24 horas.

• Para preparar el relleno, caliente el aceite en una sartén y saltee la cebolla durante cinco minutos o hasta que esté transparente. Agregue los ajos, el tomate, las pasas, las almendras y dos cucharadas de vinagre en el que se cocieron los chiles. Mezcle bien y añada el pollo, la sal y la pimienta. Cueza a fuego lento durante ocho minutos, sin dejar de mover. Reserve. Muela el ajo, la pimienta y un poco de sal y únteselos a las pechugas.

• Con unos guantes (para evitar que se irrite la piel) corte cada chile a lo largo. Quíteles las semillas y desvénelos. Ponga el relleno a cada chile con una cucharita. No ponga mucho para evitar que se desparrame al freír los chiles.

• Bata las claras al punto de turrón (de nieve). Agregue una a una las yemas sin agitar demasiado (para evitar que las claras pierdan volumen).

• En una sartén grande, caliente entre 2 y 3 cm de aceite y déjelo al fuego hasta que esté muy caliente. Ponga la harina en un plato y revuelque en ella cada chile hasta que esté cubierto; sumérjalo en el huevo batido e inmediatamente pongalo en el aceite. Fría cada chile hasta que se dore por un lado y luego dele vuelta para que se dore el otro lado.

• En un procesador de alimentos o similar, haga un puré con las nueces y la crema con una pizca de sal. Sirva los chiles con un poco de la crema de nuez encima de ellos (el resto se presenta en una salsera). (Cairó, 2006)


En la siguiente figura se pueden observar claramente las etapas a seguir para solucionar el problema planteado.

PROBLEMA

Análisis delproblema

Etapa 1

Construccióndel algoritmo

Etapa 2

Verificacióndel algoritmo

Etapa 3

Figura 4. Etapas para la solución de un problemaFuente: Cairó (2006)

Características del algoritmo

Existen unas características que debe cumplir el algoritmo, este debe ser:

Preciso: los pasos a realizar en el algoritmo deben ser clarosDeterminado: debe arrojar los resultados esperadosFinito: independientemente de lo complejo que sea, el algoritmo debe tener longitud finita

Por definición, un algoritmo debe cumplir con tres partes fundamentales: entrada, proceso y salida. En el algoritmo de la receta de cocina del ejemplo 1, citado anteriormente, se tiene lo siguiente:

Entrada: ingredientes y utensilios empleadosProceso: preparación de la recetaSalida: plato terminado


Algoritmos cualitativos y algoritmos cuantitativos

Un algoritmo se dice que es cualitativo cuando sus instrucciones dadas son descritas por medio de palabras y no incluye cálculos numéricos, por ejemplo cambiar una llanta de un automóvil o hacer una llamada teléfónica, como en nuestro siguiente ejemplo.

Ejemplo 2

Una persona desea realizar una llamada telefónica a través de su teléfono celular. El algoritmo sería el siguiente:

1. Inicio2. Marca el número de telefónico3. Presiona el botón para llamar4. Hablar5. Terminar la llamada6. Fin

Mientras que los algoritmos cuantitativos son una serie de pasos o instrucciones ordenadas y lógicos que involucran cálculos matemáticos para llevar a cabo una solución.

Ejemplo 3

Realizar un algoritmo para encontrar el área de un triángulo:

1. Inicio2. Definir variables área, base, altura : real3. Solicitar base y altura4. Calcular área = base * altura /25. Imprimir área6. Fin


Programa

Un programa o software de computadora es un conjunto de instrucciones encaminadas a la realización de una tarea o actividad específica.

El programa puede clasificarse según las funciones que este realiza: un ejemplo de ello es un software de sistema que sirve para que el computador funcione correctamente; otro, un software de aplicación para que el usuario realice tareas cotidianas, por ejemplo, un procesador de texto como Word, un programa para elaborar hojas electrónicas como Excel, o un software para llevar a cabo presentaciones como PowerPoint, etc.

Por último y de gran importancia, destaquemos que hoy en día los programas se codifican usando lenguajes de programación.

En la figura 5 se observan las partes fundamentales de un programa.

Entrada de datos

Salida de datos

PROCESO

Figura 5. Partes de un programaFuente: Cairó (2006)


Proceso de programación

Que interesante todo lo que nos has contado hasta este momento Iris. Así que los programas se hacen con un lenguaje de programación, por qué no nos cuentas cómo es este interesante proceso.

Elaborar un programa para computador implica varias etapas, en cada una de ellas se realiza una seria de pasos ordenados con el fin de dar solución al problema propuesto.

Para llevar a feliz término la solución se debe tener en cuenta los siguientes puntos:

Definición y análisis del problema

Codificación del programa

Diseño dealgoritmo

Implantación del programa

Mantenimiento del programa


Definición y análisis del problema

Este proceso inicia cuando se presenta la necesidad de resolver un problema específico, es la parte más crítica por ello debemos entender el problema que se quiere solucionar.

Diseño de algoritmo

En esta etapa se procede a diseñar la parte lógica para la solución del problema, a través de técnicas existentes de representación de algoritmos, entre las más conocidas tenemos el diagrama de flujo y el pseudocódigo.

Codificación del programa

En esta etapa se realiza el código fuente utilizando un lenguaje de programación. El código fuente debe ser compilado para que pueda se entendible por la máquina.

Implantación del programa

Finalmente después de haber realizado las anteriores etapas, el programa se instala para poner en funcionamiento la solución planteada en la primera etapa.

Mantenimiento del programa

En el caso de detectar fallas o algún cambio en el desarrollo de la solución al problema, se realizan ajustes necesarios para producir los resultados esperados.


Técnicas de representación de algoritmos

Épsilon y aprendices, es importante tener en cuenta que existen varias técnicas para representar un algoritmo, para hacerlo se utilizan formas, métodos escritos, gráficos, etc.

Los métodos más usados son:

• Diagramas de flujo • Pseudocódigo

Veamos en qué consisten estos métodos:

Diagrama de flujo

Un diagrama de flujo es una representación gráfica y lógica de un problema, para el diseño se utilizan símbolos simples y aprobados universalmente, de tal manera que cualquier persona puede interpretarlos por su sencillez; los diagramas de flujo se conectan con flechas denominadas líneas de flujo que indican la secuencia de operación.

Es importante destacar que el diagrama de flujo es una herramienta útil en la etapa de análisis y diseño de software de mediana complejidad.

Los siguientes son los símbolos básicos para la creación de diagramas de flujo para representar la solución a crear. A continuación se muestran algunos de los símbolos más utilizados:


Indica el inicio o el final del diagrama de flujo

Símbolo de proceso, indica la asignación

de un valor a memoria o la ejecución de un

proceso

Indica la entrada y salida de datos

Símbolo de decisión, indica la realización de una comparación de

valores

Representa la continuidad del

diagrama en otra página

Indica repetición

Líneas de flujo que indican la secuencia en la que se realizan las

operaciones

Indica el envío de datos a la impresora

Representa la continuidad del

diagrama dentro de la misma página

Antes de continuar tengamos en cuenta algunas recomendaciones para elaborar un diagramas de flujo:

- Use solamente líneas horizontales y verticales- Use conectores solo cuando sea necesario- No deje líneas sin conectar- Evite cruce de líneas- Redacte el texto escrito que va dentro de los símbolos de manera clara y concisa


Para mayor claridad, observemos cómo se representa un problema en un diagrama de flujo:

Se requiere obtener el salario neto de un trabajador, para ello, se debe capturar el nombre, las horas trabajadas y el valor de la hora. Adicional, se debe realizar un descuento correspondiente al 10% por impuestos.

Tengamos en cuenta que para elaborar el diagrama con los símbolos respectivos y obtener su correcta elaboración, existen algunos programas, ya sean libres o de propiedad, que se pueden adquirir para realizar estos diagramas. Algunos de ellos son: SmartDraw, DFD, Microsoft Office Visio Professional 2010, GPL, Pseint, entre otros.

Inicio

Leer nombre, horasprecio

Calcular jornal bruto =horas * precio

Calcular neto bruto =bruto - 0.10 * bruto

Escribir nombre, horas, bruto, neto

Fin

Figura 6. Diagrama de flujo del ejemplo 4Fuente: SENA

Pseudocódigo

El pseudocódigo es una técnica para diseño de programas (algoritmos) que permite definir las estructuras de datos, las operaciones que se aplican a los datos y la lógica que tendrá el programa de computadora para solucionar un determinado problema.

Se utiliza un lenguaje muy parecido a nuestro idioma, pero que respeta las directrices y los elementos de los lenguajes de programación. Veamos un ejemplo.


Ejemplo 5

Escribir el requerimiento planteado en el ejemplo 4, salario neto, utilizando pseudocódigo.

1. Inicio2. Lea nombre, horas, valor_hora3. Neto = salario-(salario*10%)4. Imprima nombre, salario, neto5. Final

Hemos llegado al final de este primer recorrido de aprendizaje. Esperamos que los contenidos sean de gran utilidad. ¡Hasta pronto!


CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory): disco compacto de sólo lectura. Tiene una capacidad de almacenamiento de hasta 650 megabytes.

Controlador: programa que comanda los periféricos conectados a la computadora.

CPU (Central Processing Unit): en español unidad central de procesamiento, es el procesador que contiene los circuitos lógicos que realizan las instrucciones de la computadora.

DVD (Digital Versatile Disc): en español Disco Versátil Digital, en sus inicios sus siglas se tomaron como Disco de Video Digital. Disco que posee gran capacidad de almacenamiento y sirve para almacenar cualquier tipo de información incluidos datos, video o música.

Gigabyte (GB): unidad de medida de una memoria. 1 gigabyte = 1024 megabytes = 1.073.741.824 bytes.

Hardware: todos los componentes físicos de la computadora y sus periféricos.

Lenguaje de programación: sistema de escritura para la descripción precisa de algoritmos o programas informáticos.

Glosario


Memoria caché: pequeña cantidad de memoria de alta velocidad que incrementa el rendimiento de la computadora almacenando datos temporalmente.

Microprocesador (microprocessor): es el chip más importante de una computadora. Su velocidad se mide en MHz (Megahertz).

Monitor: unidad de visualización, comúnmente conocida como pantalla.

Periférico: todo dispositivo que se conecta a la computadora. Por ejemplo: teclado, monitor, mouse, impresora, escáner,, etc.

Procesador (processor): conjunto de circuitos lógicos que procesa las instrucciones básicas de una computadora.

RAM (Random Acces Memory): en español memoria de acceso aleatorio. Memoria donde la computadora almacena datos que le permiten al procesador acceder rápidamente al sistema operativo, las aplicaciones y los datos en uso. Tiene estrecha relación con la velocidad de la computadora. Se mide en megabytes.

Glosario


ROM (Read Only Memory): en español memoria de sólo lectura. Memoria incorporada que contiene datos que no pueden ser modificados. Permite a la computadora arrancar. A diferencia de la RAM, los datos de la memoria ROM no se pierden al apagar el equipo.

Sistema Operativo (OS): programa que administra los demás programas en una computadora.

Software: término general que designa los diversos tipos de programas usados en computación.

USB (Universal Serial Bus): es una interfase de tipo plug & play entre una computadora y ciertos dispositivos, por ejemplo, teclados, teléfonos, escáneres e impresoras.

Glosario


Cairó, O. (2006). Fundamentos de programación. Piensa en C. México: Pearson Educación.

Prieto, A. & Prieto, B. (2005). Conceptos de Informática. Colección Schaum. Madrid: McGraw-Hill.

Prieto, A. & Torres, J. (2005). Introducción a la informática, 3ª ed., Madrid: McGraw-Hill.

Fuentes


Líder línea de producciónAlba Lucía Ramírez

Experta TemáticaLaudyt María Lambraño Pérez

Asesoría pedagógicaAda Marcela SánchezSandra Maritza Pérez R.

GuionistaCarlos Andrés HuertasSandra Maritza Pérez R.

Diseño gráficoSandra Liliana GiralEdmundo WattsJose Mario Alzate

ProgramaciónUrlieson LeónGabriel León

Créditos

Documents

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