Introducción a la programación

Introducción a la programación

Se suele decir que una persona no entiende algo de verdad hasta que puede explicárselo a otro. En realidad, no lo entiende de verdad hasta que puede explicárselo a un computador. — Donald Knuth.

Si tuvieramos que resumir el propósito de la programación en una frase, ésta debería ser:

que el computador haga el trabajo por nosotros.

Los computadores son buenos para hacer tareas rutinarias. Idealmente, cualquier problema tedioso y repetitivo debería ser resuelto por un computador, y los seres humanos sólo deberíamos encargarnos de los problemas realmente interesantes: los que requieren creatividad, pensamiento crítico y subjetividad.

La programación es el proceso de transformar un método para resolver problemas en uno que pueda ser entendido por el computador.

Algoritmos

La informática se trata de computadores tanto como la astronomía se trata de telescopios. — Edsger Dijkstra.

Al diseñar un programa, el desafío principal es crear y describir un procedimiento que esté completamente bien definido, que no tenga ambigüedades, y que efectivamente resuelva el problema.

Así es como la programación no es tanto sobre computadores, sino sobre resolver problemas de manera estructurada. El objeto de estudio de la programación no son los programas, sino los algoritmos.

Un algoritmo es un procedimiento bien definido para resolver un problema.

Todo el mundo conoce y utiliza algoritmos a diario, incluso sin darse cuenta:

• Una receta de cocina es un algoritmo; si bien podríamos cuestionar que algunos pasos son ambiguos (¿cuánto es «una pizca de sal»? ¿qué significa «agregar a gusto»?), en general las instrucciones están lo suficientemente bien definidas para que uno las pueda seguir sin problemas.

La entrada de una receta son los ingredientes y algunos datos como: ¿para cuántas personas se cocinará? El proceso es la serie de pasos para manipular los ingredientes. La salida es el plato terminado.

En principio, si una receta está suficientemente bien explicada, podría permitir preparar un plato a alguien que no sepa nada de cocina.

• El método para multiplicar números a mano que aprendimos en el colegio es un algoritmo. Dado cualquier par de números enteros, si seguimos paso a paso el procedimiento siempre obtendremos el producto:

La entrada del algoritmo de multiplicación son los dos factores. El proceso es la secuencia de pasos en que los dígitos van siendo multiplicados las reservas van siendo sumadas, y los productos intermedios son finalmente sumados. La salida del algoritmo es el producto obtenido.

Un algoritmo debe poder ser usado mecánicamente, sin necesidad de usar inteligencia, intuición ni habilidad.

A lo largo de esta asignatura, haremos un recorrido por los conceptos elementales de la programación, con énfasis en el aspecto práctico de la disciplina.

Al final del semestre, usted tendrá la capacidad de identificar problemas que pueden ser resueltos por el computador, y de diseñar y escribir programas sencillos. Además, entenderá qué es lo que ocurre dentro del computador los programas que usted usa.

Los computadores son inútiles: sólo pueden darte respuestas. — Pablo Picasso.

Algoritmos

Un algoritmo es una secuencia de pasos para resolver un problema.

Los pasos deben estar muy bien definidos, y tienen que describir sin ambigüedades cómo llegar desde el inicio hasta el final.

Componentes de un algoritmo

Conceptualmente, un algoritmo tiene tres componentes:

1. la entrada: son los datos sobre los que el algoritmo opera;

2. el proceso: son los pasos que hay que seguir, utilizando la entrada;

3. la salida: es el resultado que entrega el algoritmo.

El proceso es una secuencia de sentencias, que debe ser realizada en orden. El proceso también puede tener ciclos (grupos de sentencias que son ejecutadas varias veces) y condicionales (grupos de sentencias que sólo son ejecutadas bajo ciertas condiciones).

Cómo describir un algoritmo

Consideremos un ejemplo sencillo: un algoritmo para resolver ecuaciones cuadráticas.

Una ecuación cuadrática es una ecuación de la forma ax2+bx+c=0, donde a, b y c son datos dados, con a/=0 , y x es la incógnita cuyo valor que se desea determinar.

Por ejemplo, 2x2−5x+2=0 es una ecuación cuadrática con a=2, b=−5 y c=2. Sus soluciones son x1=1/2 y x2=2, como se puede comprobar fácilmente al reemplazar estos valores en la ecuación. El problema es cómo obtener estos valores en primer lugar.

El problema computacional de resolver una ecuación cuadrática puede ser planteado así:

Dados a, b y c, entontrar los valores reales de x que satisfacen ax2+bx+c=0.

La entrada del algoritmo, pues, son los valores a, b y c, y la salida son las raíces reales x (que pueden ser cero, una o dos) de la ecuación. En un programa computacional, los valores de a, b y c deberían ser ingresados usando el teclado, y las soluciones x deberían ser mostradas a continuación en la pantalla.

Al estudiar álgebra aprendemos un algoritmo para resolver este problema. Es lo suficientemente detallado para que pueda usarlo cualquier persona, incluso sin saber qué es una ecuación cuadrática, o para que lo pueda hacer un computador. A continuación veremos algunas maneras de describir el procedimiento.

Lenguaje natural

Durante el proceso mental de diseñar un algoritmo, es común pensar y describir los pasos en la misma manera en que hablamos a diario. Por

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