Estructuras b

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Estructuras básicas
Tema 6
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Estructuras básicas

• TEMA 6
• Programacion estructurada. Estructura de
  selección. Sentencias. Sentencias anidadas.
  Casos particulares. Estructura de control.
  Bucles. Tipo hacer mientras hacer hasta.
  Incremento o decremento. Terminaciones anormales.
  Diseño de bucles. Bucles anidados.

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Estructuras básicas
6.1 Programación estructurada

• La programación estructurada es una forma de
  escribir programas de computadora deforma clara,
  utilizando únicamente tres estructuras
  secuencia, selección e iteración siendo
  innecesario y no permitiéndose el uso de la
  instrucción o instrucciones de transferencia
  incondicional.
• La programación estructurada surge a finales de
  los años 1960 con el objetivo de realizar
  programas confiables y eficientes, y que además
  fueran escritos de manera de facilitar su
  comprensión posterior.
• Hoy en día las aplicaciones informáticas son
  mucho más ambiciosas que las necesidades de
  aquellos años, por lo que se desarrollaron nuevas
  técnicas, tales como la programación orientada a
  objetos y el desarrollo de entornos de
  programación que facilitan la programación de
  grandes aplicaciones.
• De todas formas, el paradigma estructurado tiene
  vigencia en muchos ámbitos de desarrollo de
  programas y constituye una buena forma de
  iniciarse en la programación de computadoras.

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Estructuras básicas
6.1 Programación estructurada

• El teorema del programa estructurado, de
  Böhm-Jacopini, demuestra que todo programa puede
  escribirse utilizando únicamente las tres
  instrucciones de control siguientes
• Secuencia
• Instrucción condicional.
• Iteración (bucle de instrucciones) con condición
  al principio.
• Solamente con estas tres estructuras o patrones
  lógicos se pueden escribir todos los programas y
  aplicaciones posibles. Si bien los lenguajes de
  programación tienen un mayor repertorio de
  estructuras de control, éstas pueden ser
  construidas mediante las tres básicas.

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Estructuras básicas
6.1 Programación estructurada
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Estructuras básicas
6.1 Programación estructurada

• El flujo de control de un programa
• La expresión flujo de control hace referencia al
  orden en el que se ejecutarán las instrucciones
  de un programa, desde su comienzo hasta que
  finaliza. El flujo normal de ejecución es el
  secuencial. Si no se especifica lo contrario, la
  ejecución de un programa empezaría por la primera
  instrucción e iría procesando una a una en el
  orden en que aparecen, hasta llegar a la última.
• Algunos programas muy simples pueden escribirse
  sólo con este flujo unidireccional. No obstante,
  la mayor eficacia y utilidad de cualquier
  lenguaje de programación se deriva de la
  posibilidad de cambiar el orden de ejecución
  según la necesidad de elegir uno de entre varios
  caminos en función de ciertas condiciones, o de
  ejecutar algo repetidas veces, sin tener que
  escribir el código para cada vez.
• Con frecuencia, el programador necesita que el
  programa no se comporte sólo de modo secuencial.
  Por ejemplo, calcular una funcion f(x) para los X
  gt 0.

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Estructuras básicas
6.1 Programación estructurada

• El flujo de control de un programa
• También puede ocurrir que interese que un grupo
  de instrucciones se ejecute repetidamente hasta
  que se le indique que se detenga. Por ejemplo,
  calcular el promedio de notas para cada uno de
  los alumnos de un curso, o realizar algún cálculo
  con cada uno de los elementos de un vector.
• Para las dos situaciones planteadas existen dos
  soluciones las sentencias de control selectivas
  y las repetitivas. Éstas permiten que el flujo
  secuencial del programa sea modificado. También
  cumplen con este objetivo las sentencias
  denominadas de invocación o salto.
• Las sentencias alternativas también son conocidas
  como sentencias selectivas porque permiten
  seleccionar uno de entre varios caminos por donde
  seguirá la ejecución del programa. En algunos
  casos esta selección viene determinada por la
  evaluación de una expresión lógica.

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Estructuras básicas
6.2 Estructura de selección. Sentencias anidadas.

• Según lo expresado, las estructuras de decisión
  simple y doble permiten seleccionar entre dos
  alternativas posibles. Sin embargo, la
  instrucción SI-ENTONCES puede ser utilizada
  también en casos de selección de más de dos
  alternativas. Esto es posible anidando estas
  instrucciones. Es decir, una estructura
  SI-ENTONCES puede contener a otra, y esta a su
  vez a otra. La representación en pseudocódigo es
  la siguiente
• SI ltcondición_1gt ENTONCES
• lt sentencias_1 gt
• SINO
• SI ltcondición_2gt ENTONCES
• lt sentencias_2 gt
• SINO
• SI ltcondición_3gt ENTONCES
• lt sentencias_3 gt
• SINO
• .
• .
• FIN-SI
• FIN-SI
• FIN-SI

Como se puede observar, el anidamiento de
instrucciones alternativas permite ir descartando
valores hasta llegar al bloque de instrucciones
que se debe ejecutar. En las instrucciones SI
anidadas, las instrucciones ENTONCES y FIN-SI se
aplican automáticamente a la instrucción SI
anterior más próxima. A fin de que las
estructuras anidadas sean más fáciles de leer, es
práctica habitual aplicar sangría al cuerpo de
cada una.
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Estructuras básicas
6.2 Estructura de selección. Sentencias anidadas.

• Ejemplo Un sensor toma (lee) la temperatura
  ambiente y de acuerdo al rango en que se
  encuentre, debe emitir un mensaje. La escala es
  la siguiente
• Mayor que 100 Temperatura muy alta Mal
  funcionamiento
• Entre 91 y 100 Rango normal
• Entre 51 y 90 Bajo el rango normal
• Menor que 50 Muy frío Apague el equipo
• ALGORITMO Sensor
• INICIO
• LEER temperatura
• SI temperatura gt 100 ENTONCES
• ESCRIBIR Temperatura muy alta Mal
  funcionamiento
• SINO
• SI temperatura gt 90 ENTONCES
• ESCRIBIR Rango normal
• SINO
• SI temperatura gt 50 ENTONCES
• ESCRIBIR Bajo el rango normal
• SINO
• ESCRIBIR Muy frío Apague equipo

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Estructuras básicas
6.2 Estructura de selección. Sentencias
anidadas. Casos Particulares

• La sentencia IR-A (go to)
• La sentencia GO TO pertenece a un grupo de
  sentencias conocidas como sentencias de salto
  (jump). La característica de este grupo es hacer
  que el flujo de control salte a otra parte del
  programa. Otras sentencias de este grupo son
  interrumpir o romper (BREAK), continuar
  (CONTINUE), volver (RETURN), lanzar (THROW). Las
  dos primeras se utilizan generalmente con
  sentencias de alternativa múltiple. Para retornar
  de la ejecución de funciones o métodos se usa
  RETURN.
• La sentencia GO TO se utilizaba mucho en los
  primeros lenguajes de programación porque era la
  única manera de saltar de una instrucción del
  programa a otra.
• Esta instrucción consta de una sentencia IR_A y
  una sentencia asociada con una etiqueta.
• Cuando se ejecuta esta instrucción, se transfiere
  el control del programa a la etiqueta asociada.

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Estructuras básicas
6.2 Estructura de selección. Sentencias
anidadas. Casos Particulares

• La sentencia IR-A (go to)
• La representación en pseudocódigo es la
  siguiente
• INICIO
• .
• .
• IR_A etiqueta_1
• .
• .
• FIN
• etiqueta_1
• . // El flujo salta aquí
• El efecto de esta instrucción es transferir sin
  condiciones el control del programa a la etiqueta
  especificada. Es una de las operaciones más
  primitivas para traspasar el control de una parte
  del programa a otra. Sin embargo, su uso produce
  código inconsistente, incompleto o complicado de
  mantener. Justamente por ello en los años 60 y
  70, cuando surgió la programación estructurada,
  la comunidad informática se expresó a favor de
  otras sentencias de control (IF ó bucles FOR y
  DO-WHILE) en lugar del GOTO.

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Estructuras básicas
6.2 Estructura de selección. Sentencias
anidadas. Casos Particulares

• La sentencia IR-A (go to)
• Tal creencia está tan arraigada que el GOTO es
  muy criticado y desaconsejado por todos los que
  se dedican a la enseñanza de la programación.
• Si bien la instrucción GOTO puede parecer útil y
  muy flexible, es precisamente en esa flexibilidad
  donde radica su peligro y los motivos de su
  obsolescencia.

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de Control. Bucles

• En muchas ocasiones la forma más apropiada de
  expresar un algoritmo consiste en la repetición
  de una misma instrucción de manera controlada,
  una cantidad finita de veces determinada de
  antemano (al diseñar el programa) o en tiempo de
  ejecución (cada vez que se corre el programa).
• Por ejemplo, podría ser necesario diseñar un
  algoritmo similar al de los cajeros automáticos,
  que solicite una clave al usuario y bloquee el
  acceso en caso de no ingresar la contraseña
  correcta luego de tres intentos. O bien, si se
  desea procesar grupos de datos ingresados por
  teclado o leídos desde un archivo, hasta que no
  se encuentren más datos.
• Las estructuras algorítmicas que permiten
  realizar operaciones de este tipo se conocen con
  el nombre de estructuras repetitivas o
  iterativas.
• Definicion Las estructuras que repiten una
  secuencia de instrucciones un número determinado
  de veces se denominan repetitivas o bucles y se
  denomina iteración a la ejecución de cada
  repetición.

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• Ejemplo
• Se desea sumar una lista de números que ingresa
  desde teclado (por ejemplo, edades de los alumnos
  de una clase). El algoritmo debería ingresar el
  valor y sumarlo a una variable SUMA que contenga
  las sucesivas sumas parciales.
• ALGORITMO suma
• INICIO
• Suma0
• LEER número
• Suma suma número
• LEER número
• Suma suma número
• .
• FIN
• Como podemos observar, si no utilizamos alguna
  instrucción de repetir, el algoritmo deberá
  realizar tantas lecturas y sumas como alumnos se
  procesen 10, 100, 1000,...

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• Es evidente que el método no es óptimo, pero el
  ejemplo sirve para identificar las instrucciones
  que se repiten. En este caso, el bucle está
  formado por las instrucciones
• LEER número
• suma suma número
• y la cantidad de iteraciones estará relacionada
  con el número de alumnos que se procesen durante
  la ejecución.
• Entonces, las dos cuestiones importantes cuando
  se utilizan estructuras repetitivas son qué
  contiene el bucle? y cuántas veces se repite?
• Las estructuras repetitivas se diferencian en la
  forma en que se produce la condición de fin del
  bucle y deberá utilizarse aquella más apropiada
  al problema particular de que se trate.
• A continuación, veremos las más usuales

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.1 La estructura PARA (for)
• Problema Se desea un programa que muestre en
  pantalla los números pares entre 1 y 99.
• INICIO
• ESCRIBIR 2
• ESCRIBIR 4
• ESCRIBIR 96
• ESCRIBIR 98
• FIN
• Se dijo que la computadora es muy hábil para
  repetir tareas sencillas, como la del problema.
  Cuando se necesita que la computadora repita una
  operación, con una pequeña variación cada vez, se
  deben identificar las condiciones para la
  repetición, y expresar esta variación de una
  forma comprensible para la máquina.

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.1 La estructura PARA (for)
• Problema Se desea un programa que muestre en
  pantalla los números pares entre 1 y 99.
• En este caso, lo que se desea es una secuencia de
  números pares, que van desde 2 hasta 98. Estos
  números pueden expresarse como 2 x k, siendo k un
  entero que varía entre 1 y 98/2 49.
• Cuando se conoce exactamente la cantidad de veces
  que es necesario repetir una instrucción, la
  estructura más apropiada para expresarlo como
  algoritmo es la estructura PARA. En este caso se
  puede escribir
• INICIO
• PARA k DESDE 1 HASTA 49
• ESCRIBIR k 2
• FIN-PARA
• FIN

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.1 La estructura PARA (for)
• Problema Se desea un programa que muestre en
  pantalla los números pares entre 1 y 99.
• En este caso, lo que se desea es una secuencia de
  números pares, que van desde 2 hasta 98. Estos
  números pueden expresarse como 2 x k, siendo k un
  entero que varía entre 1 y 98/2 49.
• Cuando se conoce exactamente la cantidad de veces
  que es necesario repetir una instrucción, la
  estructura más apropiada para expresarlo como
  algoritmo es la estructura PARA. En este caso se
  puede escribir
• INICIO
• PARA k DESDE 1 HASTA 49
• ESCRIBIR k 2
• FIN-PARA
• FIN

Otra opción sería INICIO PARA i DESDE 2 HASTA
98 INCREMENTO 2 ESCRIBIR i FIN-PARA FIN
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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.1 La estructura PARA (for)
• Si ahora se solicita
• Problema Se desea un programa que muestre en
  pantalla los números pares entre 1 y 200.
• la solución mantiene su sencillez de expresión
• INICIO
• PARA N DESDE N HASTA 200 INCREMENTO 2
• ESCRIBIR i
• FIN-PARA
• FIN

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.1 La estructura PARA (for)
• La estructura PARA en forma general es
• PARA variable DESDE inicial HASTA final
  INCREMENTO incremento
• INSTRUCCIÓN
• INSTRUCCIÓN
• FIN-PARA
• Donde
• variable es el nombre de una variable de tipo
  numérico, en particular entero, definida en el
  programa, cuyos valores se irán modificando en
  cada repetición. Es común utilizar como nombre de
  esta variable i, que proviene de la palabra
  índice (index en inglés), y si se utilizan varias
  instrucciones PARA, emplear las letras siguientes
  del abecedario j, k, l.
• inicial es el valor que toma la variable en la
  primera repetición.
• final es el valor que toma la variable en la
  última repetición.
• incremento es el incremento que recibirá la
  variable entre repeticiones, es decir, el valor
  que se le sumará a variable cada vez que se
  termine una repetición y antes de iniciar la
  siguiente. Si se omite, se considera que vale 1.
  También puede tomar valores negativos.

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.2 La estructura MIENTRAS (whiledo) y la
  estructura HASTA (repeatuntil)
• En algunos casos no se conoce de antemano la
  cantidad de veces que será necesario repetir un
  conjunto de instrucciones para solucionar el
  problema, o bien es conveniente que estas
  instrucciones sean repetidas hasta alcanzar una
  determinada condición (llamada condición de
  parada). En estas situaciones se emplean
  estructuras repetitivas más generales que PARA,
  como las estructuras
• MIENTRAS y HASTA.

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.2 La estructura MIENTRAS (whiledo) y la
  estructura HASTA (repeatuntil)
• Problema Se desea un programa que calcule e
  informe el precio de una llamada telefónica, a
  partir del número de minutos ingresado por el
  operador, sabiendo que el precio por minuto es de
  0,23. Esta operación debe repetirse cada vez que
  el operador ingrese una cantidad de minutos mayor
  que 0, y detenerse en caso contrario.
• Como se desconoce la cantidad de veces que se
  repetirá el cálculo del precio, y tampoco puede
  solicitarse al operador que indique este dato al
  inicio del programa, la estructura PARA no es
  apropiada para resolver el problema.
• INICIO
• LEER minutos
• HACER
• precio minutos 0,23
• ESCRIBIR precio
• LEER minutos
• HASTA minutos lt 0
• FIN

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.2 La estructura MIENTRAS (whiledo) y la
  estructura HASTA (repeatuntil)
• Puede cuestionarse que si el operador ingresa un
  número menor que 0 la primera vez, el programa
  mostrará un valor incorrecto y solicitará un
  nuevo dato antes de detenerse.
• Una solución alternativa sería
• INICIO
• LEER minutos
• MIENTRAS minutos gt 0
• precio minutos 0,23
• ESCRIBIR precio
• LEER minutos
• FIN-MIENTRAS
• FIN

En este caso, el operador puede ingresar un
número menor o igual a cero la primera vez que el
programa le solicita un dato, y el programa se
detendrá sin informar un precio erróneo. Es
importante notar que las condiciones de parada
son diferentes. Existen muchas posibilidades para
expresar la solución a este problema
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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• 6.3.2 La estructura MIENTRAS (whiledo) y la
  estructura HASTA (repeatuntil)
• La estructura MIENTRAS tiene la forma
• MIENTRAS condición
• INSTRUCCIÓN
• INSTRUCCIÓN
• FIN-MIENTRAS
• Al ejecutarse se evalúa condición, y en caso de
  resultar verdadera se ejecutan las instrucciones
  del bloque, mientras condición mantenga su valor
  verdadero.
• La estructura HASTA toma la forma
• HACER
• INSTRUCCIÓN
• INSTRUCCIÓN
• HASTA condición
• Se dice que MIENTRAS y HASTA son formas más
  generales de iterar que PARA porque esta última
  se puede expresar utilizando tanto MIENTRAS como
  HASTA.

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Estructuras básicas
6.3 Estructuras de repeticion. Bucles

• Problema Se desea un programa que muestre en
  pantalla los números pares entre 1 y 99.
• que se resolvió utilizando PARA de la siguiente
  manera
• INICIO
• PARA k DESDE 1 HASTA 49
• ESCRIBIR k 2
• FIN-PARA
• FIN
• también puede expresarse utilizando
• MIENTRAS
• INICIO
• k 1
• MIENTRAS k lt 49
• ESCRIBIR k 2
• k k 1
• FIN-MIENTRAS
• FIN

O utilizando HASTA INICIO k 1 HACER ESCRIBIR
k 2 k k 1 HASTA k gt 49 FIN
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Estructuras básicas
6.4 Terminaciones Anormales

• Instrucción INTERRUMPIR (BREAK)
• Esta instrucción se utiliza cuando se desea
  terminar un bucle en un lugar determinado del
  cuerpo del bucle sin esperar a que este termine
  de modo natural por su entrada o su salida. Esta
  instrucción corta el ciclo de ejecución, debe ser
  utilizada con precaución.
• Ejemplo
• LEER número
• HACER
• IF número lt 0 INTERRUMPIR
• suma suma número
• LEER número
• HASTA número gt 100
• La instrucción Interrumpir sale del bucle HACER y
  sigue con la instrucción siguiente a la
  instrucción HASTA.
• La sentencia INTERRUMPIR (BREAK) se utiliza
  frecuentemente junto con una sentencia SI (IF)
  actuando como una condición interna del bucle.

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Estructuras básicas
6.4 Terminaciones Anormales

• Instrucción CONTINUAR (CONTINUE)
• Esta instrucción hace que el flujo de ejecución
  salte el resto de un cuerpo del bucle para
  continuar con el siguiente bucle o iteración.
  Esta característica suele ser útil en algunas
  condiciones.
• Ejemplo
• PARA i DESDE 0 HASTA 20
• SI (i mod 4 0 ) ENTONCES
• CONTINUAR
• FIN-SI
• ESCRIBIR i, ,
• FIN-PARA
• En este ejemplo, si el valor de i es múltiplo de
  4, no escribe ese valor en la salida.
• El resultado de este bucle será 1, 2, 3, 5, 6,
  7, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 19.
• La sentencia CONTINUAR no afecta la cantidad de
  veces que se debe ejecutar el bucle.

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Estructuras básicas
6.5 Diseño de bucles. Bucles Anidados

• En un algoritmo puede existir y es muy frecuente
  que existan 2 o más bucles. Dependiendo de la
  forma en que estén dispuestos, estos pueden ser
  anidados o independientes.
• Decimos que los bucles están anidados cuando
  están dispuestos de forma tal que unos son
  interiores a otros y los bucles serán
  independientes cuando son extremos unos con
  otros.
• Así como se podían anidar estructuras de
  selección, también es posible insertar un bucle
  dentro de otro. Las reglas para construir
  estructuras repetitivas anidadas son iguales en
  ambos casos la estructura interna debe estar
  incluida totalmente dentro de la externa y no
  puede existir solapamiento.

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Estructuras básicas
6.5 Diseño de bucles. Bucles Anidados
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Estructuras básicas
6.5 Diseño de bucles. Bucles Anidados