Fundamentos DE Programacion Estructurada PDF

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FUNDAMENTOS DE PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA – LENGUAJE C La programación estructurada tiene sus principios en el año de 1995, pero fue hasta 1996 un lenguaje de programación utilizado como base para la mayoría de las plataformas de desarrollo. La Programación Estructurada consiste en la formación básica de texto de programación que al ser leído puede explicar el funcionamiento de un programa.

METODOLOGÍA DE LA PROGRAMACIÓN Y DESARROLLO DE SOFTWARE Para comprender mejor este tema hay que decir que la metodología es un estudio o elección de un método adecuadamente aplicable a un determinado objeto, empleando los pasos para resolver un determinado problema, pero utilizando elementos de la programación. Para resolver un problema con una computadora se debe de hacer un programa que cumpla con los siguientes pasos: 1. 2. 3. 4.

Análisis del problema. Diseño de algoritmo. Conversión del algoritmo en un programa. Validación del problema.

FASES EN LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS Para poder llevar a cabo la resolución de problemas en una computadora, debemos de realizar un programa y ejecutarlo en esta. Considerando una serie de pasos, los cuales deben de seguir los programadores. Los pasos para llevar a cabo la resolución de un problema en una computadora son:        

Análisis del problema. Diseño de algoritmo. Codificación. Compilación y ejecución. Verificación. Depuración. Mantenimiento. Documentación.

Al realizar las dos primeras fases obtenemos un algoritmo, el cual es implementado en un código escrito en un lenguaje de programación. En la fase de compilación y ejecución traduce y ejecuta el programa, en las fases de verificación y depuración se buscan y eliminan los errores y posibles fallas de las anteriores etapas. Una vez echo esto se debe de realizar la documentación del programa.

ANÁLISIS DEL PROBLEMA En esta fase se requiere una clara definición, en donde se contemple que es lo que debe de realizar, así como la solución esperada. Considerando que la solución es buscada por computadora, se requieren de especificaciones de entrada y de salida.

DISEÑO DEL ALGORITMO Un algoritmo debe de ser preciso, definido y finito, pero para poder comprender mejor esto definiremos cada uno de ellos. Preciso: Indicar el orden de trabajo en cada paso. Definido: Al ser realizado en más de una ocasión, te otorga los mismos resultados. Finito: Posee un número determinado de pasos.

Los pasos para la resolución de un problema son: 1. Diseño del Algoritmo que describe la secuencia ordenada de pasos, conduciéndonos a la solución de un problema determinado. 2. Expresar el Algoritmo como un programa en un lenguaje determinado. 3. Ejecutar y validar el programa con la computadora. La definición de un algoritmo debe de estar definida en tres pasos: ENTRADA – PREOCESO – SALIDA

HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN Las herramientas de programación que podemos usar para diseñar el algoritmo son los pseudocódigos y los diagramas de flujo. Para poder comprender mejor estas herramientas, definiremos detalladamente a cada una de estas. Pseudocódigo: Herramienta de programación en la que las instrucciones se escribe en palabras similares al inglés o el español, para facilitar la escritura y lectura de los programas. Diagramas de flujo: Es una representación gráfica de un algoritmo. Los símbolos usados han sido normalizados por la ANSI, y los más frecuentes son:

CODIFICACIÓN DE UN PROGRAMA Escritura en un lenguaje de programación capaz de representar el algoritmo desarrollado. Considerando que el diseño de un algoritmo es independiente del lenguaje de programación, el código puede ser escrito con la misma facilidad en un lenguaje o en otro.

COMPILACIÓN Y EJECUCIÓN DE UN PROGRAMA Una vez convertido el algoritmo en el programa, es necesario introducirlo en la memoria con apoyo del teclado, para almacenarlo en un disco. Este proceso es ejecutado con apoyo de un programa editor, una vez que tengamos el programa fuente como un archivo del ordenador, lo ejecutamos, si este presenta errores, entonces se modifica con el apoyo del programa editor, hasta que este programa funcione sin errores, una vez que el programa funcione sin errores, se procede a instruir el Sistema Operativo para que este cargue y ejecute el proceso como un programa ejecutable.

VERIFICACIÓN Y DEPURACIÓN DE UN PROGRAMA Al verificar o compilar un programa, realizamos un test de prueba en donde comprobamos que el programa no tenga errores. Cuando ejecutamos un programa, se pueden producir tres tipos de errores, como son: 1. Errores de compilación: Producidos por hacer el uso incorrecto de las reglas del lenguaje de programación y suelen ser errores de sintaxis. 2. Errores de ejecución: Errores producidos por instrucciones que la computadora puede comprender, pero no ejecutar. Al tener estos casos se obtiene un mensaje de error y hacer la detención del programa. 3. Errores lógicos: Se producen en la lógica del programa y la fuente del error suele ser el diseño del algoritmo. Estos errores no son muy sencillos de detectar, la única forma de detectarlos es por errores en resultados, o procedimientos.

DOCUMENTACIÓN Y MANTENIMIENTO La documentación de un problema es realizada con los pasos requeridos para dar solución a este problema. La documentación puede ser interna o externa, mientras que la documentación interna es contenida en líneas de comentarios, la documentación externa incluye análisis, diagramas de flujo y/o pseudocódigos, manuales de usuario. Documentación interna: Se encuentra incluida dentro del código del programa fuente mediante comentarios que ayudan a entender el código. El programa no los necesita y la computadora los ignora, la función de estos comentarios es la de ayudar a comprender mejor la estructura del código. La documentación es muy necesaria para mantenimiento futuro o cambios en este.

PROGRAMACIÓN MODULAR La programación modular es uno de los métodos mas flexibles y potentes capaces de mejorar la productividad de un programa. En programación modular se tienen diversos módulos o mejor dicho partes independientes, en donde cada una ejecuta una actividad única, siendo codificada de forma independiente a otros módulos. Los módulos presentes tienen un programa principal que controla todo lo que sucede, transfiriendo el control a submódulos, que se encargan de ejecutar sus funciones, para devolver posteriormente el control al modulo principal.

Los módulos son independientes, evitando que estos tengan acceso a otros módulos, con excepción del que sea llamado. Al ser independientes, estos pueden ser trabajados en diferentes partes del mismo programa. Lo cual reduce los tiempos de diseño del algoritmo.

PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA La programación estructurada es capaz de escribir un programa a través de las siguientes reglas: -

El programa tiene un diseño modular. Los módulos son hechos de forma descendente. Cada uno de los módulos es codificado de forma básica: secuencia, selección y repetición.

En la programación estructurada se incorporan un conjunto de técnicas, como lo son: -

Recursos abstractos. Diseño descendente. Estructuras básicas.

Datos locales y datos globales: En un programa procedimental existen dos tipos de datos; como lo son los datos locales, que se encuentran ocultos en el interior de la función y solo son usados por esta. Mientras que con los datos globales podemos acceder desde cualquier función del programa. En donde dos o más funciones pueden acceder a los mismos datos, siempre que estos sean globales

RECURSOS ABSTRACTOS Estos recursos son usados por la programación estructurada, en lugar de los recursos concretos, los cuales son usados por los lenguajes de programación. Descomponer un programa en termino de recursos abstractos, es descomponer una acción compleja en términos de acciones más sencillas, las cuales pueden ser ejecutadas con más facilidad.

DISEÑO DESCENDENTE (TOP – DOWN) El diseño descendente es un proceso por el cual un problema se descompone en una serie de niveles o pasos en sucesión. Aquí se busca descomponer el problema en etapas o estructuras jerárquicas, en donde cada estructura puede ser considerada desde dos puntos de vista, en un: ¿Qué hace? y ¿Cómo lo hace?

ESTRUCTURAS DE CONTROL Una estructura de control es un método de especificar el orden en el que las instrucciones de un algoritmo serán ejecutadas. Las tres estructuras de control básico son: -

Secuencia. Selección. Repetición.

En la programación estructurada se hacen los programas más fáciles de escribir, verificar, leer y mantener; utilizando un numero limitado de estructuras para simplificar y minimizar la complejidad de las tareas.

TEOREMA DE LA PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA: ESTRUCTURAS BÁSICAS En mayo de 1966, se demuestra que un programa propio puede ser escrito usando solo tres tipos de estructuras de control, como lo son: secuenciales, selectivas y repetitivas.

Un programa se define como propio si cumple las siguientes características: -

Posee un solo punto de entrada y uno de salida para control del programa. Existen caminos desde la entrada hasta la salida que son seguidos y pasan por todas las partes del programa. Todas las instrucciones son ejecutables y no hay bucles infinitos.

EL CICLO DE VIDA DEL SOFTWARE Hay dos niveles existentes en la construcción de programas: los que son relativos a pequeños programas y aquellos que se refieren a sistemas de desarrollo de programas grandes. El ciclo de vida de Software y la disposición típica de sus diferentes etapas en le sistema conocido como ciclo de vida en cascada, en donde la salida de cada etapa es la entrada de la siguiente etapa.

ANÁLISIS Una de las primeras etapas en la generación de un sistema de un software es la de decidir que es lo que debe o no debe de hacer el sistema. A esta etapa también se le conoce como análisis de requisitos o especificaciones, por lo que se suele dividir a esta etapa en dos, como lo son: -

Análisis y definición del problema. Especificación de requisitos.

Para poder dar solución a un problema se debe de definir bien la dificultad a la que se esta tratando, ya que en muchas ocasiones la información recibida es imprecisa, para poder dar esclarecimiento a esta etapa es recomendable responder ciertas preguntas, tales como:      

¿Cuáles son los datos de entrada? ¿Qué datos son válidos y que datos no lo son? ¿Quién dará uso del sistema? ¿Qué interfaces de usuarios serán usadas? ¿Qué hipótesis son posibles? Etc…

DISEÑO Un sistema nos indica lo que el sistema debe de hacer, y es por ello que en la etapa de diseño del sistema se nos indica que es lo que debe de hacer este. Para poder definir bien el diseño de un programa es necesario determinar si se pueden utilizar programas o subprogramas que ya existen o si es necesario construirlos. El proyecto se debe de dividir en módulos que usan el diseño descendente. En este punto, es importante especificar el flujo de datos entre módulos. Un medio para poder realizar las especificaciones es la de escribir una precondición y una postcondición.

IMPLEMENTACIÓN (CODIFICACIÓN) En esta etapa se traducen los algoritmos del diseño, en un programa escrito en uno de los lenguajes de programación. La codificación es relativamente fácil, ya que encontrar un error en un procedimiento pequeño es sencillo, pero hacer esto en uno de gran tamaño es algo realmente imposible.

PRUEBAS E INTEGRACIÓN La etapa de pruebas sirve para demostrar que el programa es funcional, ciertamente las pruebas no son fáciles, ya que estas nos muestran la presencia de errores, los cuales no pueden estar ausentes, si al correr la prueba no se encuentran errores, en otras circunstancias se pueden presentar estas.

VERIFICACIÓN La verificación es un segundo método para demostrar la corrección o exactitud de un programa, en el cual se hace la construcción de pruebas para ayudar a determinar si los programas hacen lo que se debe de hacer. La verificación funciona principalmente en programas pequeños, pero resulta ser muy compleja al ser usada en programas grandes.

MANTENIMIENTO Cuando el software es distribuido entre todos los posibles usuarios, y es instalado en las computadoras, también se requiere que el programa funcione por lo cual este debe de ser mantenido y actualizado

ESTRUCTURA GENERAL DE UN PROGRAMA EN C. Un programa en C se encuentra compuesto por una o más funciones. Y una de las funciones que debe contener obligatoriamente es la de main. Un programa en C contiene a una serie de directivas, las cuales permiten incluir en el mismo archivo de cabecera que también contendrá datos predefinidos dentro de ellas. Para ser más claro hay que decir que un programa en C puede incluir: -

Directivas de procesador. Declaraciones globales. Función de main. Funciones definidas por el usuario. Comentarios del programa.

Funciones de entrada y salida (Printf () / Scanf ()) Los programas requieren datos de entrada y datos de salida. En la biblioteca de C se nos proporcionan las facilidades para mostrar estos datos, los datos de salida se encuentran normalmente en la pantalla, mientras que los datos de entrada son captados por el teclado. La forma de cumplir con estos datos en C, a través de las funciones de Printf y Scanf, mientras que Printf lee los datos y los muestra en la pantalla, con Scanf podemos hacer el ingreso de esos datos.

LOS DATOS EN C: VARIABLES Los datos que podemos manejar en C son cinco datos de tipo básico.

Las variables que se usan para almacenar los datos de forma interna, en la memoria de trabajo, durante la ejecución de un programa deben de ser los siguientes: -

Primer carácter debe de ser una letra. No se pueden dejar espacios en blanco, pero si el signo de guion bajo o subrayado. Sólo se permiten los primeros 8 caracteres. Se deben de diferenciar Mayúsculas y minúsculas. No se pueden usar palabras abreviadas.

OPERADORES ARITMETICOS Los Operadores Aritméticos se usan para realizar cálculos y operaciones con números reales, así como con los punteros. Permitiendo hacer cualquier operación aritmética que se desee.

USO DE PARÉNTESIS (), CORCHETES [], Y LLAVES {} En C solo se utilizan los paréntesis para efectuar operaciones matemáticas. En el caso de los paréntesis se pueden agrupar números o variables, así como ambos....