Introducci ́on Astronometr ́ıa 2011

Introducci ́on

Astronometr ́ıa 2011

Nociones de Programaci ́on

En esta materia usaremos la computadora como herramienta para resolver ciertos problemas de manera eficiente y r ́apida. Las computadoras son aparatos electro ́nicos que pueden ser programados para ejecutar algoritmos a gran velocidad, y tantas veces como se quiera. Los algoritmos son secuencias ordenadas de pasos lo ́gicos con los cuales es posible obtener ciertos resultados o estados finales, a partir de un conjunto de datos o estados iniciales. N ́otese que los algoritmos aparecen muy frecuentemente en la vida cotidiana: una receta de cocina, el procedimiento para tomar un colectivo, o el procedimiento para atarse los cordones de las zapatillas son todos algoritmos, conjuntos de acciones secuenciales con un orden lo ́gico que deben ser ejecutadas para obtener algu ́n resultado.

Para plantear un algoritmo que funcione bien y sea eficiente, hay que conocer en detalle todas las car- acter ́ısticas del problema y todos los casos posibles que puedan presentarse. Para ejecutar un algoritmo, no es necesario conocer la naturaleza del problema que se est ́a resolviendo, sino simplemente limitarse a seguir adecuadamente las instrucciones. Para conducir un veh ́ıculo, por ejemplo, no hace falta conocer el funcionamiento del motor ni los detalles mec ́anicos, basta con ejecutar ciertas reglas de manera adecuada (para doblar hacia la derecha hay que girar el volante en sentido horario, etc. . . ). Sin embargo, la construc- cio ́n de un veh ́ıculo supone resolver muchos problemas, empezando por el de obtener energ ́ıa mec ́anica (que se traduce en movimiento) a partir de una fuente de energ ́ıa qu ́ımica. Algunas m ́aquinas son capaces de ejecutar algoritmos, con la ventaja de que pueden hacerlo mucho m ́as r ́apido que el hombre. Para escribir un algoritmo y transmitirlo al ejecutor, hace falta un lenguaje (por ejemplo, castellano, ingl ́es, un planito, un esquema, etc ...). Las computadoras necesitan lenguajes especiales, que se usan para programar a la m ́aquina, por medio de un algoritmo, para que realize determinada tarea. E ́stos lenguajes se llaman lenguajes de programaci ́on, que incluyen un conjunto de reglas para codificar instrucciones en una com- putadora. Cuando un algoritmo se escribe en algu ́n lenguaje de programaci ́on para que sea ejecutado por una computadora, se lo llama programa.

Hay una gran variedad de lenguajes de programaci ́on, que se pueden clasificar en lenguajes de bajo o de alto nivel. Los lenguajes de bajo nivel implican conocer exactamente la arquitectura del procesador y administrar directamente los contenidos de la memoria. Los de alto nivel se pueden usar m ́as f ́acilmente ya que incluyen una serie de utilidades que se pueden aplicar sin necesidad de conocer el hardware. Permiten adem ́as un alto grado de portabilidad, es decir, producen programas que pueden ejecutarse en distintas m ́aquinas que funcionan bajo distintas plataformas, y producen los mismos resultados, gracias a la independencia entre ́estos lenguajes y el hardware. Por ejemplo, un lenguaje de alto nivel permite calcular el coseno de 2 radianes y asignarlo a la variable y escribiendo algo parecido a: y=cos(2), mientras que en un lenguaje de bajo nivel, hay que arregl ́arselas para calcular el resultado de cos(2) manejando el contenido de las casillas de la memoria almacenado en formato binario. Ejemplos de lenguajes de alto nivel son BASIC, PASCAL, C++ y FORTRAN.

Para que una computadora pueda ser utilizada para resolver un problema, hay que proceder como sigue:

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Nociones de programacio ́n

1. Entender el problema.

2. Plantear un algoritmo.

3. Escribir un programa.

4. Cargar el programa en la computadora. 5. Ejecutar el programa.

6. Corroborar el buen funcionamiento del programa (debuging)

Todos estos pasos son importantes, si se escribe el programa salteando las partes 1 y 2, es muy probable que aparezcan problemas en algu ́n momento. Para plantear el algoritmo hay varios m ́etodos, por ejemplo los diagramas de flujo y el pseudoc ́odigo, que veremos m ́as adelante. A la hora de hacerlo, hay que tener en cuenta todas las posibles situaciones que puedan aparecer y que puedan dar lugar a problemas. El ultimo punto puede ser el m ́as dif ́ıcil si no se trabaja con cuidado desde el principio. Si el programa no compila correctamente, debe revisarse el paso 3 y corregir los problemas de sintaxis. Si compila pero no se ejecuta correctamente o no da los resultados esperados, se debe volver al paso 2, o au ́n, al principio.

⊲ e.g./ Para resolver una ecuaci ́on de segundo grado de la forma: a · x2 + b · x + c = 0

primero hay determinar si tiene solucio ́n y c ́omo se llega a la misma. Sabemos que se puede

utilizar la siguiente f ́ormula:

x ± = − b ± √2 b 2 − 4 · a · c 2·a

entonces, para resolver una ecuaci ́on de este tipo con un programa, bastar ́ıa con ensen ̃arle a la computadora a realizar ese c ́alculo, ingresar los valores a,b,c y mostrar el resultado. Pero ciertas combinaciones de los valores de a, b y c pueden dar lugar a problemas. Por ejemplo, si a = 0, la m ́aquina no sabr ́a c ́omo hacer una divisi ́on por cero, y el programa no podr ́a llegar al resultado. Asi mismo, si el discriminante de la ra ́ız es negativo, habr ́a que ensen ̃arle a la m ́aquina a resolverlo.

Una vez que se tiene pleno conocimiento del problema que se quiere resolver, el algoritmo debe ser disen ̃ado de tal forma que contemple todas las posibles fuentes de error. Para planear los pasos lo ́gicos que hay que seguir en la resolucio ́n del problema, se pueden utilizar, por ejemplo, pseudoc ́odigos o diagramas de flujo.

Para escribir un programa, hay que utilizar una sitaxis determinada que depende

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