Programación en general: el mundo de los algoritmos
¿Qué es un Algoritmo?
Un algoritmo es un conjunto de instrucciones estructuradas que tienen como objetivo resolver un problema. Los algoritmos están presentes en nuestra vida cotidiana en multiples campos, desde una receta de cocina que nos indica que ingredientes necesitamos, en que orden y como debemos prepararlos para obtener el plato deseado; pasando por las instrucciones de montage de un LEGO o un mueble de IKEA; una partitura musical que indica que notas tocar para reproducir una determinada pieza o una guía de color que nos dice que tenemos que mezclar azul y amarillo para obtener verde.
Estas instrucciones o algoritmos pueden representarse/implementarse utilizando diferentes lenguajes y estructuras (códigos de representación).
Por ejemplo:
- Mezclando azul y amarillo obtendremos verde. Si a ese verde le añadimos blanco sera verde claro, pero si le añadimos negro sera verde oscuro.
+blanco = verde claro
- Azul + Amarillo = Verde <
+negro = verde oscuro
+ [ ] = [ ]
- [ ] + [ ] = [ ] <
+ [ ] = [ ]
En computación, los programas son algoritmos escritos en un lenguaje especifico y comprensible para la máquina, ya que es la maquina la que tiene que realizar esas acciones.
Al igual que en el ejemplo anterior en el que hemos escrito con tres códigos de representación diferentes el mismo algoritmo que resuelve el problema '¿cómo crear color verde?', en la programación pasa igual y existen múltiples estructuras, lenguajes y entornos que nos permitirán implementar el algoritmo que solucione nuestro problema.
Es muy importante tener siempre en mente que EN PROGRAMACION NO HAY UN SOLO CAMINO CORRECTO :)
Programar es un proceso creativo y constructivo en el que de diferentes formas se pueden obtener resultados equivalentes. Aunque siempre podrá haber diferencias en los costes tanto de tiempo como de memoria.
Existen muchos lenguajes de programación diferentes y aunque unos y otros frecuentemente tienen elementos en común, cada lenguaje se rige por sus reglas específicas. Esto implica que un comando o elemento que funciona en un lenguaje puede no funcionar en otro, o funcionar de otra manera; por lo que tendremos que conocer y tener en cuenta los códigos de representación del lenguaje y el entorno en el que estemos programando.
Ejemplo de cómo imprimir en 4 lenguajes diferentes la misma frase "Hello World":
Figura 1. "Hello World" en cuatro lenguajes diferentes (C, C++, Java, Python)
Ejercicio 1 : Busca 2 ejemplos de algoritmos en tu vida cotidiana y represéntalos con dos códigos diferentes :)
¿Qué es la programación?
La programación informática se refiere al proceso de construcción de estos grupos de instrucciones para que sean procesadas por un ordenador o microcontrolador. La programación se basa en flujos de datos que se almacenan, comprueban y transforman de manera estructurada.
En un sistema computacional vamos a tener elementos de dos tipos: el software que es la parte inmaterial y el hardware que es la parte material.
El software son los componentes lógicos ("Software", 2022), las instrucciones o algoritmos, los programas que serán seguidos por el hardware. El hardware son los componentes físicos que constituyen el ordenador/computadora (disco duro, tarjeta gráfica, pantalla, ratón, altavoz, cámara ...). El software le dice al ordenador lo que tiene que hacer para lograr el resultado deseado. El software es el ADN de la máquina. No obstante, pese a que esta distinción está ampliamente extendida, en realidad no está tan claro dónde debe establecerse la línea que establece la diferencia entre hardware y software.
Lo que sí está claro es que esta combinación de hardware y software constituye el sistema, la infraestructura que permitirá que los datos introducidos en un programa, como por ejemplo Pure Data, a los que se conocen como inputs/inlets/entrada, sean procesados (comprobados, leídos, almacenados, modificados).
El resultado que este programa proporciona se conoce como output/outlet/salida. Esta terminología y estructura (entrada -> proceso -> salida) se aplica también a los procesos internos de los programas, ya que un programa esta constituido por otros programas mas pequeños, multiples procesos conectados e interrelacionados. No(Esto meesta en amarillo porque quieres que lo desarrolle mas? o porque no queda muyclaro? claro eso de que los programas sean más pequeños, igual quitaría eso de 'pequeño'.
Esta idea de entrada y salida de datos nos va a acompañar durante todo el curso, ya que en nuestros proyectos vamos a trabajar con un conjunto de datos de entrada que nos permitirán obtener un resultado o salida. Generalmente todo proceso tiene una entrada de datos (input), acciones que, sobre y con esos datos, ocurren durante el proceso, y una salida de datos(output) que es el resultado del proceso. Programar es la acción de construir esos programas para ordenador (Scratch, 2022).
Para explicar y hacer más comprensible cómo funcionan los algoritmos, suelen emplearse metáforas. Así, es posible establecer similitudes entre algo tan abstracto como es la programación con procesos que nos resultan más familiares. Vamos a tomar como metáfora los sistemas hidrográficos; ríos, arroyos, pozos, lagos, meandros y las infraestructuras que el ser humano introduce en estos sistemas fluviales para modificar el curso y estado del agua: presas, centrales hidroeléctricas, sistemas de canalización para el riego, acueductos o simples marcas en la pared de un canal para medir el nivel del agua y obtener información acerca del crecimiento de los ríos.
Figura 2. Mapa de embalses de la cuenca del Ebro.
Por ejemplo:
En Zaragoza el nivel del agua del rio se mide todos los días (Proceso 1: comparar) y se apunta en una libreta (Proceso 2: almacenar). Este nivel ha de ser siempre superior a 50 (Proceso 3: comparar). Cuando el nivel de agua en Zaragoza desciende por debajo de 50 se avisará al embalse (Proceso 4.1.1: enviar información) para que deje salir más agua (Proceso 4.1.2: cambiar), si el nivel de agua no ha bajado por debajo de 50, no se avisa al embalse y el agua que deja salir este seguirá siendo la misma (Proceso 4.2: no cambiar). Nombre descriptivo de este programa: Comprobación del estado el agua en Zaragoza y Estado del embalse en función de esa comprobación.
El agua de este sistema hidrográfico van a ser los datos. Y las infraestructuras introducidas por el ser humano para controlar estas aguas van a ser los programas que procesaran estos datos. De esta manera iremos encadenando procesos por los que los datos pasan para conseguir nuestro objetivo.
Figura 3. Un gráfico de un lenguaje de programación visual llamado "Bolt" en funcionamiento.
En la Figura 3. podemos ver un ejemplo animado de programación grafica que visualmente se asemeja al mapa de la cuenca hidrográfica del Ebro de la Figura 2. En la Figura 3. vemosVemos cajitas conectadas por unas líneas a través de las cuales unas bolitas se desplazan de una caja a otra. Cada una de las cajitas representa un procesoproceso, y las bolitas son los datos que entran por la parte izquierda de una cajita, son procesados y salen por la parte derecha en dirección a otra cajita. La dirección del desplazamiento de las bolitas indica la dirección de los datos a traves de estos procesos, que en este caso fluyen de izquierda a derecha y es en este orden en el se procesan.
Vemos que la salida de una sola cajita puede estar conectada con las entradas de varias cajitascajitas, ya que el mismo resultado de un proceso puede alimentar varios procesos.procesos (Cajita Time). Y que un proceso puede tener varios datos de entrada diferentes que proceden de diferentes procesos previos (Cajita Select).
Figura 5. Detalle de la figura 3. que muestra que un proceso puede tener varios outlets.
Y aunque en la Figura 3.5. no haya ninguna cajita con masmás de una salidasus conectadasalidas conectadas a otras cajitas, vemos que una cajitacajita, un proceso puede tener varias salidas diferentes salidas,(Cajitas "Expose Color" y cada"Material Set Color"). Cada salida sera el resultado de un proceso distinto llevado a cabo con los mismos datos de entrada.
Recordar que cada lenguaje y entorno tienen sus normas y por lo tanto el ejemplo de la Figura 3 también.
Ejercicio 2: Identifica y etiqueta los diferentes procesos que conforman los algoritmos que has elegido para el ejercicio 1. Por etiqueta nos referimos a que clasifiques estos procesos como en el ejemplo anterior utilizando categorías como comparar, almacenar o cualquier otra que se te ocurra.
Explicar imagen superior
explicar diferencia entre datos e información.
Diferencia entre datos e información
Un dato
Datos, tipos de datos
La información son datos en un contexto
Ejercicio 3: Identifica y separa los datos de la informacion que has incluido en los algoritmos que has elegido para el ejercicio 1.
Figuras:
Figura 1: Tomada de "Hello World in Python | Python Program to Print Hello World" por FACE prep https://dev.faceprep.in/python/hello-world-in-python/
Figura 2: Tomada de "Mapas Temáticos" por Confederación Hidrográfica del Ebro https://www.chebro.es/ca/mapas-tematicos
Figura 3: Tomada de "Visualize that! Behind the scenes with Bolt for Visual Scripting" por Unity bloghttps://blog.unity.com/games/visualize-that-behind-the-scenes-with-bolt-for-visual-scripting
Figura 4: Tomada y recortada de "Visualize that! Behind the scenes with Bolt for Visual Scripting" por Unity bloghttps://blog.unity.com/games/visualize-that-behind-the-scenes-with-bolt-for-visual-scripting
Figura 5: Tomada y recortada de "Visualize that! Behind the scenes with Bolt for Visual Scripting" por Unity bloghttps://blog.unity.com/games/visualize-that-behind-the-scenes-with-bolt-for-visual-scripting
Referencias:
Pure Data (2022). Pure Data home. [Website/Pagina web] Pure Data. Consultado el 16 Agosto 2022 de http://puredata.info/
Scratch (n.d). Programming. Scratch wiki. Retrieved August 17, 2022 https://en.scratch-wiki.info/wiki/Programming
Software. (2022, August 15). In Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Software