Programación en general: el mundo de los algoritmos

¿Qué¿Qué es un Algoritmo? 

Un algoritmo es un conjunto de instrucciones estructuradas que tienen como objetivo resolver un problema. Los algoritmos estáestán 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 guíguía 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 (cócódigos de representaciórepresentación).

Por ejemplo:

- Mezclando azul y amarillo obtendremos verde. Si a ese verde le añañadimos blanco sera verde claro, pero si le añañadimos negro sera verde oscuro.

                                                 +blanco = verde claro

- Azul + Amarillo = Verde  <

                                                 +negro = verde oscuro

                                + [  ] = [  ] 

- [  ] + [  ] = [  ]  <

                                + [  ] = [  ] 

En computaciócomputación, los programas son algoritmos escritos en un lenguaje especifico y comprensible para la mámáquina, 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 cócódigos de representaciórepresentación diferentes el algoritmo que resuelve el problema '¿có¿cómo crear color verde?', en la programacióprogramación pasa igual, y existen múmúltiples estructuras, lenguajes y entornos, que nos permitirápermitirán implementar el algoritmo que solucione nuestro problema.

Es muy importante tener siempre en mente que EN PROGRAMACIÓPROGRAMACIÓN 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 podrápodrá haber diferencias en los costes, tanto de tiempo como de memoria.

Existen muchos lenguajes de programacióprogramación diferentes y aunque unos y otros frecuentemente tienen elementos en comúcomún, cada lenguaje se rige por sus reglas especíespecíficas. 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, en cada caso, los cócódigos de representaciórepresentación del lenguaje y el entorno en el que estemos programando. 

Ejemplo de cócómo 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 represérepreséntalos con dos cócódigos diferentes.

¿Qué¿Qué es la programacióprogramación?

La programacióprogramación informáinformática, se refiere al proceso de construccióconstrucción de estos grupos de instrucciones, para que sean procesadas por un ordenador o microcontrolador. La programacióprogramación, 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 lólógicos ("Software", 2022), las instrucciones o algoritmos, es decir, los programas que seráserán seguidos por el hardware. El hardware, son los componentes fífísicos que constituyen el ordenador/computadora (disco duro, tarjeta grágráfica, pantalla, ratóratón, altavoz, cácámara ...). El software, le dice al ordenador lo que tiene que hacer, para lograr el resultado deseado. El software es el ADN de la mámáquina. No obstante, pese a que esta distinciódistinción estáestá ampliamente extendida, en realidad, no estáestá tan claro dódónde debe situarse la lílínea que establece la diferencia entre hardware y software.

Lo que sísí estáestá claro es que esta combinaciócombinación de hardware y software constituye el sistema, es decir, la infraestructura que permitirápermitirá que los datos introducidos en un programa, a los que se conocen como inputs/inlets/entrada, sean procesados, es decir, que sean comprobados, leíleídos, almacenados, modificados.

El resultado que este programa proporciona se conoce como output/outlet/salida. Esta terminologíterminología y estructura (entrada -> proceso -> salida), se aplica tambiétambién, a los procesos internos de los programas, ya que, un programa estáestá constituido por otros programas, que son, multiples procesos conectados e interrelacionados. 
Esta idea de entrada y salida de datos, nos va a acompañacompañar durante todo el curso, ya que, en nuestros proyectos vamos a trabajar con un conjunto de datos de entrada, que nos permitirápermitirán obtener un resultado o salida. Generalmente, todo proceso tiene una entrada de datos (input), un procesamiento, durante el cual se realizan acciones con esos datos, y una salida de datos(output) que es el resultado del proceso. Programar es la accióacción de construir esos programas para ordenador (Scratch, 2022). 

Para explicar y hacer mámás comprensible cócómo funcionan los algoritmos, suelen emplearse metámetáforas. AsíAsí, es posible establecer similitudes entre algo tan abstracto, como es la programacióprogramación, con procesos que nos resultan mámás familiares. Vamos a tomar como metámetáfora los sistemas hidrográhidrográficos: ríríos, 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 hidroeléhidroeléctricas, sistemas de canalizaciócanalización para el riego, acueductos o simples marcas en la pared de un canal, para medir el nivel del agua y obtener informacióinformación acerca del crecimiento de los ríríos. 

Figura 2. Mapa de embalses de la cuenca del Ebro.

Por ejemplo:

En Zaragoza el nivel del agua del rio se mide una vez (Proceso 0: contar)comparar) una vez todos los dídías (Proceso 1: comparar)contar) 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 avisaráavisará al embalse (Proceso 4.1.1: enviar informacióinformación) para que deje salir mámás agua (Proceso 4.1.2: cambiar), si el nivel de agua no ha bajado por debajo de 50, no se avisara al embalse y el agua que deja salir este, seguiráseguirá siendo la misma (Proceso 4.2: no cambiar). Nombre descriptivo de este programa: ComprobacióComprobación del estado del agua en Zaragoza, y estado del embalse en funciófunción de esa comprobaciócomprobación.

El agua de este sistema hidrográhidrográfico va 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. 

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, en funciófunción del tipo de accióacción que se realiza en cada proceso, utilizando categorícategorías como comparar, almacenar o cualquier otra que se te ocurra. 

Figura 3. Un grágráfico de un lenguaje de programacióprogramación visual llamado "Bolt" en funcionamiento.

En la Figura 3. podemos ver un ejemplo animado de programacióprogramación grágráfica, que visualmente, se asemeja al mapa de la cuenca hidrográhidrográfica del Ebro de la Figura 2. Vemos cajitas conectadas por unas lílíneas, a travétravés de las cuales, unas bolitas se desplazan de una caja a otra. Cada una de las cajitas representa un proceso, y las bolitas son los datos que entran por la parte izquierda de una cajita, en la cajita son procesados, y salen por la parte derecha en direcciódirección a otra cajita. La direcciódirección del desplazamiento de las bolitas, indica la direcciódirección de los datos a travétravés de estos procesos, que en este caso fluyen de izquierda a derecha, y es en este orden en el que se procesan.

Figura 4. Detalle de la figura 3. que muestra un mismo outlet puede alimentar los inlets de varios procesos (el mismo outlet de Time hace de input para Select, Add y Add) y un proceso puede tener varios inlets (Select tiene 3 inlets).

VemosEn la Figura 4, vemos que la salida de una sola cajita, puede estar conectada con las entradas de varias cajitas, ya que, el mismo resultado de un proceso puede alimentar varios 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 5, no haya ninguna cajita con mámás de una de sus salidas conectadas a otras cajitas, vemos que una cajita o un proceso,proceso puedenpuede tener varias salidas diferentes (Cajitas "Expose Color" y "Material Set Color"). Cada salida,salida seranos proporcionara distintos datos, que serán el resultado de un procesosubproceso distinto,especifico llevado a cabo con los mismos datos de entrada. Por ejemplo la Cajita "Expose Color" toma como entrada un color y devuelve como salidas la cantidad de rojo (R), la cantidad de verde (G) y la cantidad de azul (B) que componen ese color.

Recordar, que cada lenguaje y entorno, tienen sus normas y por lo tanto el ejemplo de las Figuras 3, 4 y 5 tambiétambién.

Diferencia entre datos e informacióinformación

Un dato es una representaciórepresentación simbósimbólica (numénumérica, alfabéalfabética, algoríalgorítmica, espacial, etc.) de un atributo o variable cuantitativa o cualitativa ("Dato", 2022), o sea: la descripciódescripción codificada de un hecho empíempírico, un suceso, una entidad (Equipo editorial, EtecéEtecé, 2021). 

Para que los datos tengan sentido para nosotros, han de ser puestos en contexto, por si solos no significan nada.

Ejemplo de datos:

(19,25), (2022), (54.3, 56.2, 54.1, 49.6, 52.9, 53.2, 52.6), (L, M, X, J, V, S, D), (septiembre)

(20,26), (2021), (56.1, 58.3, 59.2, 55.8, 54.7, 54.6, 55.5), (L, M, X, J, V, S, D), (septiembre) 

Arriba vemos varias listas de núnúmeros y caracteres, son un conjunto de datos, pero somos incapaces de saber quéqué representan.

Poner estos datos en contexto con otros datos: relacionarlos, compararlos, en definitiva, procesarlos; nos permite entender, que relaciórelación existe entre los datos y los hechos, sucesos o entidades que representan. Al resultado comprensible del procesamiento y contextualizaciócontextualización de datos es a lo que llamamos informacióinformación.

Ejemplo de informacióinformación:

Nivel del agua del rírío Ebro en Zaragoza en la semana del 19 al 25 de septiembre de 2022 fue: lunes 19: 54.3 cm; martes 20: 56.2 cm; miémiércoles 21: 54.1 cm; jueves 22: 49.6 cm; viernes 23: 52.9 cm; sásábado 24: 53.2 cm; domingo 25: 52.6 cm

Nivel del agua del rírío Ebro en Zaragoza en la semana del 20 al 26 de septiembre de 2021 fue: lunes 20: 56.1 cm; martes 21: 58.3 cm; miémiércoles 22: 59.2 cm; jueves 23: 55.8 cm; viernes 24: 54.7 cm; sásábado 25: 54.6 dm; domingo 26: 55.5 cm 

Tipos de datos

NuméNumérico

Entero: Tipo de dato formado por una variable numénumérica que no cuenta con parte decimal ("Dato", 2020). En programacióprogramación, vamos a conocer este tipo de dato como int (integer) 

Ejemplo int: dia del mes = 22

Real: Tipo de dato formado por una variable numénumérica que puede contar con parte decimal ("Dato", 2020). En programacióprogramación, vamos a conocer este tipo de dato como float 

Ejemplo float: altura del agua = 49.6

Una variable de tipo float, siempre va a poder representar núnúmeros enteros y decimales, sin embargo, una variable de tipo int, solo podrápodrá representar núnúmeros enteros.

Texto

Caracter: Tipo de dato formado por una unidad o sísímbolo que puede ser una letra, un núnúmero, una mayúmayúscula o un signo de puntuaciópuntuación. En programacióprogramación, vamos a conocer este tipo de dato como char (character).

Ejemplo char:  dia de la semana = J

Cadena: Tipo de dato formado por un conjunto de caracteres dispuestos de forma consecutiva que se representa entre comillas. En programacióprogramación, vamos a conocer este tipo de dato como string.

Ejemplo string:  nombre del mes del añaño = "septiembre"

Una variable de tipo texto, tanto carácarácter como cadena, tambiétambién puede representar núnúmeros enteros y decimales, sin embargo estos seráserán entendidos por el programa como datos textuales, no como datos numénuméricos.

LóLógico

Boolean: Tipo de dato que puede representar dos valores: verdadero o falso. 

Ejemplo boolean:  El jueves 22 de 2022 el nivel del agua del rio Ebro en Zaragoza supera los 50 cm = Falso

Ejercicio 3: Identifica y separa los datos de la informacióinformación que has incluido en los algoritmos que has elegido para el ejercicio 1. Una vez tengas los datos separados, indica que tipo de datos son en tu algoritmo.

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 TemáTemáticos" por ConfederacióConfederación HidrográHidrográfica 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:

Dato. (2020, octubre 1). Equipo editorial, EtecéEtecé (Ed.),  En Enciclopedia Concepto. Consultado el 19 septiembre 2022 en https://concepto.de/dato/ 

Dato. (2022, Septienbre 2) En Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Dato 

Dato en informáinformática. (2021, agosto 5). Equipo editorial, EtecéEtecé (Ed.), En Enciclopedia Concepto. Consultado el 19 septiembre 2022 en https://concepto.de/dato-en-informatica/ 

Pure Data (2022). Pure Data home. [Website/Pagina web] Pure Data. Consultado el 16 Agosto 2022 en http://puredata.info/

Scratch (n.d). Programming. Scratch wiki. Retrieved August 17, 2022 https://en.scratch-wiki.info/wiki/Programming 

Software. (2022, Agosto 15). In Wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Software