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Subalgoritmos
Los subalgoritmos son unidades de programa o módulos que están diseñados para ejecutar alguna tarea específica. Estos subalgoritmos, en forma de funciones y procedimientos, se escriben una sola vez, pero pueden ser referenciados en diferentes puntos de un programa, de modo que se evita la duplicación innecesaria de código.
Se llama subalgoritmo a cada una de las partes de un algoritmo más general que resuelve cada una de las tareas particulares necesarias para que dicho algoritmo general alcance el objetivo para el que fue diseñado, es decir resolver un problema concreto. Este concepto está vinculado al diseño estructurado de algoritmos, en el cual un problema se divide en partes que posteriormente son resueltas por un módulo. Cada módulo coincidirá con un subalgoritmo.
Refinamiento sucesivo o modularización:
Para resolver un problema es útil dividirlo en problemas más pequeños, llamados subproblemas. Estos problemas pueden a su vez dividirse repetidamente en problemas más pequeños hasta que los problemas sean de fácil solución.
Modulo, subprograma o subproblema:
es deseable que sea independiente de los demás. El problema original se resuelve con un programa principal (main), y los subproblemas (módulos) mediante subprogramas: procedimientos y funciones.
Diseño MODULAR / descendente:
Los módulos se diseñan con subprogramas, que a su vez se clasifican en procedimientos y funciones. Los procedimientos y funciones son unidades de programas diseñados para ejecutar una tarea específica. Cuando se debe trabajar con un problema de mayor complejidad, una de las técnicas que facilitan el diseño del algoritmo de resolución es la de dividir el problema en subproblemas más pequeños de menor complejidad.
Al asignar un nombre a esta división o conjunto de acciones, se la puede invocar desde diferentes secciones del algoritmo principal por medio del nombre que lo identifica. Se evita también la repetición de código, ya que cada vez que se necesite resolver el mismo subproblema se puede invocar al subalgoritmo sin tener que volver a escribir el mismo procedimiento para obtener la solución. En el cálculo del promedio de tres notas de un alumno y la definición de la condición final de acuerdo con el promedio. Este problema se puede dividir en los siguientes subproblemas:
Subproblema
1: entrada de datos (nota 1, nota 2 y nota 3).Subproblema
2: cálculo del promedio.
3: cálculo de la condición del alumno.
4: salida de resultados.
Los siguientes subalgoritmos resuelven los subproblemas:
Ejercicio 1
procedimiento leer_notaS(entero: n1 por referencia, entero: n2 por referencia, entero: n3 por referencia)
lnicio
escribir("lngrese la nota 1")
leer(n1)
escribir("lngrese la nota 2")
leer(n2)
escribir("lngrese la nota 3")
leer(n3)
fin-procedimiento Ejercicio 2
real funcion calcular_promedio(entero: n1, entero: n2, entero: n3)
var
real: prom
lnicio
prom <-(n1 + n2 +n3) / 3
devolver(prom)
fin-funcion
cadena funcion condicion_alumno(real: prom)
var
cadena: cond
inicio
si prom >=6 entonces
cond <- "Aprobado"
Si-no
cond <- "Desaprobado"
fin -si
devolver(cond)
fin-funcion Ejercicio 3
procedimiento mostrar _ resultados(entero: ni, entero: n2, entero: n3, real: prom, cadena: cond)
inicio
escribir("Las notas del alumno son ", n1, " n2, " n3)
escribir("EI promedio del alumno es ", prom)
escribir("La condición del alumno es ", cond)
fin-procedimiento Ejercicio 4
El algoritmo que resuelve el problema principal mediante llamadas a los subalgoritmos para resolver cada subproblema es el siguiente:
algoritmo promedio_alumno
var
entero: n1, n2, n3
real: prom
cadena: cond
inicio
Escribir("Algoritmo para cálculo de promedio y condición del alumno")
leer_notas(n1, n2, n3)
prom <- calcular _ promedio(n1, n2, n3)
cond <- condicion_alumno(prom)
mostrar _ resultados(n1, n2, n3, prom, cond)
fin Métodos o subalgoritmos
El programa principal invoca a los subprogramas, ejecuta la tarea del subalgoritmo y devuelve el control al programa principal. Un subprograma puede llamar a otros subprogramas. Algunas de las ventajas de la utilización de subalgoritmos son:
Es más fácil y rápido efectuar el cambio en el subalgoritmo, en comparación con si el cambio tuviese que realizarse en el algoritmo principal.
Se pueden construir librerías propias del usuario con los subalgoritmos que se desarrollan.
La verificación del correcto funcionamiento de un algoritmo es más fácil.
Permite probar estos módulos aisladamente antes de integrarlos en el algoritmo principal.
Hace más sencillo trabajar en ambientes colaborativos, donde distintos programadores desarrollan los subalgoritmos y luego se unen en el programa principal.
La invocación de una función puede hacerse en cualquier lugar después del inicio, y puede ir como expresión en una estructura repetitiva como el mientras.
Diseño de un algoritmo que calcula el promedio de notas ingresadas por el usuarios
- Ingresar cantidad de notas
- Utilizar estructura repetitiva «para».
- Realizar cálculo del promedio de la notas ingresadas.
Ámbito de variables
Una variable local es aquella que se define en un subprograma. Estas variables son visibles y existen dentro del subalgoritmo; fuera de ella la variable no existe y no puede ser utilizada. Se puede declarar más de una variable local con el mismo nombre siempre y cuando tengan distinto ámbito, pertenezcan a distintos módulos o subalgoritmos. Los parámetros de una función o procedimiento son variables locales.
variable global: está definida en el algoritmo principal y su ámbito es abierto a todo el programa, incluidos los subalgoritmos. Desde un subalgoritmo se puede utilizar una variable global. No puede existir más de una variable global con el mismo nombre.
Paso de parámetros: Un subalgoritmo puede requerir de información de entrada para poder realizar su tarea, y está la puede obtener por medio de un paso de parámetros. Se define una función que devuelve el cálculo de la hipotenusa de un triángulo rectángulo y, para ello, necesita el valor de los catetos. Esta información la solicita en forma de parámetros en la cabecera del subalgoritmo.
real funcion calcular_hipotenusa(real: cateto1, real: cateto2)
var
real: hipotenusa
inicio
hipotenusa <-raiz( cateto1 * cateto1 + cateto2 * cateto2 )
devolver(hipotenusa)
fin-funcion Cuando un programa invoca un subalgoritmo, le puede enviar información por medio de parámetros. se invoca al subalgoritmo definido anteriormente y se envían los parámetros solicitados, en este caso el valor de los catetos.
algoritmo hipotenusa _ triangulo
var
real: cat_adyacente, cat_opuesto, hipotenusa
inicio
escribir("Cálculo de la hipotenusa de un triángulo rectángulo")
escribir("lngrese el valor del cateto adyacente")
leer(cat_adyacente)
escribir("lngrese el valor del cateto opuesto")
leer(cat_opuesto)
hipotenusa <-calcular_hipotenusa(cat_adyacente, cat_opuesto)
// se llama a la función y se envían los parámetros solicitados
escribir("El valor de la hipotenusa del triángulo rectángulo es ' hipotenusa)
fin Los parámetros definidos en la cabecera del subalgoritmo se denominan parámetros formales, y los parámetros que se envían cuando se invoca al subalgoritmo se denominan parámetros actuales.
Cuando se invoca a un subalgoritmo, los parámetros formales toman el valor de los parámetros actuales. En el ejemplo anterior, en el algoritmo principal, cuando se invoca a la función calcular_hipotenusa, las variables cat_adyacentey cat_opuestoson parámetros actuales. El valor de estos se pasa a los parámetros formales definidos en la cabecera de la función calcular_hipotenusa, en este caso las variables cateto1 y cateto2.
procedimiento modificar _ valor(entero: num)
inicio
Escribir("el valor de num en el subalgoritmo es ", num)
num <-10
Escribir("El valor de num en el subalgoritmo es ' num)
fin-procedimien to
algoritmo paso_por_ valor
var
entero: A
inicio
A <- 2
escribir("El valor de A en el algoritmo principal es", A)
modificar _ valor(A)
escribir("El valor de A en el algoritmo principal es ", A)
fin
Si ejecutamos el algoritmo anterior, se mostrarán en pantalla los siguientes mensajes:
El valor de A en el algoritmo principal es 2
El valor de num en el subalgoritmo es 2
El valor de num en el subalgoritmo es 10
El valor de A en el algoritmo principal es 2
Paso de parámetros por valor:
los parámetros formales de un subalgoritmo reciben el valor de los parámetros actuales. Cualquier modificación sobre los parámetros formales no afecta a los parámetros actuales. Cuando el subalgoritmo finalice, el parámetro actual en la sección del algoritmo que invocó al subprograma tendrá el mismo valor original sin importar lo que se realice en el subprograma.
el algoritmo comienza con la asignación del valor 2 a la variable global A en el algoritmo principal. Luego, se invoca al procedimiento modificar_valor y se envía el valor de la variable A(parámetro actual). Dicho valor es asignado a la variable localnumen el procedimiento modificar_valor(parámetro formal). En este subalgoritmo se modifica a la variable numcon el valor 10, pero esto no impacta a la variable A del algoritmo principal. Cuando finaliza el procedimiento modificar_valory se muestra por pantalla el valor de la variable A, esta sigue teniendo su valor original 2.
por referencia
Cuando se utiliza el paso de parámetros por referencia, los parámetros formales de un subalgoritmo reciben las referencias (dirección de memoria)de los parámetros actuales. Cualquier modificación que se haga sobre estos últimos tendrá impacto sobre las referencias y, sobre los parámetros actuales en el caso de que sean variables, ya que ambos tipos de parámetros (actuales y formales) hacen referencia a la misma dirección de memoria. Cuando finaliza el subalgoritmo, la variable que representa al parámetro actual del algoritmo que invocó el subprograma tendrá el mismo valor que el parámetro formal del subprograma.
Procedimiento modificar_valor(entero: num por referencia) // se agrega la sintaxis "por referencia"
inicio
Escribir("El valor de num en el subalgoritmo es ", num
num <- 10
escribir("El valor de num en el subalgoritmo es " num)
fin-procedimiento
algoritmo paso_por_referencia
var
entero: A
inicio
A<-2
escribir("El valor de A en el algoritmo principal es ",A)
modificar _ valor(A)
escribir("El valor de A en el algoritmo principal es ",A)
fin
Si ejecutamos el algoritmo anterior, se mostrarán en pantalla 10s siguientes mensajes:
El valor de A en el algoritmo principal es 2
El valor de num en el subalgoritmo es 2
El valor de num en el subalgoritmo es 10 y El valor de A en el algoritmo principal es 10el algoritmo comienza con la asignación del valor 2 a la variable global A en el algoritmo principal. Luego, se invoca al procedimiento modificar_valory se envía la referencia en memoria de la variable A(parámetro actual). Dicha referencia es asignada a la variable local numen el procedimiento modificar_valor(parámetro formal).
En este subalgoritmo se modifica a la variable num con el valor 10, y esto tiene impacto en la variable A del algoritmo principal, ya que ambas variables (num y A) hacen referencia a la misma dirección de memoria. Por ello, cuando finaliza el procedimiento modificar_valory se muestra por pantalla el valor de la variable A, esta tiene el valor 10.
Cada lenguaje de programación tiene su propia forma de manejar y definir el paso de parámetros, pudiendo admitir paso por valor o referencia, o ambos. Existen distintas sintaxis para representar el paso de parámetros por valor o referencia.
ÁMBITO: VARIABLES LOCALES Y GLOBALES
variables locales: Están declaradas dentro del algoritmo o subalgoritmo, y son propias al ámbito de la declaración, en el sentido que cada una es distinta de otra variable declarada con el mismo nombre en cualquier parte del algoritmo principal u otros subalgoritmos.
variables globales: son aquellas que están declaradas en el algoritmo o subalgoritmo y son accesibles para los subalgoritmos que de él dependen.
La ventaja principal de utilizar variables locales reside en el hecho de que permite independizar al subalgoritmo del algoritmo principal, la comunicación entre el subalgoritmo y el algoritmo principal se realiza a través de la lista de parámetros.
La utilización efectiva del subalgoritmo sólo requiere que el programador conozca el orden y el significado de cada parámetro a fin de construir la lista de parámetros actuales cuando se hace uso del subalgoritmo (función o procedimiento).
Las variables globales tienen la ventaja de compartir la información de diferentes subalgoritmos sin ninguna mención en la lista de parámetros del subalgoritmo.
A la variable GLOBAL A se puede acceder desde el algoritmo y desde la función. Sin embargo, X identifica a dos variables distintas: una LOCAL al algoritmo y sólo se puede acceder desde él y otra LOCAL a la función. Al ejecutar el algoritmo se obtendrían los siguientes resultados:
Invocación a la función F, se realiza el paso del parámetro actual X al parámetro formal N (paso por valor). Se modifica el valor de A en el algoritmo principal al ser A una variable GLOBAL. No se modifica el valor de X en el algoritmo principal ya que X es una variable LOCAL.
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Sobre los autores
Álvaro Chirou
Yo soy Álvaro Chirou, tengo más de 20 Años de experiencia trabajando en Tecnología, eh dado disertaciones en eventos internacionales como OWASP, tengo más de 1.800.000 estudiantes en Udemy y 100 formaciones profesionales impartidas en la misma. Puedes serguirme en mis redes:
Laprovittera Carlos
Soy Laprovittera Carlos. Con más de 20 años de experiencia en IT brindo Educación y Consultoría en Seguridad de la Información para profesionales, bancos y empresas. Puedes saber más de mi y de mis servicios en mi sitio web: laprovittera.com y seguirme en mis redes:
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