Introducción a la programación

Vamos a ver un poco de teor�a primero, porque si no, no s� d�nde meterla ni c�mo contarla sin que parezca un insulto. Perdonadme que esto sea un pel�n rollero las primeras 40 l�neas (o as�), y ya el resto lo explico con ejemplos. No la contar�a si no fuera necesaria O:)

�Estructuras repetitivas

Este tipo de estructuras marcan como orden de ejecuci�n la reiteraci�n de una serie de acciones bas�ndose en un bucle.

Un BUCLE (loop, en ingl�s) es un trozo de algoritmo cuyas instrucciones son repetidas un cierto n�mero de veces, mientras se cumple una cierta condici�n que ha de ser claramente especificada. La condici�n podr� ser verdadera o falsa, y se comprobar� en cada paso o iteraci�n del bucle.

B�sicamente, existen tres tipos de estructuras repetitivas; los bucles "mientras..." (o "while"), los bucles "repetir... mientras que" (o "do... while") y los bucles "desde" (o "bucles for"). Vamos a verlas todas dentro de un ejemplo para clarificar los dos p�rrafos iniciales, que quedan tan bonitos como oscuros para quien nunca ha visto un bucle (ni es verde ni tiene antenas, lo siento %-D ).

S�lo un poco de teor�a m�s antes de pasar a los ejemplos para cada una de las estructuras repetitivas; hay que hacer notar que todo bucle consta de tres partes b�sicas, a saber:

• Decisi�n: donde se eval�a la condici�n y, en caso de ser cierta, se ejecuta el...
• Cuerpo del bucle: son las instrucciones que queremos ejecutar repetidamente un cierto n�mero de veces.
• Salida del bucle: es la condici�n que dice cu�ndo saldremos de hacer repeticiones ("mientras protestes, seguir�s fregando platos", en cuanto dejas de protestar, se acab� fregar m�s platos).

Una forma de controlar un bucle es mediante una variable llamada CONTADOR, cuyo valor se incrementa o decrementa en una cantidad constante en cada repetici�n que se produzca.

Tambi�n, en los bucles suele haber otro tipo de variables llamadas ACUMULADOR, cuya misi�n es almacenar una cantidad variable resultante de operaciones sucesivas y repetidas. Es como un contador, con la diferencia que el incremento/decremento es variable.

S�, s�, s�... ya s� que no me habeis entendido ni jota... ya vamos a por ejemplos, y ah� vereis a qu� me refiero.

�Una situaci�n real como aplicaci�n

Vamos a suponer que estamos pensando en un programa que deba REPETIR algunas veces una acci�n. Por ejemplo, el ordenador se ha portado mal (el g�indoze se ha vuelto a colgar, no s�, por decir algo };-D ), y, como castigo, le vamos a hacer imprimir por pantalla 300 MILLONES de veces la frase "Prometo ser bueno O:-)"

�C�mo lo hacemos? �Escribimos 300.000.000 de veces la instrucci�n pertinente? �Vaya martirio! �Ni con "Copy'n'Paste"! �Se supone que el castigo es para la m�quina, no para uno mismo!

Pues bien, las ESTRUCTURAS REPETITIVAS vienen a rescatarnos de la tediosa tarea de repetir cientos de l�neas que en unas pocas quedan apa�adas.

�Estructura MIENTRAS(condici�n)

En este tipo de estructura, el cuerpo del bucle (ya sabeis, las acciones que deben ejecutarse repetidas veces) se repite MIENTRAS se cumple una determinada condici�n, que especificamos entre par�ntesis.

Su estructura, gen�ricamente, es esta:

 mientras(condici�n) hacer
         acci�n 1
         ........
         acci�n N
 fin mientras 

Aplicado a nuestra situaci�n real, ser�a:

 Declaraci�n de variables
   ENTEROS: Contador
 fin Declaraci�n variables

 inicio
 
 Contador <- 1
 mientras(Contador<=300.000.000) hacer
     mostrar por pantalla 'Prometo ser bueno O:-)'
     Contador <- Contador+1
 fin mientras
 
 fin 

Con toda la idea, a la variable que "lleva" (por decirlo de alguna manera) la cuenta de las veces que el bucle se ha ejecutado, la he llamado contador.

Si os fijais, ANTES de entrar en el bucle le asigno el valor 1. Recordad que no es recomendable usar variables no inicializadas, no sabemos qu� tienen dentro. En cuanto vemos la palabra "mientras", ya sabemos que hemos entrado en el bucle. Estamos en la decisi�n. �Es Contador<=300.000.000? Yo creo que s�, al menos si es cierto que 1<=300.000.000

Vale, es cierto, as� que deben ejecutarse todas las instrucciones del cuerpo del bucle. En nuestro caso, se mostrar� por pantalla la frase 'Prometo ser bueno O:-)', y, ATENCION, sumo 1 a la variable Contador. Como Contador val�a 1, si ahora le sumo 1, creo que todos estamos de acuerdo en que ahora Contador vale 2. Llegamos al fin del mientras. Eso significa que se han terminado las instrucciones del cuerpo del bucle: debemos volver a evaluar la condici�n que ten�a el "mientras" entre par�ntesis para ver qu� hacemos ahora.

Tenemos que ver si Contador<=300.000.000. Ahora, Contador val�a 2, y se cumple que 2<=300.000.000, con lo que vuelve a mostrarse por pantalla la expresi�n 'Prometo ser bueno O:-)' y de nuevo se suma 1 a Contador, con lo que ahora, Contador pasa a valer 3. De nuevo llegamos al fin del mientras.

[... un buen rato despu�s...]

Ahora Contador vale 300.000.000. Tenemos que ver si Contador<=300.000.000. Como es cierto que 300.000.000<=300.000.000, se muestra por pantalla el mensaje 'Prometo ser bueno O:-)', y sumamos 1 a Contador. Ahora, Contador vale 300.000.001. Llegamos (una vez m�s) al fin del mientras, por lo que tenemos que volver a evaluar la condici�n entre par�ntesis que acompa�a al "mientras".

Hay que ver si Contador<=300.000.000. Pero no es cierto que 300.000.001<=300.000.000, es m�s bien al rev�s, o sea, la condici�n entre par�ntesis ES FALSA, ES UNA MENTIRA. �Eso qu� quiere decir? Pues quiere decir que se acab�, que ya no se ejecuta el cuerpo del bucle, sino que hemos llegado al final, a la salida del bucle, con lo cual, el bucle ha terminado.

�Me podr�a decir alguien qu� hubiera pasado si no incluimos la l�nea "Contador <- Contador+1" dentro del cuerpo del bucle?

S�lo adelanto que se llegar�a a una situaci�n que debe evitarse por completo; si tenemos suerte, habr� un error de desbordamiento, en el peor de los casos, el bucle... completad la frase ;)

Una nota importante:

Fijaos en una cosa, si, por ejemplo, al empezar nuestro algoritmo, en vez de hacer

Contador <- 1

hubi�ramos hecho

Contador <- 1.000.000.000.000.000.000

aparte de que tenemos posibilidades de salirnos de rango (vamos a suponer que no fuera as�), al entrar en el mientras, la condici�n es "Contador<=300.000.000", y Contador es, claramente, mayor estrictamente que 300.000.000

�Qu� pasar�a aqu�? Pues es sencillo: la condici�n es falsa, luego el cuerpo del bucle se ejecuta CERO veces. �Y qu� utilidad tiene poner un bucle para que luego no se ejecute? En este caso concreto, ninguna, pero puede haber situaciones en las que s� nos sea �til. De hecho, sucede a menudo :)

�Estructura REPETIR... MIENTRAS QUE(condici�n)

Aqu�, lo que se desea es que un bucle se ejecute AL MENOS UNA VEZ antes de comprobar la condici�n de repetici�n.

La estructura del REPETIR ... MIENTRAS, gen�ricamente, es esta:

 repetir
         acci�n 1
         ........
         acci�n N
 mientras que(condici�n) 

Notar que no hace falta poner "fin del repetir", puesto que est� claro que se acaba donde pone "mientras que(condici�n)".

Vamos a ver c�mo resolver nuestra situaci�n REAL con este tipo de estructura:

 Declaraci�n de variables
   ENTEROS: Contador
 fin Declaraci�n variables

 inicio
 
 Contador <- 1
 Repetir
     mostrar por pantalla 'Prometo ser bueno O:-)'
     Contador <- Contador+1
 mientras que(Contador<=300.000.000)
 
 fin 

Le seguimos la pista igual que se la hemos seguido al anterior caso: empezamos con la asignaci�n del valor 1 a la variable Contador. Llegamos a repetir, quien NO NOS EXIGE, para su entrada, verificar condici�n alguna. Mostramos por pantalla la frase 'Prometo ser bueno O:-)', y sumamos 1 a la variable Contador, con lo que ahora pasa a valer 2. Y AHORA es cuando llegamos a la condici�n: �es Contador<=300.000.000? Yo dir�a que s�, as� que ale, de vuelta a repetir: mostramos por pantalla nuestra frase, sumamos 1 a contador...

[... varios minutos despu�s...]

Y ya, por fin, Contador alcanza el valor 300.000.001, con lo que la comparaci�n dice "�MENTIRA!", y se acab� repetir esa tarea.

Nuevamente, os invito a que me digais qu� hubiera pasado si no hici�ramos Contador <- Contador+1 ...

Otra nota importante:

Vamos a remarcar una diferencia IMPORTANTE entre esta estructura y la anterior "mientras". Si al empezar nuestro algoritmo, en vez de hacer

Contador <- 1

hubi�semos hecho

Contador <- 1.000.000.000.000.000.000

de nuevo tenemos posibilidades de salirnos de rango, pero va, vamos a poner que esto que no fuera as�; la palabra REPETIR no nos est� pidiendo nada, as� que ejecutamos una vez el cuerpo del bucle. Se nos muestra la frase, se incrementa el contador, y llegamos al mientras. Como la condici�n es falsa, no volvemos a ejecutar el bucle.

�Cu�l es la diferencia?

Pues que con la estructura "mientras", el bucle se ejecutaba CERO veces, sin embargo, con la estructura "repetir...mientras que" el bucle se ejecuta UNA vez. Esta sutil diferencia es la que hace que unas veces se elija al primero y otras al segundo.

�Estructura DESDE

Esta estructura hubiera sido la m�s adecuada para resolver nuestra situaci�n real, como veremos a continuaci�n.

La estructura "desde", tiene una peque�a peculiaridad, y es que ella solita incrementa (o decrementa) DE UNO EN UNO a la variable que utilicemos como contador.

Su estructura es:

 desde Contador<-Inicio hasta Contador=Fin [, decrementar,] hacer
       accion 1
       ........
       accion N
 fin desde 

La palabra "decrementar" entre corchetes significa que es opcional, es decir, que se puede poner o no. Si NO se pone, por defecto se asume que al terminar las acciones del bucle, se har� Contador <- Contador+1

Si ponemos "decrementar", al terminar las acciones del bucle se har� Contador <- Contador-1. Cuidado con esto, pues si no especificamos "decrementar", es ILEGAL escribir

desde Contador<-500 hasta Contador=200 hacer

as� como, si escribimos "decrementar", es igualmente ILEGAL poner

desde Contador<-1 hasta Contador=1257 , decrementar, hacer

No se admite otro tipo de incrementos/decrementos (de 2 en 2, de 0.5 en 0.5 o de -10 en -10), para ello ya tenemos las estructuras "mientras" y "repetir...mientras", en las que nosotros eleg�amos el incremento/decremento.

En el lenguaje de programaci�n Pascal esto tambi�n sucede as� en los bucles FOR. En otros lenguajes, como FORTRAN, BASIC o C, el FOR es mucho m�s potente, siendo el caso del lenguaje C el que riza el rizo, pudiendo llegar a hacer verdaderas obras de arte con un "simple" bucle FOR.

Bueno, al grano O:)

Supongo que la estructura est� suficientemente clara, sin embargo, para terminar de clarificarla, vamos a aplicarla a nuestra BIEN conocida situaci�n REAL:

 Declaraci�n de variables
   ENTEROS: Contador
 fin Declaraci�n variables

 inicio
 
 desde Contador<-1 hasta Contador=300.000.000 hacer
     mostrar por pantalla 'Prometo ser bueno O:-)'
 fin desde
 
 fin 

Umm... lo primero que se observa es que no hace falta asignar el valor 1 a Contador fuera del bucle, puesto que en la parte Contador<-Inicio (Contador<-1, en este caso) ya se asigna autom�ticamente ese valor.

Lo siguiente es, como ya he mencionado, que no hace falta que incrementemos el valor de Contador, puesto que es una acci�n que se realiza sola en un bucle de este tipo.

Por �ltimo, como no hemos usado la palabra decremento, se asume entonces que incrementamos de 1 en 1 el valor de la variable Contador.

�Y c�mo se hubiera hecho esto usando decrementos? Pues, por ejemplo, as�:

 Declaraci�n de variables
   ENTEROS: Contador
 fin Declaraci�n variables

 inicio
 
 desde Contador<-300.000.000 hasta Contador=1 , decrementar, hacer
     mostrar por pantalla 'Prometo ser bueno O:-)'
 fin desde
 
 fin 

Aunque yo lo he hecho aqu� por estar manejando variables de tipo entero, debo decir que es PELIGROSO usar una comparaci�n de IGUALDAD entre dos n�meros cualesquiera, y que, para evitar que por truncamientos, redondeos o alg�n otro motivo que lleve a p�rdidas de decimales en los n�meros, en vez de poner = es mejor poner <= o >=. As�, en nuestros dos ejemplos de bucle mientras, la l�nea "decisoria" en el bucle (por llamarla de alguna manera) es m�s recomendable escribirla as�:

desde Contador<-1 mientras Contador<=300.000.000 hacer

o as�, en el caso del decremento:

desde Contador<-300.000.000 mientras Contador>=1 , decrementar, hacer

Y con esto queda terminado el cap�tulo de las estructuras b�sicas para escribir nuestros algoritmos.

Notar que aqu� he cambiado la palabra hasta por la palabra mientras. Lo que quiere decir es que, mientras que Contador sea menor o igual que 300.000.000, seguiremos dentro del bucle.

"Ah, no, con la paliza que nos has dado, ahora la que no se escapa eres t�. A ver, �y qu� hay de esas variables llamadas 'acumuladores' que has mencionado antes y que no has usado para nada?"

Bueno, este... �me alegro de que me haga esa pregunta! :-D

Voy a poner un ejemplo de un acumulador para que se vea claro para qu� sirven. Suponed, por ejemplo, que quiero sumar los primeros 10 n�meros naturales. Una posible soluci�n ser�a esta:

 Declaraci�n de variables
   ENTEROS: i,acum
 fin declaraci�n variables

 inicio
 
 acum<-0
 desde i<-1 hasta i<=10 hacer
       acum<-acum+i
 fin desde
 
 mostrar por pantalla acum
 fin 

Probad a seguirle la pista al bucle, y decidme qu� sale. �Lo sabr�ais escribir usando las otras dos estructuras repetitivas vistas hoy? Si es as�, hacedlo }:-)

En el primer paso del bucle, acum vale 0, y le sumamos lo que vale i, que es 1. Vale, ahora acum vale 1. Se incrementa i y volvemos al cuerpo del bucle. Sumamos a acum lo que vale i. Ahora acum vale 1, e i vale 2; tras la suma, acum vale 3.

A eso es a lo que me refer�a antes, unas cuantas (pero cu�ntas) l�neas atr�s, cuando dec�a eso de "ACUMULADOR, cuya misi�n es almacenar una cantidad variable resultante de operaciones sucesivas y repetidas. Es como un contador, con la diferencia que el incremento/decremento es variable".

A diferencia de nuestro ejemplo REAL, en el que el incremento era siempre 1, aqu� el incremento primero es 1, luego 2, luego 3... espero que con este ejemplo quede m�s claro, y si no, me ped�s que ponga otro, y otro... hasta que lo entendais.

Otra nota (no s� cu�ntas llevo): podemos anidar los bucles. Esto es: dentro de un bucle, podemos ejecutar otro bucle, con la condici�n de que ese otro bucle est� COMPLETAMENTE CONTENIDO dentro del primero, si no, el algoritmo no es v�lido.

Por ejemplo: El caso m�s t�pico de bucle anidado es querer asignar valores a una matriz. Quien no sepa qu� es una matriz, que espere al cap�tulo 7 del curso. Supongamos que nuestra matriz tiene por dimensiones 10 y 12, y queremos asignar valores a cada una de sus componentes. Esto lo haremos as�:

 Declaraci�n de variables
   A: Matriz(1..10,1..12) de ENTEROS
   ENTEROS: i,j {variables para recorrer la matriz}
 Fin declaraci�n de variables

 Inicio
 
 desde i<-1 hasta i<=10 hacer
       desde j<-1 hasta j<=12 hacer
             A(i,j)<-i+j
       fin desde {j}
 fin desde {i}
 
 Fin 

Como veis, el bucle que gobierna la variable j est� totalmente contenido dentro del bucle gobernado por la variable i, y, por cada iteraci�n del bucle que dirige i, se ejecutan las 12 repeticiones del bucle dirigido por j. �Qui�n me dice c�mo quedar� nuestra matriz tras la asignaci�n de valores que hemos hecho? Para no marearos, tomar las filas con la i, y las columnas con la j, como es usual en la notaci�n de matrices.

Vamos ahora a por lo que a m� me gusta... los ejercicios };-D

1. Suponed que teneis un vector de 20 componentes (ver el cap�tulo 7 del curso). Escribid un algoritmo que lo invierta, es decir, la componente 1 pasa a ser la 20, la 2 pasa a ser la 19, la 3 ser� la 18... y as� con todas.
2. Escribid un algoritmo que muestre por pantalla las tablas de multiplicar del 1 al 10. PISTA: Usad bucles anidados.
3. Escribid un algoritmo que muestre por pantalla la suma de los cuadrados de los N primeros n�meros.
4. Escribid un algoritmo que calcule la media aritm�tica de una serie de N n�meros.

Eso es todo (ahora s�), nos vemos en la pr�xima entrega, en la que hablaremos de... FUNCIONES Y PROCEDIMIENTOS.