INTRODUCCION
La computadora
automática debe su derecho a existir, su utilidad,
precisamente a su capacidad de efectuar vastos cálculos
que no pueden realizar los seres humanos. Deseamos que la computadora
efectúe lo que nunca podríamos hacer nosotros, y la
potencia de las
maquinas
actuales es tal, que inclusive los cálculos
pequeños, por su tamaño, escapan al poder de
nuestra imaginación limitada.
Sin embargo debemos organizar el calculo de manera tal
que nuestros limitados poderes sean suficientes para asegurar que
se establecerá el efecto deseado. Esta organización incluye la composición
de los programas.
Los avances en la tecnología siempre
van parejos con progresos en los lenguajes de
programación y con nuevas ayudas para simplificar el
uso del computador,
con lo cual un numero mayor de usuarios se beneficia del. Pero la
necesidad de hacer programas para
resolver problemas
específicos quizás nunca
desaparecerá.
CONCEPTO DE PROGRAMACION
ESTRUCTURADA
EL creciente empleo de los
computadores ha conducido a buscar un abaratamiento del desarrollo des
software,
paralelo a la reducción del costo del
hardware obtenido
gracias a los avances tecnológicos. Los altos costos del
mantenimiento
de las aplicaciones en producción normal también han urgido
la necesidad de mejorar la productividad del
personal de
programación.
En la década del sesenta salieron a la luz publica los
principios de
lo que más tarde se llamo Programación Estructurada, posteriormente
se libero el conjunto de las llamadas "Técnicas para
mejoramiento de la productividad en
programación" (en ingles Improved
Programming Technologies, abreviado IPTs), siendo la Programación Estructurada una de
ellas.
Los programas
computarizados pueden ser escritos con un alto grado de
estructuración, lo cual les permite ser mas
fácilmente comprensibles en actividades tales como
pruebas,
mantenimiento
y modificación de los mismos. Mediante la programación Estructurada todas las
bifurcaciones de control de un
programa se
encuentran estandarizadas, de forma tal que es posible leer la
codificación del mismo desde su inicio hasta su
terminación en forma continua, sin tener que saltar de un
lugar a otro del programa
siguiendo el rastro de la lógica
establecida por el programador, como es la situación
habitual con codificaciones desarrolladas bajo otras
técnicas.
EN programación Estructurada los programadores
deben profundizar mas que lo usual al procederá realizar
el diseño
original del programa, pero el
resultado final es más fácil de leer y comprender,
el objetivo de u
programador profesional al escribir programas de una
manera estructurada, es realizarlos utilizando solamente un
numero de bifurcaciones de control
estandarizados.
EL resultado de aplicar la sistemática y
disciplinada manera de elaboración de programas
establecida por la Programación Estructurada es una
programación de alta precisión como nunca antes
había sido lograda. Las pruebas de los
programas, desarrollados utilizando este método, se
acoplan mas rápidamente y el resultado final con programas
que pueden ser leídos, mantenidos y modificados por otros
programadores con mucho mayor facilidad.
DEFINICIONES
Programación Estructurada es una técnica
en la cual la estructura de
un programa, esto
es, la interpelación de sus partes realiza tan claramente
como es posible mediante el uso de tres estructuras
lógicas de control:
- Secuencia: Sucesión simple de dos o mas
operaciones. - Selección: bifurcación condicional de
una o mas operaciones. - Interacción: Repetición de una
operación mientras se cumple una
condición.
Estos tres tipos de estructuras
lógicas de control pueden
ser combinados para producir programas que manejen cualquier
tarea de procesamiento de información.
Un programa
estructurado esta compuesto de segmentos, los cuales puedan estar
constituidos por unas pocas instrucciones o por una pagina o
más de codificación. Cada segmento tiene solamente
una entrada y una salida, estos segmentos, asumiendo que no
poseen lazos infinitos y no tienen instrucciones que jamas se
ejecuten, se denominan programas propios. Cuando varios programas
propios se combinan utilizando las tres estructuras
básicas de control
mencionadas anteriormente, el resultado es también un
programa propio.
La programación Estructurada esta basada en el
Teorema de la Estructura, el
cual establece que cualquier programa propio (un programa con una
entrada y una salida exclusivamente) es equivalente a un programa
que contiene solamente las estructuras
lógicas mencionadas anteriormente.
Una característica importante en un programa
estructurado es que puede ser leído en secuencia, desde el
comienzo hasta el final sin perder la continuidad de la tarea que
cumple el programa, lo contrario de lo que ocurre con otros
estilos de programación. Esto es importante debido a que,
es mucho más fácil comprender completamente
el trabajo que
realiza una función determinada, si todas las
instrucciones que influyen en su acción están
físicamente contiguas y encerradas por un bloque. La
facilidad de lectura, de
comienzo a fin, es una consecuencia de utilizar solamente tres
estructuras de
control y de eliminar la instrucción de desvío de
flujo de control, excepto en circunstancias muy especiales tales
como la simulación
de una estructura
lógica
de control en un lenguaje de
programación que no la posea.
VENTAJAS POTENCIALES
Un programa escrito de acuerdo a estos principios no
solamente tendrá una estructura,
sino también una excelente presentación.
Un programa escrito de esta forma tiende a ser mucho
más fácil de comprender que programas escritos en
otros estilos.
La facilidad de comprensión del contenido de un
programa puede facilitar el chequeo de la codificación y
reducir el tiempo de prueba
y depuración de programas. Esto ultimo es cierto
parcialmente, debido a que la programación estructurada
concentra los errores en uno de los factores más generador
de fallas en programación: la lógica.
Un programa que es fácil para leer y el cual esta
compuesto de segmentos bien definidos tiende a ser simple,
rápido y menos expuesto a mantenimiento.
Estos beneficios derivan en parte del hecho que, aunque el
programa tenga una extensión significativa, en
documentación tiende siempre a estar al día, esto
no suele suceder con los métodos
convencionales de programación.
La programación estructurada ofrece estos
beneficios, pero no se la debe considerar como una panacea ya que
el desarrollo de
programas es, principalmente, una tarea de dedicación,
esfuerzo y creatividad.
TEOREMA DE LA ESTRUCTURA
El teorema de la estructura
establece que un programa propio puede ser escrito utilizando
solamente las siguientes estructuras lógicas de control:
secuencia, selección e iteración.
Un programa de define como propio si cumple con los dos
requerimientos siguientes:
- Tiene exactamente una entrada y una salida para
control del programa. - Existen caminos seguibles desde la entrada hasta la
salida que conducen por cada parte del programa, es decir, no
existen lazos infinitos ni instrucciones que no se
ejecutan.
Las tres estructuras lógicas de control
básicas, se definen de la siguiente forma:
Secuencia: es simplemente la formalización
de la idea de que las instrucciones de un programa son ejecutadas
en el mismo orden en que ellas aparecen en el programa. En
términos de diagrama de flujo
la secuencia es representada por una función
después de la otra, como se muestra a
continuación.
A y B pueden ser instrucciones sencillas hasta
módulos completos, lo importante es que sean programas
propios, independientemente de su tamaño o complejidad
interna. Ay B deben ser programas propios en el sentido en que
estos fueron definidos, es decir, que posean solamente una
entrada y una salida; la combinación de A seguida por B es
también un programa propio, ya que esta unión tiene
una entrada y una salida exclusivamente, esto se muestra
gráficamente en la figura siguiente:
Donde la caja externa sugiere que la combinación
de A seguida de puede ser tratada como una unidad para
propósitos de control.
Selección: Es la escogencia entre dos
acciones
tomando la decisión en base al resultado de evaluar un
predicado. Esta estructura de control es denominada usualmente
IFTHENELSE. La representación en forma de diagrama de flujo
de esta estructura lógica
de control se muestra a
continuación:
F
Donde P es predicado y A y B son las dos funciones.
Iteración: Esta estructura lógica
es utilizada para que se repita la ejecución de un
conjunto de instrucciones mientras se cumpla una condición
o predicado. Generalmente a esta estructura se le conoce como
DOWHILE (hacer mientras) y su representación se muestra a
continuación:
V
F
donde P es predicado y A es el modulo
controlado.
Se debe comprender claramente que un rectángulo,
que representa un modulo en un diagrama,
siempre puede ser sustituido por cualquiera de las tres
estructuras de control descritas anteriormente; por ejemplo,
veamos el diagrama
siguiente:
En él, la línea punteada limita un
rectángulo que contiene una estructura, que a su vez
controla dos módulos X y Y. La estructura limitada por la
línea punteada es sustituida por una función
quedando de la siguiente forma:
V
F
es decir, una función sustituye a una estructura
lógica de control o viceversa.
OTRAS ESTRUCTURAS LOGICAS DE CONTROL
Aunque todos los programas pueden ser escritos
utilizando solamente las tres estructuras de control descritas
anteriormente, es algunas veces, conveniente utilizar algunas
estructuras adicionales; a continuación se hará una
descripción de esas formas lógicas de control
diferentes a las ya definidas:
El Dountil: La estructuras de iteración
básica es el DOWHILE, pero existe una estructura que es
muy parecida a ella y que aveces es usada, dependiendo del
proceso que se
este tratando de representar y de las características apropiadas en el lenguaje
con el cual se esta trabajando, esta forma de control es la que
se llama DOUNTIL, cuya representación gráfica en
forma de diagrama de flujo
se muestra a
continuación:
V
Donde A es el modulo controlado y P el
predicado.
La diferencia entre el DOWHILE y el DOUNTIL es que en el
primero el predicado es probado antes de ejecutar la
función, si el predicado es falso la función no es
ejecutada; mientras que en el segundo, el predicado es probado
después de ejecutar la función, o sea, que la
función siempre será ejecutada al menos una vez,
independientemente si el predicado es cierto o falso.
La estructura CASE: Algunas veces resulta de gran
ayuda, desde el punto de vista de eficiencias y facilidad de
lectura de un
programa, tener alguna forma de expresar una desviación
del flujo de control hacia múltiples procesos en
función del resultado de la evaluación
de un predicado; usualmente, a la estructura de control que
satisface el requerimiento anterior, se le denomina la estructura
CASE. Por ejemplo, si es necesario ejecutar una de cien
rutinas diferentes en función del valor de un
código de 2 dígitos, podemos representar este
proceso
mediante 100 estructuras IF, sin embargo el sentido
común nos induce a pensar que no hay razón para
adherirnos rígidamente a las tres estructuras
básicas de control y en lugar de 100 IF
usaríamos la estructura CASE.
Esta estructura utiliza el valor de una
variable para determinar cual, de varias rutinas, será
ejecutada. La representación gráfica de esta
estructura de control se muestra a
continuación:
En cada lenguaje
será necesario establecer cuales son las instrucciones
que, en forma conveniente y eficiente, realizan funciones
establecidas por las diferentes estructuras lógicas de
control.
ETIQUETAS E INSTRUCCIÓN GOTO:
Ocasionalmente se habla de la programación
estructurada como una técnica de programación que
no utiliza GOTO(instrucción de desvío del flujo de
control en forma incondicional); si bien es cierto que un
programa bien estructurado tiene, o bien ninguna o muy pocas
instrucciones GOTO, asumiendo que estamos empleando un lenguaje de
programación adecuado, la ausencia de instrucciones
GOTO puede ser mal interpretada. Es conveniente que aclaremos
este aspecto en este momento.
Un programa bien estructurado gana una parte importante
de su fácil comprensión del hecho que puede ser
leído en forma secuencial sin desvíos en el flujo
de control desde una parte del programa a otra. Esta característica es consecuencia de usar
exclusivamente las estructuras lógicas de control
estándar (el GOTO no es una de ellas), esta secuencialidad
o lectura
TOPDOWN es beneficiosa debido a que hay un limite definido para
muchos detalles que la mente humana puede abarcar de una vez. Se
hace relativamente fácil y rápida la
comprensión de la tarea que realiza una instrucción
si su función puede ser entendida en términos de
unas pocas instrucciones mas, físicamente contiguas y
delimitadas.
El problema con la instrucción GOTO es que
generalmente aleja al programa realizado de los propósitos
descritos y en casos extremos puede hacer que un programa sea
esencialmente incomprensible.
No se requieren esfuerzos especiales para eliminar de un
programa los GOTO, los cuales han sido, algunas veces,
malentendidos como enemigos de la programación
estructurada, existen buenas y fundadas razones para no querer
usarlos pero no se necesita que se realice un trabajo arduo para
eliminarlo; ellos no aparecerán, en general, cuando se
utilicen las estructuras lógicas de control, descritas
anteriormente. Naturalmente, si escogemos para programar un
lenguaje de
computación que no posea las estructuras
lógicas de control fundamentales, entonces, tendremos que
simularlas y seguramente ello implicara el uso de la
instrucción GOTO; pero este uso puede hacerse en forma
cuidadosamente controlada.
Existen situaciones poco comunes en las cuales el uso de
GOTO puede tener ventajas comparado con otras maneras de expresar
un proceso; estos
casos son excepcionales y usualmente no ocurren en la
programación realizada diariamente.
Se deben analizar cuidadosamente las consecuencias de
emplear el GOTO, antes de su uso.
SEGMENTACION
Para la comprensión de un programa se haga en
forma fácil y rápida es necesario que, al
revisarlo, uno no tenga que hojear una gran cantidad de paginas
para entender cuales el trabajo que
realiza. Una regla practica para lograr estos fines es establecer
que cada segmento del programa no exceda, en longitud, a una
pagina de codificación, o sea, alrededor de 50
líneas (el significado que se asigna al termino segmento,
en este trabajo, no tiene ninguna relación con su
significado en relación a las funciones de
sistemas
operativos o sistemas
maneadores de Bases de
Datos).
La segmentación no es solamente particionar un
programa en trozos cuya longitud sea de unas 50 líneas;
esta técnica debe cumplir con ciertas características fundamentales:
- La segmentación reflejara la división
del programa en partes que se relacionen entre sí en
forma jerárquica, formando una estructura de
árbol. Esta organización puede ser representada
gráficamente por un diagrama
de procesos,
lo que hace más sencillo comprender la relación
existente entre un segmento y el resto del programa.
Adicionalmente, podemos indicar que, el segmento en la cumbre
de la estructura jerárquica contendrá las
funciones de
control de mas alto nivel, mientras que los segmentos
inferiores en esta organización contendrán funciones
detalladas. - Una segmentación bien diseñada
deberá mostrar, claramente, las relaciones existentes
entre las distintas funciones de manera que sea fácil
comprender lo que debe hacer el programa y asegurar que
efectivamente lo realice. Este hecho, garantizara que los
cambios que se efectúen a una parte del programa,
durante la programación original o su mantenimiento, no afecten al resto del
programa que no ha sufrido cambios. - En una segmentación bien realizada la
comunicación entre segmentos se lleva a cabo de
una manera cuidadosamente controlada. Algunos autores
recomiendan que los segmentos consistan en procedimientos y la única comunicación existente entre ellos sea
a través de una lista de parámetros, esto
reduce la oportunidad de que interactuen entre ellos de una
manera indeseada e inentendible.
IDENTACION
El uso de la identacion es importante debido a que,
cuando se es consistente en su utilización, facilita
la lectura
del programa al mostrar en una forma gráfica las
relaciones existentes entre las distintas
instrucciones.
La identacion puede ser de gran beneficio, tal como se
muestra continuación, donde ambos programas realizan la
misma función, pero el de la derecha es más
fácil de comprender, verificar y corregir.
DIRECTRICES PAR IDENTAR
Debe comprenderse claramente que las líneas
siguientes solo pretenden presentar unas directrices de
identacion, sin pretender que estas sean las únicas
reglas a seguir en este proceso,
cada centro de procesamiento deberá establecer sus
propias convenciones, sin que sea motivo de preocupación
la diferencia respecto a las sugerencias dadas aquí, lo
importante es que se establezcan unas normas y se
cumplan de manera consistente.
Las siguientes son sugerencias para el desarrollo
de una política de
identacion en un centro de procesamiento, la idea fundamental
es ayudar a que el lector de un programa le sea fácil
comprender las relaciones y las funciones existentes en
él:
- En los lenguajes donde se permite el uso de
etiquetas, estas deben colocarse lo más externas
posibles, por ejemplo comenzando en la columna 2, y deben
estar separadas por una línea (siempre que lo permita
el
lenguaje en uso). - Se obtiene consistencia si todas las instrucciones
se comienzan en una misma columna, por ejemplo en la columna
4 o cualquier otra ubicada a su derecha. - En los lenguajes en que se hagan declaraciones
sobre las variables
a utilizar, la información quedara mas claramente
representada si los atributos declarados se alinean en forma
vertical. - El uso de lineas en blanco ayuda a mostrar con mas
claridad las relaciones existentes entre distintos
ítems agrupados en las declaraciones - Las instrucciones son mucho mas fáciles de
localizar y de cambiar si no se escribe mas de una
instrucción por línea. - La vision de control de las estructuras
lógicas o de los bloques se clarifica si las
instrucciones controladas son idénticas por alguna
cantidad constante. Se sugiere una identacion de tres
espacios.
VENTAJAS DE LA PROGRAMACION ESTRUCTURADA
Con la programación estructurada elaborar
programas de computador
sigue siendo un albor que demanda
esfuerzo, creatividad,
habilidad y cuidado. Sin embargo, con este nuevo estilo podemos
obtener las siguientes ventajas:
- – Los programas son más fáciles de
entender. Un programa estructurado puede ser leído en
secuencia, de arriba hacia abajo, sin necesidad de estar
saltando de un sitio a otro en la lógica, lo cual es
típico de otros estilos de programación. La
estructura del programa es mas clara puesto que las
instrucciones están mas ligadas o relacionadas entre
sí, por lo que es más fácil comprender
lo que hace cada función. - Reducción del esfuerzo en las pruebas.
El programa se puede tener listo para producción normal en un tiempo menor
del tradicional; por otro lado, el seguimiento de las
fallas("debugging") se facilita debido a la lógica
más visible, de tal forma que los errores se pueden
detectar y corregir mas fácilmente. - Reducción de los costos de
mantenimiento. - Programas más sencillos y más
rápidos - Aumento de la productividad
del programador - Se facilita la utilización de las otras
técnicas para el mejoramiento de la productividad
en programación - Los programas quedan mejor documentados
internamente.
CONCLUSIÓN
El presente glosario fue
desarrollado con el propósito de que sirviera de apoyo a
los estudiantes del área de la computación y de otras áreas que
utilicen la computación e informática como herramienta.
BIBLIOGRAFIA
SANDERS, Donal H.,¨ Informática presente y futuro
¨
Editorial McGraw Hill, México.
LOZANO, Letvin R., ¨ Diagramación y
programación ¨
Editorial McGraw Hill, México.
NORTON, Peter., ¨ Introducción a la computación ¨
Editorial McGraw Hill, México.
FREEDMAN, Alan., ¨ Diccionario de
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Editorial McGraw Hill, Quinta edición,
México.
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