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Métodos y elementos de programación II




Enviado por Pablo Turmero



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    Índice

    1. Introducción
    2. Metodología de la programación: aspectos básicos
    3. BASIC: Estructura general de un programa
    4. Sentencias en BASIC
    5. Resolución de problemas con ordenador

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    1.Introducción
    Los Lenguajes de programación son aplicaciones específicas diseñadas para crear otras aplicaciones o programas. Son programas para crear programas.
    Se basan en un sistema de instrucciones preestablecidas que indican al ordenador lo que debe realizar
    Son códigos integrados compuestos por un vocabulario, con una sintaxis y una semántica que permite elaborar infinitas secuencias válidas de tareas e instrucciones

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    Los lenguaje de programación permiten crear programas específicos que ofrezcan solución a programas particulares
    Para llevar a cabo cualquier tarea, el ordenador necesita tener información sobre la tarea y un método para ejecutarla
    PROGRAMA: conjunto de instrucciones convenientemente ordenadas que indican al ordenador qué procesos y tareas debe seguir. Cada una de las instrucciones tiene un función específica y está escrita en un lenguaje que el ordenador entiende

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    En resumen, los lenguajes de programación:
    Constituyen sistemas de palabras-órdenes (lengua o idioma), ya establecidos.
    Comprensibles tanto por el programador como por la máquina,
    Permiten desarrollar programas

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    Clasificación de los Lenguajes de Programación:
    a) Lenguajes de Alto-Bajo nivel

    b) Lenguajes Interpretados o Compilados

    c) Lenguajes clásicos, visuales y de Internet

    d) Por el objetivo

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    a) Lenguajes de Alto-Bajo nivel
    El nivel de un lenguaje hace referencia a su proximidad al lenguaje natural, considerándose de más nivel cuanto más cercanos están a este y de menos nivel cuando más cerca están del lenguaje máquina
    El lenguaje de más bajo nivel o lenguaje máquina es el que utiliza el ordenador, el que la máquina entiende, basado en un sistema de 0 y 1. Son difíciles de aprender y manejar, ya que no resultan cercanos al ser humanos, pero son rápidos ya que evitan las traducciones intermedias. Fueron los primeros en aparecer.
    Los lenguajes de alto nivel son más fáciles de aprender y permiten despreocuparse de la arquitectura del ordenador. Ejemplos son: BASIC, PASCAL, FORTRAN, C (aunque este es intermedio)…

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    b) Lenguajes Interpretados o Compilados
    Los LP deben traducirse (excepto el código máquina) para que sean interpretables (o inteligibles) por el ordenador. Esta traducción puede hacerse mediante:

    Los Lenguajes interpretados, se encargan de realizar la traducción instrucción a instrucción a la vez que se ejecuta el programa. Son más lentos, pero mejores cuando el proceso de traducción/ejecución se realiza en repetidas ocasiones, por lo que son más adecuados para principiantes.
    Los Lenguajes compilados traducen el programa entero y luego lo montan generando un programa ejecutable por si sólo. Una vez compilado el programa, el compilador no tiene porque estar presente, pudiéndose transportar el programa ejecutable a cualquier ordenador, sin necesidad de manejar el compilador.

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    c) Lenguajes clásicos, visuales y de Internet
    Los Lenguajes clásicos están basados en un lenguaje en el que se escribe el código necesario para realizar las operaciones que se requieren (posteriormente será traducido o compilado, generando un programa ejecutable). Los más conocidos son el BASIC, el PASCAL, el C, el COBOL y el CLIPPER
    Los Lenguajes visuales son más avanzados y están basados en objetos. Cada entidad del programa (eventos, acciones..) es un objeto sobre el que se definen operaciones. Estos permiten almacenar los objetos (con todo su código) en una serie de librerías. Son lenguajes muy intuitivos que sustituyen las líneas de código por directas representaciones gráficas. P.ej.: Visual Basic
    Los Lenguajes de Internet son lenguajes específicos diseñados para la creación de páginas Web y realizar su programación (motores de búsqueda, seguridad, establecimiento de comunicaciones…). Son la última generación de lenguajes. Existen distintos tipos dependiendo del grado de especialización. P ej.: JAVA, HTML

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    d) Por el Objetivo
    Los programas pueden clasificarse por el objetivo para el que fueron creados:

    BASIC, PASCAL: aprendizaje de programación
    C y C++: programación de sistemas
    COBOL, RPG, Natural: gestión de empresas
    FORTRAN: cálculo numérico
    CLIPPER, ACESS, Dbase, Delphi, SQL: bases de datos
    Visual BASIC, Visual C: programación en Windows
    HTLM, JAVA, PERL: Internet (páginas Web)
    Lingo: programas multimedia
    Prolog, Lisp: Inteligencia Artificial

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    2. Metodología de la programación: aspectos básicos

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    La programación puede ser entendida como un PROCESO DE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS que tiene lugar en dos etapas:

    Obtener la solución del problema. Comprende:
    un análisis detallado de la situación
    y, la búsqueda de tácticas que conduzcan a la solución
    Codificar esta información en un lenguaje informático concreto

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    El método general de programación es:
    PROBLEMA
    INFORME ALGORÍTMICO
    PROGRAMA
    Análisis y resolución
    Codificación
    1. PROBLEMA: actividad que no sabemos cómo llevar a cabo

    2. INFORME ALGORITMICO: la actividad se analiza en busca de la forma de resolución. El resultado se plasma en un informe que contiene:
    La descripción de la tarea y la enumeración de los objetivos a conseguir
    El procedimiento empleado
    Los recursos y elementos necesarios
    El algoritmo (la secuencia en la que hay que realizar cada una de las operaciones)

    3. PROGRAMA: el algoritmo, traducido a un lenguaje de programación específico, se convierte en un programa que el ordenador puede ejecutar

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    ¿Qué es un algoritmo?

    Un método para resolver un problema mediante una serie de pasos precisos, definidos, finitos

    precisos: indicar el orden de presentación de cada paso
    definidos: si se siguen dos veces se obtiene igual resultado
    finitos: tiene un número determinado de pasos

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    Una receta de cocina puede resultar similar (en cuanto a concepto) a un algoritmo o programa

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    3. BASIC: Estructura general de un programa

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    Ejemplo de un programa en BASIC
    10 CLS
    20 PRINT “CALCULO DEL CONSUMO DE GASOLINA"
    30 PRINT "POR FAVOR, INTRODUZCA LOS LITROS"
    40 INPUT LITROS
    50 PRINT "INTRODUZCA LOS KILOMETROS"
    60 INPUT KILOMETROS
    70 LET CONSUMO = LITROS / KILOMETROS * 100
    80 PRINT “El CONSUMO ES:”; CONSUMO

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    Si lo ejecutamos..
    CALCULO DEL CONSUMO DE GASOLINA
    POR FAVOR, INTRODUZCA LOS LITROS
    ?450
    INTRODUZCA LOS KILÓMETROS
    ?1000
    EL CONSUMO ES: 45

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    Una sentencia o instrucción escrita en lenguaje BASIC indica las tareas que debe realizar la computadora.
    Las sentencias constan de una o varias palabras reservadas (INPUT, REM, etc.) y una sintaxis (operadores, signos de puntuación, etc.) asociada que constituyen el formato de la misma y cuyo conocimiento es imprescindible para escribir programas.

    Las sentencias pueden ser:
    Ejecutables: avanzan el flujo de control de la lógica del programa (leer una entrada, escribir una salida, realizar una operación, etc.)
    No ejecutables: no avanzan en el flujo del programa (introducen comentarios, asignan variables, etc).

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    NORMAS GENERALES
    El programa estará compuesto por una serie de instrucciones que han de ejecutarse siguiendo un orden determinado. De esta forma tres son las reglas generales:

    Cada instrucción se numera
    Las instrucciones sucesivas van en orden creciente
    Cada número va seguido de una instrucción

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    4. Sentencias o instrucciones en BASIC

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    REM
    REM es una sentencia no ejecutable y permite introducir comentarios en los programas. A esta práctica se la denomina documentación.
    FORMATO: REM texto del comentario
    Reglas de funcionamiento:
    Se puede situar en cualquier parte del programa
    Se pueden poner tantas líneas REM con observaciones cómo y donde queramos

    Ejemplo:
    10 REM Esto es un programa de prueba

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    CLS
    FORMATO: CLS
    Reglas de funcionamiento:
    Se puede situar en cualquier parte del programa

    Ejemplo:
    10 CLS

    La sentencia CLS permite dejar la pantalla en blanco. Durante la escritura de programas se necesita diseñar, en puntos específicos, instrucciones de limpieza o borrado de la pantalla, a fin de dar claridad a los resultados o mensajes que aparecen en la pantalla

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    PRINT
    Visualiza datos por pantalla. El formato contiene una lista de expresiones que pueden ser constantes o variables.
    FORMATO: PRINT [lista de expresiones] [,][;]
    Reglas de funcionamiento:
    Una coma (separa un tabulador) o punto y coma (enlaza los mensajes) deben separar cada expresión
    Una sentencia PRINT sola imprime por pantalla una línea en blanco
    Las expresiones deben ir entre comillas. Las variables no.
    Ejemplos:
    PRINT “BASIC es un lenguaje de programación”
    PRINT valor
    PRINT “hola”, “adios”
    PRINT 3 + 5

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    Ejemplo
    10 REM Esto es una prueba
    20 CLS
    30 PRINT “**************************”
    40 PRINT “estoy aprendiendo a programar”
    50 PRINT “**************************”
    Por pantalla saldría:

    **************************
    estoy aprendiendo a programar
    **************************

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    Variables y Constantes

    Constante: es un valor que no cambia. Una constante conserva el mismo valor cada vez que se hace un cálculo o se ejecuta un programa. Ejemplo: Pi (3.1416).
    a) Constante numérica: es un número que contiene un máximo de 8 caracteres
    b) Constante alfanumérica: es una cadena de caracteres que se colocan entre comilllas. Ejemplo : “Hola”

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    Variable: Un valor que fluctúa. En su memoria central el ordenador reserva ciertas casilllas para determinados valores que no se fijan. Pueden adquirir valores provisionales que sirven en un momento determinado y pueden sustituirse por otros (generalmente para identificarlos se hace con una letra)
    a) Variables numéricas: (sólo pueden contener cifras) y se identifican por letras o palabras (A, B, C, num,..).
    b) Variables alfanuméricas: (pueden contener cifras y letras). Se identifican por letras o palabras seguidas del símbolo dólar (A$, B$, expr$,  …).

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    Ejemplo variables numéricas
    10 CLS
    20 PRINT "CONSUMO DE GASOLINA"
    30 PRINT "POR FAVOR, INTRODUZCA LOS LITROS"
    40 INPUT LITROS (variable)
    50 PRINT "INTRODUZCA LOS KILOMETROS"
    60 INPUT KILOMETROS (variable)
    70 CONSUMO = LITROS / KILOMETROS * 100 (variable)
    80 PRINT CONSUMO (variable)
    10 CLS
    20 PRINT "CONSUMO DE GASOLINA"
    30 PRINT "POR FAVOR, INTRODUZCA LOS LITROS"
    40 INPUT A (variable)
    50 PRINT "INTRODUZCA LOS KILOMETROS"
    60 INPUT B (variable)
    70 C = A / B * 100 (variable)
    80 PRINT C (variable)

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    Ejemplo variables alfanuméricas
    10 CLS
    20 PRINT “INTRODUZCA SU NOMBRE”
    30 INPUT NOMBRE$ (variable)
    40 PRINT “INTRODUZCA SU APELLIDO”
    50 INPUT APELLIDO$ (variable)
    60 NOMBREYAPELL$ = NOMBRE$ + APELLIDO$ (variable)
    70 PRINT “BUENAS TARDES” ;
    80 NOMBREYAPELL$ (variable)
    10 CLS
    20 PRINT “INTRODUZCA SU NOMBRE”
    30 INPUT A$ (variable)
    40 PRINT “INTRODUZCA SU APELLIDO”
    50 INPUT B$ (variable)
    60 C$ = A$ + B$ (variable)
    70 PRINT “BUENAS TARDES” ;
    80 C$ (variable)

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    LET
    Asigna un valor a una variable. Esto es, almacena un determinado valor en una posición de memoria

    FORMATO: LET [Nombre + Valor de la variable]

    Reglas de funcionamiento:
    El nombre es opcional y en la práctica se omite

    Ejemplos:
    10 LET A = 17
    20 LET B = A + 1

    10 A= 17
    20 B= A + 1

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    Ejemplo:10 LET A = 1720 LET B = 3330 LET C = A + B40 LET D = A – B50 LET E = A * B60 PRINT A, B, C, D, E…Si lo ejecutamos (RUN)17 33 50 -16 531

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    INPUT
    Solicita al usuario valores para asignarlos a una o más variables. Si en nuestro programa se coloca la instrucción INPUT la ejecución del programa se detendrá, presentará un signo de interrogación, y esperará la respuesta del usuario que debe introducir los datos que desee utilizar. La instrucción lo que hace es asignar el valor que introduce el usuario a una variable

    INPUT A (Espera una variable numérica)
    INPUT A$ (Espera una variable alfanumérica)

    FORMATO: INPUT [Nombre de la variable]
    INPUT [Expresión entrecomillada][;][Nombre de la variable]

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    Reglas de funcionamiento:
    INPUT puede actuar como la sentencia PRINT colocando una cadena de caracteres entrecomillados para que esta cadena aparezca en pantalla al mismo tiempo que el signo de interrogación. Es indispensable aquí colocar un punto y coma después de la cadena de caracteres.
    Ejemplo:

    10 CLS
    20 REM programa para el cálculo de la longitud de una circunferencia
    30 INPUT “CUAL ES SU NOMBRE” ; A$
    40 INPUT “CUAL ES EL RADIO DE SU CIRCUNFERENCIA” ; R
    50 LET C= 2 * 3.1416 * R
    60 PRINT “QUERIDO “ ;
    70 PRINT A$
    80 PRINT “LA LONGITUD DE SU CIRCUNFERENCIA ES: “;
    90 PRINT C

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    GOTO
    Provoca un salto de línea en el flujo general del programa.
    FORMATO: GOTO Número de línea

    Reglas de funcionamiento:
    No es recomendable utilizarla con mucha frecuencia
    Según se aprendan otras instrucciones y operadores debe evitarse su uso

    Ejemplos:
    GOTO 30

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    IF THEN ELSE
    Permite introducir condiciones para ejecutar una instrucción o instrucciones. Puede tener varios formatos
    FORMATO: IF expresión lógica THEN sentencia(s) [:]

    FORMATO:
    IF expresión lógica THEN sentencia(s) ELSE sentencia(S)

    FORMATO:
    IF expresión lógica THEN
    sentencia(s)
    ELSE
    Sentencia(s)
    END IF

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    Reglas de funcionamiento:
    La expresión lógica puede ser una expresión lógica o relacional en la que se incluyan operadores lógicos o de comparación
    Las sentencias de la cláusula THEN sólo se ejecutan si la expresión lógica es verdadera.
    Si la condición es falsa, se ejecutan las instrucciones de la de la cláusula ELSE, si existe, o se sigue la siguiente instrucción del programa.

    Ejemplos:
    10 IF A>B THEN GOTO 30
    60 IF A$=“S” THEN GOTO 10 ELSE GOTO 90

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    Operadores de comparación

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    Operadores lógicos

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    FOR TO NEXT
    Permite repetir un conjunto de instrucciones un número fijo de veces. Se denomina bucle controlado por contador, debido a que se necesita una variable numérica que actúa como contador y que se incrementa o disminuye en un valor constante a partir de un valor inicial, después de cada iteración del bucle
    FORMATO:
    FOR v=vi TO vf [STEP x]
    sentencia(s)
    NEXT v

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    Reglas de funcionamiento:

    Una sentencia FOR debe existir siempre con una sentencia NEXT y viceversa.
    La variable v controladora del bucle actúa de contador.
    vi es el valor inicial de la variable v, vf es el valor final y X es el incremento/decremento del contador; cuando se omite la sentencia STEP, el valor por defecto es el incremento en 1.
    La sentencia NEXT marca el final del bucle y punto en el que la variable contador se incrementa/decrementa.
    El bucle se termina cuando v toma un valor mayor que vf

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    Ejemplo 1:
    10 PRINT “N”, “CUADRADO”
    20 FOR N=1 TO 3
    30 PRINT N, N*N
    40 NEXT N

    Ejemplo 2:
    10 FOR N=1 TO 3
    20 PRINT “N”, “CUADRADO”
    30 PRINT N, N*N
    40 NEXT N

    Salida ej 1:
    N CUADRADO
    1 1
    2 4
    3 9

    Salida ej 2:
    N CUADRADO
    1 1
    N CUADRADO
    2 4
    N CUADRADO
    3 9

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    5. Resolución de problemas con el ordenador

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    Pasos comunes en la creación de un programa entendido como un proceso de resolución de problemas:
    Análisis del problema: definición del problema.
    Diseño del algoritmo: proceso que convierte los resultados del análisis del problema en un diseño modular con refinamientos sucesivos que permita una posterior traducción a un lenguaje
    Las herramientas más utilizadas para diseñar algoritmos son:
    Diagramas de flujo: representación gráfica del algoritmo
    Pseudocódigo: las instrucciones se escriben en palabra que facilita tanto la escritura como la lectura de programas

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    INICIO
    NUM
    SUM=0
    FIN
    SUM2=0
    Diagramas de flujo
    VARIANZA=(SUM2/NUM)- MEDIA**2
    MEDIA= SUM/NUM
    X=X+1
    SUM2= SUM2 + DATO*DATO
    VARIANZA
    MEDIA
    ES X <
    NUM
    DATO
    SUM= SUM+DATO
    SI
    NO

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    Pseudocódigo

    INICIO
    {poner variables a cero}
    hacer SUMATORIO = 0
    hacer SUMATORIO2 = 0
    {entrada de datos}
    borrar la pantalla
    introducir NUMERO
    para X de 1 a NUMERO
    introducir DATO
    hacer SUMATORIO = SUMATORIO + DATO
    hacer SUMATORIO2 = SUMATORIO2 + DATO * DATO
    fin para
    {calculo de media y varianza}
    hacer MEDIA = SUMATORIO / NUMERO
    hacer VARIANZA=(SUMATORIO2/NUMERO) – MEDIA * MEDIA
    {presentacion de resultados}
    visualizar MEDIA
    visualizar VARIANZA
    FIN

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    10 REM *******************************
    20 REM **CALCULO DE MEDIA Y VARIANZA**
    30 REM *******************************
    40 REM *INICIALIZACION DE VARIABLES*
    50 SUMATORIO = 0
    60 SUMATORIO2 = 0
    70 REM *ENTRADA DE DATOS*
    80 CLS
    90 PRINT "ESTE PROGRAMA CALCULA LA MEDIA Y VARIANZA"
    100 INPUT "¨CUANTOS DATOS VA A INTRODUCIR"; NUMERO
    110 FOR X = 1 TO NUMERO
    120 INPUT "INTRODUZCA UN DATO ", DATO
    130 SUMATORIO = SUMATORIO + DATO
    140 SUMATORIO2 = SUMATORIO2 + DATO * DATO
    150 NEXT X
    160 REM *CALCULAR*
    170 MEDIA = SUMATORIO / NUMERO
    180 VARIANZA = (SUMATORIO2 / NUMERO) – (MEDIA * MEDIA)
    190 REM *SALIDA RESULTADOS*
    200 PRINT
    210 PRINT
    220 PRINT "MEDIA="; MEDIA
    230 PRINT "VARIANZA="; VARIANZA
    240 END

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    Codificación de un programa: traducción del algoritmo en un lenguaje de programación
    Compilación y ejecución: traducirlo al lenguaje máquina. Este proceso se realiza mediante el compilador y el sistema operativo
    Verificación y depuración: ejecutar el programa con una amplia variedad de datos de prueba para determinar si el programa tiene errores. La depuración es el proceso de encontrar los errores del programa y corregirlos

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    a. Errores de sintaxis: uso incorrecto de las reglas del lenguaje de programación
    b. Errores de ejecución: se producen por instrucciones que el ordenador puede comprender pero no ejecutar (por ejemplo, dividir por cero)
    c. Errores lógicos: se producen en la lógica del programa. La fuente de error suele ser el diseño del algoritmo

    Documentación y mantenimiento: descripciones de los pasos a dar en el proceso de resolución un problema
    Puede ser interna o externa. La documentación interna es la contenida en la línea de comandos (por ejemplo, líneas rem). La documentación externa incluye el análisis, los diagramas de flujo y/o pseudocódigos, manuales de usuario con instrucciones para ejecutar el programa y analizar los resultados…
    La documentación es muy importante cuando se desea corregir posibles errores futuros o cambiar el programa. Tales cambios se denominan mantenimiento del programa

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    Bibliografía básica

    Algarabel, S. y Sanmartin, J. (1990). Métodos Informáticos aplicados a la Psicología. Madrid: Pirámide.

    Joyanes, L. (1994). Programación en QuickBasic/Qbasic. 2ª Edición. Madrid: McGraw-Hill.

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