Sin importar cualquiera que sea el tipo de software a ser desarrollado sea de sistemas (Son programas que sirven a otros programas en el trabajo de desarrollo como compiladores, editores, ..), tiempo real (Software encargado de analizar datos del mundo en forma real tales como análisis de datos, control automatizado, monitoreo de datos), gestión (a esta categoría se incluye el software comercial a nivel empresarial nominas, inventarios), ingeniería y científico (es software que posee un amplio manejo numérico usado en biología, astronomía, CAD, …), empotrado (software que se encuentra residente en memoria, tales como : controles automáticos en los vehículos, sistemas de background, partes del sistema operativo, …), computación personal (software comercial de uso local como procesadores de texto, hojas electrónicas, navegadores web, calendarios, agendas, recetarios, …), inteligencia artificial (software de procesamiento especial sistemas expertos, sistemas basados en el conocimiento, generalmente no usan algoritmos numéricos). Todos los tipos de software mencionados requieren que los analistas, diseñadores y desarrolladores apliquen características y elementos de calidad para que se logren productos a las necesidades del usuario, estas necesidades se comienzan a encontrar un camino de solución a través de la aplicación de elementos de calidad, así se presentan dos de los más valiosos como son la eficiencia y la eficacia.

El uso eficiente y eficaz de la tecnología de los computadores es un objetivo que aún está distante. Para representar lo anterior, sólo basta señalar los reportes de fracasos y dificultades de muchos proyectos en los que se pretende involucrar a la tecnología de los computadores.

La ingeniería del software pretende utilizar los recursos computacionales de tal manera que se produzcan soluciones eficientes y eficaces a los problemas informáticos, el éxito de un proyecto involucra elementos como la planeación, la administración y la utilización de metodologías de desarrollo de software.

Considerando que la calidad es un término bastante impreciso se ha decidido establecer este tema como punto de partida. Como complemento se trata el tema del manejo de la complejidad puesto que es un tópico fundamental dentro de una metodología, que es la herramienta fundamental con la que se pretende guiar el proceso de elaboración de un producto software de alta calidad.

Para ilustrar el concepto de calidad de manera más profunda, es necesario considerar algunos aspectos fundamentales que caracterizan al software de calidad como son : solidez, exactitud, completitud, mantenibilidad, reutilizabilidad, claridad en la documentación, entre otros que serán descritos a continuación.

Portabilidad. Es la capacidad que posee un sistema de información que le permite funcionar en diferentes plataformas ya sean hardware o de software.

Calidad en los procesos de desarrollo. Se resume en la frase "bien planeado y cuidadosamente ejecutado". Este aspecto asegura la confiabilidad, puesto que el plan que se realice para desarrollar el sistema, debe incluir pruebas bien seleccionadas que evalúen la confiabilidad del programa en cualquier situación.

Claridad y amigabilidad de la interfaz. De igual forma la interfaz debe ser clara y agradable al usuario, las interfaces complejas son causa de la no utilización de los sistemas de información.

Claridad y exactitud de la documentación. Hay que anotar que toda aplicación requiere de una documentación suficientemente clara con el fin de que cualquier persona con conocimientos básicos en computación pueda aprender la forma de operación sin que requiera la asesoría de los desarrolladores o conocedores de la herramienta, a menos que se trate de eventualidades donde realmente sea necesario consultar al proveedor.

Completitud o adecuación. Se refiere a que los resultados de operaciones sean acordes al comportamiento del mundo real desde todos los estados y condiciones permitidos por la aplicación, es decir, el programa debe reflejar la realidad. Un programa es inconsistente si presenta respuestas erróneas en algunos casos. Una mala especificación de rangos en un dominio sobre los cuales realizan diferentes operaciones matemáticas puede llevar a que algunos cálculos se realicen dentro de límites inapropiados, obteniéndose resultados erróneos. Otro caso de inconsistencia se presenta cuando ocurren eventos que paran abruptamente la ejecución del programa, sólo un sistema de calidad podrá conservar datos consistentes después de una falla.

Eficiencia y verificabilidad del software. Otro aspecto que no debe pasar por alto es el de la verificablidad, puesto que es imprescindible contar con los requerimientos, y sobretodo en aquellos sistemas donde se obtengan resultados que no sean visibles.

Exactitud de los procesos. Un programa no será utilizado por un usuario si sus resultados no son exactos. Tampoco se puede garantizar el uso de un programa que no presta las utilidades que el usuario requiere, es decir, que sea incompleto. Además, un programa ineficiente que no cumpla con los requerimientos de tiempo, memoria o flexibilidad no podrá satisfacer las expectativas de quienes lo utilizan.

Robustez o solidez. Se refiere a la capacidad del software de defenderse de las acciones anormales que llevan al sistema a un estado no deseado o por lo menos no previsto, causando un comportamiento inesperado, indeseado y posiblemente erróneo. El software de hoy, debe estar en capacidad de analizar los datos que recibe para hacer cumplir requerimientos o condiciones del software y enfrentar de la mejor manera los errores cometidos por un usuario al utilizar la aplicación. Es importante resaltar, que la solidez no siempre es generada por la digitación inapropiada del usuario, sino también por un mal procesamiento o un mal encadenamiento de procesos. El resultado de un proceso, aunque sea correcto, puede estar fuera de los límites permitidos en los parámetros del módulo que lo recibe y si este módulo no controla los parámetros que le entran caerá en un estado inesperado.

Simplicidad. Promueve la utilización de estructuras de fácil manipulación con el fin de evitar que el programador se aleje del problema que desea resolver. Además, se reduce la probabilidad de cometer errores. Así que, no es aconsejable hacer uso de estructuras complejas a menos que se necesite cumplir con requerimientos de vital importancia tales como tiempos máximos de proceso u otros similares.

La construcción de modelos en ingeniería tienen gran aceptación por tomar los conceptos de descomposición, abstracción y jerarquía. Cada modelo en un diseño describe un aspecto específico del sistema que esta en consideración.

"Un método de diseño de renombre está basado en fundamentos teóricos sólidos y ofrece grados de libertad para innovación artística"

Como elementos principales de los métodos se han considerado : la notación (Es el lenguaje para expresar las especificaciones del sistema) y el proceso (Son los pasos generales para la construcción del sistema). Estos pasos son complementados con procedimientos específicos o técnicas que sirven para construir modelos. Entre estas técnicas se pueden mencionar : Modelo entidad-relación, diagramas de flujos de datos, modelos objetos, diagramas de actores, diagramas de transición, entre otros.

El enfoque estructurado. Presentar las características de las metodologías orientadas a objetos.

El enfoque orientado a objetos. El paradigma orientado a objetos se caracteriza por la solución de problemas a través del estudio y representación de los objetos del mundo real y las interacciones entre sí.

Yourdon representa la orientación a objetos en la ecuación :

Coad y Yourdon consideran las siguientes razones para hacer uso del enfoque orientado a objetos :

Para simplificar el estudio de la complejidad, se han adoptado ciertas convenciones en su notación, una de ellas es el concepto de orden, que indica, de forma simple, el grado de complejidad de un algoritmo sin considerar por completo la función de tiempo.

Sea el siguiente algoritmo :

for (i=1; i<n; i++)

for (j=i+1; j<=n; j++)

if (vec[i] <= vec[j])

{

temp = vec[i];

vec[i] = vec[j];

vec[j] = temp;

}

El anterior algoritmo lo pueden reconocer como el ordenamiento de burbuja, el cual posee una función de tiempo de n(n-1)/2, la demostración de este valor se deja como ejercicio para el lector, esto es igual a (n² – n)/2, y se dice que es de orden n² , o simplemente O(n²). Para determinar el orden un algoritmo, a partir de su función de tiempo, se eliminan todos los términos excepto el de mayor grado y se eliminan todos los coeficientes del término mayor.

Existen algunas reglas que son útiles para determinar el orden de un algoritmo:

Regla 1 (Ciclos FOR) : El tiempo de ejecución de un ciclo FOR es al menos el tiempo de ejecución de las instrucciones dentro de él multiplicado por el número de iteraciones.

Ejemplo : Para orden O(n).

for (i=1; i<=n; i++)

suma += i;

La función de tiempo para el algoritmo es T(N) = 4N+2, ya que ciclo ocupa 2n+2 y la sumas 2n, por lo que tiene un orden O(n).

Regla 2 (Ciclos FOR anidados) : Se analiza desde dentro hacia fuera. El tiempo de una instrucción dentro de un conjunto de ciclos anidados es igual al tiempo de ejecución de las instrucciones internas multiplicado por el producto del tamaño de los ciclos.

Ejemplo : Para orden O(n²)

for (i=1; i<=n; i++)

for (j=1; j<=n; j++)

suma += i*j;

Regla 3 (Condicional) : El tiempo de ejecución nunca es mayor que el tiempo de ejecución de la condicional más el mayor de los tiempos de ejecución de las alternativas.

Ejemplo : Algoritmo es O(n²)

If (i==j)

for (i=1; i<=n; i++)

suma += i;

else

for (i=1; i<=n; i++)

for (j=1; j<=n; j++)

suma += i*j;

Debido a que el tiempo de ejecución de la condición es de orden O(1) más el mayor tiempo de ejecución de las alternativas : cuando se cumple la condición es o(n) y cuando no se cumple es O(n²), por lo cual el orden es O(1) + O(n) + O(n²), pero, como ya se ha dicho, solo se toma el mayor, quedando el orden del programa en O(n²).

A los algoritmos de orden n se les llama de orden lineal, los de n² de orden cuadrado, etc.

A continuación una gráfica muestra la características de orden de los algoritmos.

Se puede decir que un algoritmo tiene complejidad polinomial, o se ejecuta en tiempo polinomial, si tiene un orden O(n^x). Estos algoritmos se dice que son algoritmos eficientes y los problemas que se resuelven con estos algoritmos se dice son problemas tratables.

Un algoritmo tiene complejidad exponencial si la función de tiempo T(n) tiene un orden O(xⁿ). Los problemas que se resuelven usando algoritmos de tiempo exponencial se conocen como problemas intratables y a los algoritmos como algoritmos ineficientes.

Ejemplo : El problema de las Torres de Hanoi tiene complejidad exponencial de orden 2ⁿ. El algoritmo es el siguiente :

void Hanoi(int N, int A, int B, int C)

{

if (n==1)

MueveAnillo(A,B);

else{

Hanoi(n-1,A,C,B);

MueveAnillo(A,B);

Hanoi(n-1,C,B,A);

}

}

Debido a que el algoritmo es recursivo, el tiempo de ejecución puede ser descrito por la función T(n) = 2t(n-1) + constante, al aumentar el tamaño de la entrada, el tiempo se duplica (factor de dos), por lo que se puede deducir que el orden del algoritmo es O(2ⁿ).

Sea M(n) el valor medio del tiempo de ejecución de todas las entradas de tamaño n. Para este caso se define los siguientes elementos :

Dn – conjunto de entradas de tamaño n.

T(i) – número de operaciones básicas correspondientes a la entrada I <- Di

P(n) - Tiempo de ejecución en el peor de los casos

P(n) = Max(T(i), V I є Dn)

M(n) = Media del número de operaciones básicas

En la practica casi siempre es más difícil determinar el tiempo de ejecución promedio que el del peor caso, pues si las p(i) no son iguales, cosa que normalmente ocurre, el análisis se hace intratable en matemáticas, y la noción de entrada "promedio" puede carecer de un significado claro.

Para el caso de la búsqueda secuencial.

i=1

mientras ((i=n) and (A[i] <> x)) haga

i = i + 1

fin mientras

En forma general P(n) es n si se toma como operación la comparación de elementos del arreglo.

Vector A.

I – Entrada iesima

1 n

Con base en la medida del valor medio, se tiene

Sea q la probabilidad de x estar en el vector, significando con la entrada I – iesima que el elemento x ocupa la posición iesima.

Los valores de p(I) son iguales :

q (probabilidad de que el elemento este en la lista) en (i) número de iteraciones realizadas para encontrar (x).

(1-q) (probabilidad de que el elemento no este en la lista) en (n) número de iteraciones posibles en el vector. Este valor de determina por el principio básico de la estadística de un valor máximo (100%) corresponde a uno (1).

Es por ello que aparece la siguiente ecuación : (1-q)*n + q*i, este valor me representa el 100% de efectividad, en el proceso. Luego se aplican los elementos que componen la ecuación de la media y se reemplazan