PROGRAMACIÓN. Definiciones indispensables para el aprendiz
Un programa requiere cumplir con un orden establecido por la secuencia ingresar datos -> procesamiento -> dar resultados.
En el concepto fundamental de las operaciones aritméticas siempre para sumar dos cantidades hacemos 2 + 5 = 7
- Los datos de entrada son 2 y 5
- El procesamiento es la suma
- El resultado es 7
En este procesamiento está involucrado el operador + que es quién ordena la acción que se debe realizar.
En esta explicación sobre programación, un programa para calcular la suma de dos números a través de una calculadora consta de lo siguiente:
- Tener la calculadora
- Encenderla
- Presionar la tecla del número inicial, en el ejemplo es 2
- Presionar la tecla con el operador suma, en este caso +
- Presionar ahora el número que se va a adicionar, 5
- Presionar la tecla que muestre el resultado, =
- Si no hay más operaciones por realizar, apagar calculadora.
Este procedimiento, guía o secuencia es llamado ALGORITMO y es un ejemplo de cómo se desarrollan inicialmente los programas. En informática algortimo o programa es lo mismo.
Otro ejemplo de programa, no matemático, es elaborar un producto alimenticio, como una taza de café soluble.
- Calentar agua
- Llenar una taza con agua hervida
- Agregar café soluble con una cuchara
- Adicionar azúcar con una cuchara
- Mezclar con la cuchara hasta disolver los sólidos
La secuencia descrita puede variar en el orden; incluso puede omitir el consumo de azúcar, por ello, el programa que se desarrolle incluirá todas las variantes que el programador establezca. Todo depende de los recursos iniciales (datos de entrada), de la metodología o técnica empleada (proceso) y del resultado deseado (datos de salida).
Como ejercicio se deja a que el estudiante desarrolle el programa para multiplicar dos números y un programa para obtener un vaso de jugo de naranja.
Dinámica de trabajo. Los participantes desarrollaran de forma independiente cada uno de los programas y después discutirán entre sí para identificar semejanzas y variantes.
Los ejemplos que realizan actividades como la de preparar café y jugo de naranja o de zanahoria se realizan directamente por una persona, y generalmente la reproductividad de la actividad requiere transferir la experiencia de una persona a otra.
En caso de que se requiera que un robot desarrolle alguna de las actividades anteriores, se requiere que todo quede almacenado en algún dispositivo, para ello, la programación debe auxiliarse de una computadora o de un aparato que repita la operación. Ejemplos de este tipo son las abrelatas eléctricas o un sacapuntas. Ambos requieren la asistencia de un operador, por ello son semiautomáticos.
Con una computadora se puede programar que una cafetera se encienda todos los días a las 7:00 am y con tareas establecidas adicione café, agua y azúcar a la cafetera para producir un número determinado de tazas de café. Si se consume el volumen preparado de café puede repetir la tarea hasta que cumpla el tiempo de encendido. Es en esta etapa donde apreciamos las ventajas de generar y utilizar un programa de computo.
Elementos de un programa de computo
El programa de computo al basarse en modelos matemáticos requiere de datos, números y condiciones o criterios. Los datos pueden ser números o palabras, los números son todos los que conocemos: reales, enteros y hasta complejos, que se almacenan en datos a los que llamamos variables. Por ejemplo, la letra A en el programa no tiene ningún valor. Si lo vemos como una variable cuya representación sea una caja, esta no contiene ningún número o dato. A esta variable se le dice que tiene contenido nulo.
En otro caso, puede establecer que la variable B tiene asignado el valor de 5, ahora visualmente la caja es
Si hacemos la operación de sumar las variables A y B el resultado debe almacenarse en otra variable a la que llamaremos suma y su representación gráfica es
En el código de programación se debe establecer cada instrucción por líneas de programación. Para el enunciado anterior se tiene el siguiente código.
A = 0 B = 5 suma = A + B
la variable suma almacena el dato 5 pero no lo muestra porque no se le ha indicado que muestre el resultado con alguna instrucción. La línea que se debe adicionar es
print suma
en la mayoría de los casos la palabra de impresión tiene un nombre reservado dependiendo del lenguaje de programación. Otras variantes son write, printf o display.
Dinámica de trabajo. Establezca el procedimiento para calcular el área de un círculo cuyo radio es de 60 centímetros.
El procedimiento en lenguaje de programación requiere en primer parte establecer los datos de entrada o conocidos, los datos adicionales necesarios como es el caso del parámetro pi, requerido en la fórmula para luego efectuar la operación y mostrar el resultado.
pi = 3.1416 radio = 60 area = pi*radio^2 print area
en el código se observan algunos símbolos. Estos son el operador matemático de la multiplicación * y el operador de potencia ^
Otros operadores son
Estos símbolos cambiaran de acuerdo al lenguaje de programación.
Lenguajes de programación utilizados en Ingeniería Química
Los métodos numéricos y la programación son entes ligados íntimamente, siendo la programación consecuencia del primero. Históricamente, el empleo de la computadora para la solución de problemas matemáticos inicia en primera instancia como una simple calculadora, posteriormente se va perfeccionando hasta alcanzar el denominado lenguaje de programación. Aquí mostramos los más utilizados en ingeniería.
Fortran
Fortran (1957). FORmula TRANslation es el lenguaje de programación más antiguo y que continúa en uso. Creada por John Backus, esta herramienta fue desarrollada para la computación científica de alto nivel, matemáticas y estadísticas. A día de hoy, este lenguaje se sigue usando en la industria automovilística, aeroespacial, gubernamental y la investigación. Por ejemplo, es muy útil para el pronóstico de los servicios meteorológicos.
Libros de Consulta:
- R. Nyhoff and S. C. Leestma. Introduction to Fortran 90 for Engineers and Scientists. Prentice Hall
- Leestma, S. y Nyhoff, L. «Pascal programming and problem solving». Macmillan Publishing Company.
Visual Basic
Visual Basic es un entorno gráfico desarrollado por Microsoft, es un componente del paquete Visual Studio para Windows. Con Visual Basic se realizan programas independientes por medio de ventanas, botones y cuadros de diálogo. El entorno opera a través de formularios donde se colocan los botones y cuadros de texto que dan la interface de trabajo para cada uno de los programas elaborados en el ambiente de Windows. El programa Excel incluye en su módulo de programación a Visual Basic.
Libros de Consulta:
- Ceballos, F. (2010) Enciclopedia de Microsoft Visual Basic. México: Alfaomega. Ra-Ma.
- Sempf, B. (2008) Visual Basic 2008 for Dummies. USA: For Dummies.
- Zamora, A. P. (2016). Prácticas de programación con Visual Basic. México: FES Zaragoza, UNAM.
Matlab
Matlab es un programa para ingeniería que se basa en datos numéricos susceptibles de ser programados en un lenguaje propio de Matlab. En su forma básica se emplea como en una calculadora con instrucciones línea por línea. En forma completa se utiliza un editor en donde se almacenan varias líneas de programación y se pueden almacenar cada guión con un nombre característico.
Libros de Consulta:
- Amos, G. (2008) Matlab An introduction with applications. USA: John Wiley & Sons.
- Nakamura. Análisis Numérico y Visualización Gráfica con MATLAB. Prentice Hall
BASIC
Basic (1964). Creado por estudiantes de Dartmouth College, el denominado Beginners All Purpose Symbolic Instruction Code fue diseñado como un lenguaje simplificado para aquellos que no tenían como base fuertes conocimientos técnicos o matemáticos. Para fines didácticos y prácticos en ingeniería el lenguaje BASIC se impartía en cursos iniciales por su sencillez.
En los ochenta venía de regalo en la compra de una computadora de escritorio, y junto con el programa BASIC también se incluía varios programas de juegos. Todo con la intención de que el cliente aceptará el producto a través de juegos de computadora.
El lenguaje BASIC como toda herramienta de computación tiene sus ventajas e inconvenientes. La principal ventaja radica en que es un lenguaje relativamente fácil de aprender y se considera adecuado para un gran número de tareas. No obstante, su principal desventaja se aprecia cuando se intenta realizar un programa demasiado sofisticado. En esos casos es más recomendable otros lenguajes como Fortran o Pascal.