Subprogramas

Procedimientos y funciones

Todavía estás aprendiendo a modelar su pensamiento en informática utilizando problemas bastante sencillos. En este capítulo va a llevar su pensamiento un paso más allá. Imagine un programa como un software de vídeo a la carta o un cliente de correo electrónico. ¿No cree que estos programas contienen millones, incluso miles de millones de instrucciones? Entonces, ¿cómo es posible orientarse en este enjambre de instrucciones?

La primera respuesta es muy sencilla: es necesario descomponer su lógica en pequeñas partes, que se llamarán bajo demanda. Esto reduce enormemente la complejidad del programa al centrarse solo en subproblemas más sencillos de resolver. Estas partes son los subprogramas que se llamarán en el programa principal, el punto de acceso de la aplicación, como se muestra en la siguiente figura.

Programa principal y subprogramas

En los algoritmos, las subrutinas se declaran antes del programa de la siguiente manera:

SUB-PROGRAMA sub_prog_A   
VAR   
   ...  
INICIO   
   ...  
FIN   
PROGRAMA principal   
VAR   
   ...  
INICIO   
   ...   
   sub_prog_A  
FIN 

En realidad, un programa rara vez se compone de una única serie de instrucciones que se suceden unas a otras. Para crear y mantener correctamente una aplicación, los desarrolladores siempre dividen el programa principal en una serie de subprogramas, que luego se llaman por desde el programa principal. Los subprogramas representan una pequeña parte de la funcionalidad del programa. También se pueden llamar entre sí para definir una jerarquía de tareas.

Vamos a considerar como ejemplo un juego sencillo: el ahorcado. Desglosémoslo en sus funcionalidades:

Con este desglose, podemos ver que no estamos abordando todo el juego del ahorcado a la vez, sino construyéndolo paso a paso, característica a característica....

La elegancia de la recursividad

Por definición, un subprograma recursivo es un subprograma que se llama a sí mismo.

En teoría, el objetivo de la recursividad es simplificar un proceso complejo que contenga iteraciones, escribiendo solo procesos sencillos. Sin embargo, siempre hay una gran diferencia entre la teoría y la práctica.

Vamos a revisar la evolución de los lenguajes de programación de una forma muy popular. Los primeros lenguajes de programación, y todavía hoy en día algunos poco utilizados, no implementaban estructuras iterativas sino solo condicionales. Entonces, ¿cómo se repite una instrucción?

Simplemente llamando al subprograma que contiene esta instrucción en una condicional, hasta que la condición para detener la iteración establecida en la condición SI sea cierta.

Vamos a modelizar este principio en la visualización de una tabla.

Para mostrar una tabla, tenemos que recorrerla desde el primer elemento hasta el último. Así que tenemos que parar después de mostrar el último elemento. Por lo tanto, nuestra condición de parada es "hemos procesado el último elemento".

Una tabla se recorre utilizando un contador que se incrementa a medida que se recorre. Por lo tanto, podemos modelar nuestra condición de parada de la siguiente manera: el contador debe ser mayor que el tamaño de la tabla. Si he procesado el último elemento de la tabla, me detengo, es decir, el contador ha alcanzado el tamaño de la tabla.

Existen varios tipos de recursión: simple, múltiple, cruzada y anidada. En este capítulo, solo discutiremos los dos primeros tipos, dejando que el lector explore los dos últimos por su cuenta. Todos estos diferentes tipos de recursión se basan en el mismo principio que la recursión simple; solo cambia la jerarquía de las llamadas recursivas.

SUB-PROGRAMA sub-prog-A   
VAR   
   ...  
INICIO   
   SI...

Algoritmos avanzados para tablas

El principal objetivo de la informática es simplificar procesos complejos para el usuario. Por ello, cuando un programa trabaja con tablas, introducidas o no por el usuario, debe ordenarlas para facilitar su manejo y, por tanto, su búsqueda.

Ahora que hemos estudiado las subrutinas y la recursividad, podemos ver cómo realizar estas operaciones de ordenación, empezando por los algoritmos más sencillos para el ser humano, es decir, los menos eficientes para la máquina, hasta llegar a los más optimizados para el ordenador y, por tanto, los menos sencillos para el cerebro humano (es decir, utilizando subrutinas recursivas).

PROCEDIMIENTO intercambiar(E/S : x, y : ENTERO)   
VAR   
   tmp : ENTERO   
INICIO   
   tmp <- x   
   x <- y   
   y <- tmp   
FIN 

2. Ordenación por selección

La ordenación por selección es la ordenación con la lógica más simple. Empezamos buscando el valor más pequeño de la tabla y lo colocamos en la primera celda, desplazando las demás celdas como se muestra en la figura siguiente. Lo único que tenemos que hacer, es aplicar las mismas operaciones a la subtabla que empieza en la celda 2, luego a la que empieza en la celda 3, y así sucesivamente, hasta llegar a una subtabla final de tamaño 1, lo que indica que la tabla está correctamente ordenada.

Ordenación por selección

La clasificación por selección requiere, por tanto, dos operaciones:

• Encontrar el valor más pequeño.

• Intercambiar la celda actual con la primera celda de la subtabla correspondiente.

Así que necesitamos un subprograma para encontrar el valor más pequeño o, más bien, el índice del valor más pequeño de una tabla.

FUNCION indice_minimo (tab : TABLA[] : ENTERO, inicio,  
tamanio : ENTERO) : ENTERO   ...

Funciones y procedimientos con Python

Como señalamos en la sección anterior, Python solo implementa funciones.

if __name__ == '__main__': 

# una función sin cuerpo 
def miFuncion():   
   pass   
   
# código para el procedimiento muestra_tabla   
def muestraTabla(tab):   
   for e in tab:   
      print(e)   
   
# código del procedimiento doble   
def doble(a):   
   return a * a   
   
# código de la función maximo   
def maximo(a,b):   
   if a > b :   
      return a   
   else:   
      return b   
   
# programa principal   
if __name__ == '__main__':   ...

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