Tipos de algoritmos

Clasificación y Tipos de algoritmos

Se ha clasificado a los algoritmos de diversas formas, de acuerdo con algunos de sus atributos. Por ejemplo:

Según el sistema de signos con el que describen los pasos a seguir, se reconocen:

Algoritmos cualitativos: cuando se hace a través de palabras, es decir, las instrucciones son verbales. Sucede, por ejemplo, con recetas de cocina.

Algoritmos cuantitativos: cuando se hace a través de cálculos numéricos. Se puede hacer un algoritmo, por ejemplo, para obtener la raíz cuadrada de un número.

Según su función, los algoritmos pueden ser:

Algoritmos de ordenamiento: secuencian los elementos que ingresan a partir de un cierto orden, en general, según un orden numérico o léxico.

Algoritmos de búsqueda: al contrario de realizar operaciones o secuenciar elementos, se dedica a encontrar dentro de una lista que ingresa, uno o varios elementos en particular que cumplan con el conjunto de condiciones dadas.

Algoritmos de encaminamiento: deciden de qué modo se deberá transmitir algo que llega, y cómo seguirá un conjunto de pasos encadenados. Se dividen fundamentalmente entre adaptativos y estáticos, los primeros con cierta capacidad de aprendizaje y ajuste a la circunstancia, mientras que los segundos funcionan mecánicamente, siempre del mismo modo. Es importante decir que los algoritmos de encaminamiento cuentan con una propia subdivisión, según el camino que se toma para que la transmisión llegue de manera efectiva (ejemplos de estos tipos son: por el camino más corto, de manera óptima, basado en el flujo, etc.).

También los algoritmos han sido clasificados según la estrategia que se utiliza para llegar al resultado. Veamos algunos ejemplos:

Algoritmos probabilísticos: no se puede estar seguro de la exactitud de la respuesta que darán. Se agrupan en distintos subtipos, pero con esa premisa: o bien presentan soluciones aproximadas del problema, o bien presentan soluciones que pueden ser correctas pero también erróneas.

Algoritmo cotidiano: es el que se da en la vida común de las personas, no se aplica en sistemas informáticos ni en nada ajeno al día a día. Muchas de las decisiones que se toman desde que uno se despierta por la mañana pertenecen a este grupo.

Algoritmo heurístico: abandona alguno de los objetivos como recurso para terminar llegando a la solución. En general, son utilizados cuando no existe una solución mediante las vías tradicionales.

Algoritmo de escalada: se comienza con una solución insatisfactoria (que no cumple la entrada y la salida), y se la va modificando aproximándose a lo que se busca. En algún momento, estaremos cerca de (o llegaremos a) la solución correcta.

Algoritmo voraz: Con la idea de llegar a una solución óptima definitiva, elige analizar cada paso como único y elegir la solución óptima para ese paso.

Algoritmo determinista: es completamente lineal (cada paso tiene un paso sucesor y un paso predecesor) y por lo tanto predictivo, si se conocen sus entradas y su forma de proceder. El algoritmo de Euclides, que permite averiguar el máximo común divisor entre dos números, responde a este tipo. Se distinguen de los no deterministas, donde el algoritmo tiene un comportamiento en forma de árbol.

Referencia

FUNDAMENTOS DE PROGRAMACIÓN

¿En qué consiste la solución de problemas?

Un buen hábito y como buenos programadores es la de llevar una metodología para solucionar un problema por más mínimo que este sea. Es por eso que esta vez vamos a ver algunos pasos que debemos seguir para resolver un problema en programación y básicamente la idea es convertirlo en un hábito cada vez que vayamos a programar.

1. Análisis previo del problema: Se debe definir y tener claro lo que el programa tiene que hacer junto con las tareas que debe realizar para llevar a cabo la solución. De igual forma se debe analizar todos los escenarios que pueden darse ya que un cambio de escenario puede variar el resultado final del programa.
2. Diseño del algoritmo: El algoritmo se lo puede hacer de cualquier forma: Pseudocódigo o Diagrama de Flujo, la idea principal es que sea entendible, y no solo por el que lo diseñó si no por cualquier persona. En conclusión en la etapa anterior se define qué es lo que hará el programa, en esta fase, se define como lo hará. Algo importante de este diseño es que sea entendible para el programador que lo va implementar.
   
   
   
3. Configuración del entorno de desarrollo y codificación: consiste en transcribir o adaptar el algoritmo a un lenguaje de programación, se tendrá que adaptar todos los pasos diseñados en el algoritmo con sentencias y sintaxis propias del lenguaje. Verificar errores, organizar el código y comentarlo, son buenas prácticas que hacen programas más legibles y facilitan la depuración. Previamente a la codificación se debe tener configurado el entorno de trabajo: IDEs, librerías, Frameworks (aunque este último no lo recomiendo si estas empezando a programar, es mejor aprender las cosas más básicas los fundamentos, todo a mano primero y luego los frameworks) y luego pasar el algoritmo al lenguaje de programación.
4.  Compilación y pruebas: Permitirá detectar errores en tiempo de compilación, ejecución y lógicos, y en el caso de Java se generará uno o varios archivos bytecode que serán ejecutados por la computadora. Es necesario realizar pruebas con una gran cantidad de datos para encontrar posibles errores y corregirlos.
5.  Documentación y mantenimiento: Por últimos se debe tener una documentación de todos los pasos hasta llegar a la solución del problema, a veces es un poco tedioso esta fase pero también es muy importante ya que muchas veces suceden modificaciones con el pasar del tiempo y estas se hace en algunos casos por otros programadores diferentes a los que lo crearon (que incluso cuando uno mismo va a modificar no se acuerda que rayos hacia ese código, me ha pasado), y cuando un programa es pobre en documentación este proceso de modificación es totalmente complejo.
   

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Planteamiento de solución de problema según "POLYA"

Para resolver un problema se necesita:

Paso 1: Entender el problema

• ¿Cuáles son los argumentos? ¿Cuál es el resultado? ¿Cuál es nombre de la función? ¿Cuál es su tipo?
• ¿Cuál es la especificación del problema? ¿Puede satisfacerse la especificación? ¿Es insuficiente? ¿Redundante? ¿Contradictoria? ¿Qué restricciones se suponen sobre los argumentos y el resultado?
• ¿Puedes descomponer el problema en partes? Puede ser útil dibujar diagramas con ejemplos de argumentos y resultados.

Paso 2: Diseñar el programa

• ¿Te has encontrado con un problema semejante? ¿O has visto el mismo problema planteado en forma ligeramente diferente?
• ¿Conoces algún problema relacionado con éste? ¿Conoces alguna función que te pueda ser útil? Mira atentamente el tipo y trata de recordar un problema que sea familiar y que tenga el mismo tipo o un tipo similar.
• ¿Conoces algún problema familiar con una especificación similar?
• He aquí un problema relacionado al tuyo y que ya has resuelto. ¿Puedes utilizarlo? ¿Puedes utilizar su resultado? ¿Puedes emplear su método? ¿Te hace falta introducir alguna función auxiliar a fin de poder utilizarlo?
• Si no puedes resolver el problema propuesto, trata de resolver primero algún problema similar. ¿Puedes imaginarte un problema análogo un tanto más accesible? ¿Un problema más general? ¿Un problema más particular? ¿Un problema análogo?
• ¿Puede resolver una parte del problema? ¿Puedes deducir algún elemento útil de los datos? ¿Puedes pensar en algunos otros datos apropiados para determinar la incógnita? ¿Puedes cambiar la incógnita? ¿Puedes cambiar la incógnita o los datos, o ambos si es necesario, de tal forma que estén más cercanos entre sí?
• ¿Has empleado todos los datos? ¿Has empleado todas las restricciones sobre los datos? ¿Has considerado todos los requisitos de la especificación?

 

Paso 3: Escribir el programa

Al escribir el programa, comprueba cada uno de los pasos y funciones auxiliares.

• ¿Puedes ver claramente que cada paso o función auxiliar es correcta?
• Puedes escribir el programa en etapas. Piensas en los diferentes casos en los que se divide el problema; en particular, piensas en los diferentes casos para los datos. Puedes pensar en el cálculo de los casos independientemente y unirlos para obtener el resultado final
• Puedes pensar en la solución del problema descomponiéndolo en problemas con datos más simples y uniendo las soluciones parciales para obtener la solución del problema; esto es, por recursión.
• En su diseño se puede usar problemas más generales o más particulares. Escribe las soluciones de estos problemas; ellas pueden servir como guía para la solución del problema original, o se pueden usar en su solución.
• ¿Puedes apoyarte en otros problemas que has resuelto? ¿Pueden usarse? ¿Pueden modificarse? ¿Pueden guiar la solución del problema original?

Paso 4: Examinar la solución obtenida

• ¿Puedes comprobar el funcionamiento del programa sobre una colección de argumentos?
• ¿Puedes comprobar propiedades del programa?
• ¿Puedes escribir el programa en una forma diferente?
• ¿Puedes emplear el programa o el método en algún otro programa?

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Definición de algoritmo.

Un algoritmo es una secuencia de pasos lógicos necesarios para llevar a cabo una tarea específica, como la solución de un problema. Los algoritmos son independientes tanto del lenguaje de programación en que se expresan como de la computadora que los ejecuta. En cada problema el algoritmo se puede expresar en un lenguaje diferente de programación y ejecutarse en una computadora distinta; sin embargo el algoritmo será siempre el mismo.

Por ejemplo en una analogía con la vida diaria, una receta de un plato de cocina se puede expresar en español, inglés o francés, pero cualquiera que sea el lenguaje, los pasos para la elaboración del plato se realizaran sin importar el cocinero. Los pasos a seguir en la solución de una ecuación de segundo grado. Los pasos matemáticos para la solución de un número factorial. Las instrucciones para la liquidación de una nómina. Las acciones que se deben seguir para la obtención de una estadística. Para llegar a la realización de un programa es necesario el diseño previo de un algoritmo, de modo que sin algoritmo no puede existir un programa.

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¿Qué es un diagrama de flujo?

Un diagrama de flujo es un diagrama que describe un proceso, sistema o algoritmo informático. Se usan ampliamente en numerosos campos para documentar, estudiar, planificar, mejorar y comunicar procesos que suelen ser complejos en diagramas claros y fáciles de comprender. Los diagramas de flujo emplean rectángulos, óvalos, diamantes y otras numerosas figuras para definir el tipo de paso, junto con flechas conectoras que establecen el flujo y la secuencia. Pueden variar desde diagramas simples y dibujados a mano hasta diagramas exhaustivos creados por computadora que describen múltiples pasos y rutas. 

Si tomamos en cuenta todas las diversas figuras de los diagramas de flujo, son uno de los diagramas más comunes del mundo, usados por personas con y sin conocimiento técnico en una variedad de campos. Los diagramas de flujo a veces se denominan con nombres más especializados, como "diagrama de flujo de procesos", "mapa de procesos", "diagrama de flujo funcional", "mapa de procesos de negocios", "notación y modelado de procesos de negocio (BPMN)" o "diagrama de flujo de procesos (PFD)". Están relacionados con otros diagramas populares, como los diagramas de flujo de datos (DFD) y los diagramas de actividad de lenguaje unificado de modelado (UML).

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