Programación y Software

1. Paquetes y Programación: Existen 2 tipos de usuarios de software, los primeros son aquellos que se limitan únicamente a las capacidades que les pueda brindar el software para realizar la tarea necesaria. Por otra parte están aquellos usuarios que se expanden a buscar más alternativas cuando las herramientas estándar del programa no pueden, estas alternativas son la búsqueda de nuevos paquetes o aprender a escribir macros (programas computacionales) que permiten ampliar la capacidad de los problemas.

1.1. Programas Computacionales: Son conjuntos de instrucciones que dirigen a la computadora para realizar una cierta tarea.

1.2. Los programas se componen de: Representación de información sencilla (declaración de constantes, variables y tipos). • Representación de información más compleja (estructuras de datos, arreglos y registros). • Fórmulas matemáticas (asignación, reglas de prioridad y funciones intrínsecas). • Entrada/Salida. • Representación lógica (secuencia, selección y repetición). • Programación modular (funciones y subrutinas).

2. Programación Estructurada: Conjunto de reglas que prescriben buenos hábitos de estilo para el programador, es bastante flexible para permitir una considerable creatividad y expresión personal, sus reglas imponen suficientes restricciones para hacer que los programas resultantes sean muy superiores a sus versiones no estructuradas. En particular, el producto terminado es mucho más elegante y fácil de entender.

2.1. Cualquier algoritmo numérico requiere tan sólo de tres estructuras de control fundamentales: secuencia, selección y repetición.

2.2. NOMBRE 1.Terminal 2.Líneas de flujo 3.Proceso 4.Entrada/Salida 5.Decisión 6.Unión 7.Conexión de fin de página 8.Ciclo de cuenta controlada

2.2.1. FUNCIÓN 1.Representa el inicio o el final de un programa. 2.Representan el flujo de la lógica. Los arcos en la flecha horizontal indican que ésta pasa sobre las líneas de flujo verticales y no se conecta con ellas. 3.Representa cálculos o manipulación de datos. 4.Representa entrada o salida de datos e información. 5.Representa una comparación, una pregunta o una decisión que determina los caminos alternativos a seguir. 6.Representa la confluencia de líneas de flujo. 7.Representa una interrupción que continúa en otra página. 8.Se usa para ciclos que repiten un número predeterminado de iteraciones.

3. Programación Modular: Los programas de computación se dividen en subprogramas más pequeños, o módulos que pueden desarrollarse y probarse por separado. A esta forma de trabajar se le llama programación modular. La principal cualidad de los módulos es que son tan independientes y autosuficientes como sea posible. Además, en general, están diseñados para llevar a cabo una función específica y bien definida, y tienen un punto de entrada y un punto de salida. Los módulos a menudo son cortos (por lo general 50 a 100 instrucciones) y están bien enfocados.

3.1. La programación modular tiene diversas ventajas. El uso de unidades pequeñas e independientes hace que la lógica subyacente sea más fácil de seguir y de entender, tanto para el que desarrolla el módulo como para el usuario. Se facilita el desarrollo debido a que se puede perfeccionar cada módulo por separado. En proyectos grandes, varios programadores pueden trabajar por separado las diferentes partes individuales. En el diseño modular también la depuración y la prueba de un programa se simplifican debido a que los errores se pueden encontrar con facilidad. Por último, es más sencillo el mantenimiento y la modificación del programa.

3.2. FUNCTION Euler(dt, ti, tf, yi) t = ti y = yi h = dt DO IF t + dt > tf THEN h = tf — t ENDIF dydt = dy(t, y) y = y + dydt * h t = t + h IF t ≥ tf EXIT ENDDO Euler = y END Euler

4. Excel: es una hoja de cálculo producida por Microsoft, Inc. Las hojas de cálculo son un tipo especial de software para matemáticas que permite al usuario ingresar y realizar cálculos en renglones y columnas de datos. Como tales, son una versión computarizada de una gran hoja de contabilidad en la que se lleva acabo una gran cantidad de cálculos interrelacionados.

4.1. Excel cuenta con varios recursos numéricos interconstruidos como resolución de ecuaciones, ajuste de curvas y optimización. Incluye también VBA como un lenguaje de macro que sirve para hacer cálculos numéricos. Por último, tiene varias herramientas para la visualización como gráficas y superficies de tres dimensiones, que son un valioso complemento para el análisis numérico.

5. Otros Lenguajes y Bibliotecas: Existen lenguajes de alto nivel como Fortran 90 y C++ dónde de igual forma se pueden escribir estas funciones.

5.1. Function Euler(dt, ti, tf, yi, m, cd) REAL dt, ti, tf, yi, m, cd Real h, t, y, dydt t = ti y = yi h = dt Do If (t + dt > tf) Then h = tf – t End If dydt = dy(t, y, m, cd) y = y + dydt * h t = t + h If (t >= tf) Exit End Do Euler = y End Function

6. Matlab: El elemento principal de MATLAB sigue siendo la matriz. La manipulación matemática de matrices se ha realizado muy adecuadamente en un ambiente interactivo fácil de utilizar. A esta manipulación matricial, MATLAB agrega varias funciones numéricas, cálculos simbólicos y herramientas para visualización. En consecuencia, la versión actual representa un ambiente computacional bastante amplio. MATLAB tiene diferentes funciones y operadores que permiten la adecuada realización de los métodos numéricos que aquí desarrollamos. Éstos se describirán con detalle en los capítulos siguientes. Además, se pueden escribir programas como los llamados archivos M (M-files) que sirven para realizar cálculos numéricos.

6.1. >> g=9.81; >> m=68.1; >> cd=12.5; >> tf=2; >> v=g*m/cd*(1-exp(-cd/m*tf)) v = 16.4217

7. Mathcad es esencialmente un Notepad interactivo que permite a los ingenieros y a los científicos realizar diversas tareas matemáticas, de manejo de datos y de tipo gráfico. La interfaz de Mathcad acepta y muestra notación matemática natural, usando teclas o clics en las opciones del menú, sin necesidad de programación. Mathcad puede realizar tareas ya sea en modo numérico o en modo simbólico. En el primero, las funciones y los operadores de Mathcad dan respuestas numéricas, mientras que en el segundo, los resultados se dan como expresiones o ecuaciones generales.