Pensamiento computacional y resolución de problemas

Una computadora puede calcular una ruta, reproducir un sonido u organizar una lista de nombres. Las ciencias de la computación estudian los procesos que hay detrás de estas tareas: cómo se representa y maneja la información, qué problemas pueden resolverse y cómo construir sistemas que ejecuten las soluciones.

Describe una computación

Un modelo inicial útil es entrada → proceso → salida. Un planificador de rutas recibe un punto de partida y un destino. Busca información sobre carreteras y después devuelve una ruta, una distancia en kilómetros y un tiempo de viaje. La información sobre carreteras también son datos que necesita el proceso. El resultado visible es solo una parte de la computación.

Enuncia un problema computacional antes de elegir su método. Por ejemplo: «Entrada: una lista de nombres. Salida: los mismos nombres en orden alfabético». Esto especifica cómo debe ser un resultado correcto. Deja margen para distintos métodos de producirlo. Si la salida omite un nombre, no resuelve el problema, aunque los nombres restantes estén ordenados.

Más que escribir código

La programación consiste en escribir instrucciones en un lenguaje que una computadora pueda ejecutar. Es una actividad importante dentro de las ciencias de la computación. La disciplina también se pregunta si existe una solución, cuánto trabajo requiere y cómo pueden usarla las personas de forma segura y sencilla.

Los límites se solapan. Diseñar un editor de imágenes puede implicar gráficos, interacción con el usuario e ingeniería de software a la vez. La computación también apoya otras disciplinas: los biólogos comparan secuencias de ADN, los científicos del clima modelan la atmósfera y los artistas usan software para crear imágenes y música.

Disciplinas relacionadas y límites prácticos

La ingeniería de computadores se centra en dispositivos físicos como procesadores y placas de circuitos. Las tecnologías de la información, o TI, se centran en seleccionar, configurar y mantener en funcionamiento los sistemas de una organización. La ciencia de datos combina la estadística y la computación para extraer conclusiones de los datos. Estas disciplinas comparten métodos con las ciencias de la computación, pero ponen el énfasis en trabajos distintos.

Las computadoras ejecutan instrucciones precisas con rapidez, a menudo miles de millones de operaciones sencillas por segundo. La velocidad no arregla una instrucción poco clara. «Añade un poco de sal» deja una cantidad sin especificar; un proceso destinado a ejecutarse automáticamente necesita una acción precisa.

También hay límites más allá de la velocidad. Algunos problemas enunciados con precisión no tienen solución algorítmica. Otros tienen soluciones que requieren demasiados pasos para ser prácticas. Preguntarse qué puede conseguir una computadora forma parte de las propias ciencias de la computación.

El pensamiento computacional aclara un problema lo suficiente para resolverlo paso a paso. Una persona puede ejecutar la solución, una computadora puede ejecutarla o ambas pueden repartirse el trabajo. Ese pensamiento incluye decidir qué significa el problema y cómo debe comprobarse un resultado.

Cuatro técnicas que funcionan juntas

La descomposición divide un problema en partes más pequeñas. El reconocimiento de patrones encuentra semejanzas o trabajo repetido. La abstracción conserva los detalles necesarios para un propósito y omite los demás. El diseño de algoritmos transforma una solución en pasos precisos y ordenados.

Estas técnicas son herramientas a las que puedes volver cuando sea necesario. No son cuatro casillas que deban completarse en un orden fijo. Una prueba fallida puede revelar un subproblema que falta. Un subproblema repetido puede sugerir un procedimiento reutilizable. Un modelo puede necesitar un detalle más antes de que el algoritmo funcione.

Jeannette Wing ayudó a popularizar el término «pensamiento computacional» en un ensayo de 2006. Su mensaje central era que este enfoque es útil para todos, más allá de las personas que trabajan como programadores.

Comprende, planifica, ejecuta y comprueba

El matemático George Pólya describió cuatro etapas de resolución de problemas en 1945. En informática, llevan a acciones concretas:

1. Comprende el problema. Identifica entradas, salidas, restricciones y criterios de éxito.
2. Elabora un plan. Elige tareas más pequeñas, patrones útiles y un algoritmo.
3. Ejecuta el plan. Exprésalo y ejecútalo mediante pseudocódigo, un diagrama de flujo o un programa.
4. Revisa. Compara el resultado con los criterios de éxito y modifica la solución donde haga falta.

Una restricción es una regla que la solución debe respetar, como un tiempo máximo disponible. Un criterio de éxito es una forma de juzgar el resultado. «Producir una lista de compras combinada con las cantidades necesarias» se puede comprobar. «Mejorar las compras» deja el resultado poco claro.

Desarrolla un plan de comidas

Supón que necesitas cenas para una semana. Las entradas incluyen las recetas, el número de personas y los alimentos ya disponibles. La salida es un plan y una lista de compras. Las necesidades alimentarias y el tiempo disponible para cocinar son restricciones.

Descompón el trabajo en elegir las comidas, elaborar la lista y cocinar. El reconocimiento de patrones muestra que varias recetas usan arroz y cebolla. La abstracción representa un ingrediente mediante su nombre y su cantidad, como «arroz, 1 kg», sin conservar una marca cuando esta no afecta al plan.

Ahora puede ordenarse el algoritmo de compras: elegir las comidas, enumerar sus ingredientes, combinar los ingredientes repetidos, restar lo que ya hay en la despensa y comprar lo que falta. Combinar las cantidades antes de comprobar la despensa evita restar las mismas existencias por separado para cada receta.

Comprueba el resultado comparándolo con las comidas. Todos los ingredientes necesarios deben estar disponibles en cantidad suficiente. Si falta un ingrediente, sigue cómo se elaboró la lista y modifica el paso correspondiente.

Un fallo habitual es empezar a programar antes de decidir qué resultado se necesita. Un programa rápido puede resolver fielmente el problema equivocado. Las personas siguen eligiendo el modelo, las restricciones y los pasos; la computadora ejecuta las instrucciones que expresan esas decisiones.

Puede ser difícil tener presente un problema grande en su totalidad. La descomposición lo sustituye por subproblemas más pequeños que puedes comprender, resolver y comprobar por separado. Las partes deben seguir combinándose para formar una solución al problema original.

Avanza del conjunto a los detalles

Empieza por la tarea principal. Divídela en unas pocas responsabilidades con sentido y después detalla cada responsabilidad. Esto es la descomposición descendente. Un diagrama de descomposición con forma de árbol sitúa el problema completo arriba y las tareas más pequeñas debajo. Las ramas muestran a qué tarea pertenece cada tarea más pequeña.

Para una aplicación de cuestionarios, las partes principales son almacenar preguntas y respuestas, formular preguntas, comprobar respuestas, y mantener y mostrar la puntuación. La parte «formular una pregunta» puede dividirse en mostrar el texto de la pregunta, mostrar las opciones de respuesta y leer la elección del estudiante.

Un diagrama de estructura textual podría ser así:

Run a quiz
    Store questions and answers
    Ask a question
        Show question text
        Show answer options
        Read the choice
    Check the answer
    Keep and show the score

Estas ramas describen responsabilidades. Su posición vertical por sí sola no da el orden completo de ejecución. Por ejemplo, la aplicación repite la formulación y la comprobación mientras queden preguntas. Un algoritmo aparte describe ese flujo.

Decide cuándo dejar de dividir

Una parte es lo bastante pequeña cuando puedes ver cómo resolverla directamente o cuando un método o herramienta existente se encarga de ella. «Leer la elección» puede ser una tarea utilizable una vez que sabes cómo recoge la entrada la interfaz. Dividirla en movimientos individuales de las manos añadiría detalles que no ayudan a diseñar la aplicación.

Haz primero la división principal. Si empiezas describiendo acciones diminutas, es fácil dedicar tiempo a una pantalla y olvidar una responsabilidad completa, como decidir cuándo termina el cuestionario.

Identifica las dependencias

Una dependencia significa que una tarea necesita el resultado de otra. El cuestionario debe obtener una elección antes de comprobarla y comprobarla antes de actualizar la puntuación. Anota qué recibe y qué produce cada parte. Esto aclara cómo se transmite la información entre ellas.

Las partes deben ser lo más independientes posible. Si la visualización cambia de cuatro botones de respuesta a otro método de entrada, el cálculo de la puntuación debería seguir funcionando con el resultado comprobado. Unos límites claros permiten que distintas personas construyan partes separadas al mismo tiempo y facilitan los cambios posteriores.

La independencia no significa que las partes nunca intercambien información. Necesitan entradas y salidas acordadas. Una parte de puntuación que espera VERDADERO o FALSO no puede usar directamente el texto sin procesar de la parte que muestra preguntas sin un paso que compruebe la respuesta.

Busca huecos y solapamientos

Vuelve a leer el problema original y pregúntate si completar todas las partes terminaría el trabajo completo. El primer diagrama no muestra cuándo se detiene el cuestionario. Añade esa responsabilidad al control general del cuestionario. Pregúntate también si dos partes modifican ambas la puntuación, lo que podría contar una respuesta correcta dos veces.

Comprueba cada parte pequeña por separado y después el proceso combinado. Una visualización correcta de preguntas y un comprobador correcto de respuestas pueden fallar al trabajar juntos si uno envía la elección en un formato distinto del que espera el otro.

El trabajo repetido suele ocultar un método reutilizable. El reconocimiento de patrones consiste en buscar semejanzas, repeticiones o tendencias dentro de un problema y entre problemas distintos. La pregunta útil es qué permanece igual y qué cambia.

Encuentra repeticiones dentro de una tarea

Para dibujar un cuadrado, un lápiz en movimiento puede avanzar 100 pasos y girar a la derecha 90 grados, cuatro veces. El par de acciones se repite. Un bucle expresa ese par una vez y establece el número de repeticiones:

REPEAT 4 TIMES
    Move forward 100 steps
    Turn right 90 degrees

Este patrón facilita ver la estructura. También facilita un cambio: modificar la distancia de avance en un solo lugar cambia todos los lados.

Sustituye los detalles que cambian por parámetros

La generalización hace que una solución funcione para una familia de casos. Un parámetro es una entrada con nombre que representa un detalle que puede cambiar. Para los polígonos regulares, el número de lados y la longitud del lado pueden ser parámetros.

Un lápiz que recorre el contorno de un polígono regular gira una vuelta completa. El giro en cada vértice es:

Aquí, $n$ es el número de lados. Repite el par de avanzar y girar $n$ veces, manteniendo la misma longitud de lado y el mismo giro cada vez.

El giro es el cambio en la dirección del lápiz, no el ángulo interior del polígono. Para un triángulo, usar un giro de 60 grados no produciría el recorrido de tres lados deseado.

Reconoce el mismo método en problemas distintos

Encontrar el vuelo más barato, la ruta más corta y la nota más alta implica recordar el mejor candidato visto hasta el momento. Empieza con un candidato. Examina cada candidato siguiente y sustituye el recordado cuando el nuevo sea mejor. El sentido de la comparación cambia entre el menor y el mayor, pero el patrón general sigue siendo útil.

Los patrones también pueden organizar datos. Agrupar los gastos en alimentación, transporte y vivienda hace visibles las características comunes. Si las ventas de paraguas aumentan repetidamente cuando se pronostica lluvia, una tienda puede usar la tendencia para planificar sus existencias. Una tendencia es un indicio que debe examinarse; la razón por la que se cumple importa al decidir si continuará.

Comprueba el patrón propuesto

Los números 1, 2, 4 no determinan de forma única el siguiente número. Duplicar da 8. Aumentar las diferencias de uno en uno da 7, porque las diferencias hasta ahora son 1 y 2. Se necesitan más casos o una regla que explique la secuencia para decidir qué patrón encaja con el problema.

Busca diferencias relevantes antes de reutilizar una solución. Dividir una cuenta a partes iguales y dividirla según lo que pidió cada persona implican un total compartido. La división a partes iguales resuelve la primera tarea, pero la segunda necesita el pedido de cada persona. Reutiliza la estructura común solo después de identificar el detalle que cambia el resultado requerido.

Un modelo puede ser más sencillo que la realidad y seguir siendo útil. La abstracción conserva la información necesaria para un propósito concreto y omite otros detalles. Su calidad depende de si puede responder a las preguntas que plantea la tarea.

Elige un modelo para la tarea

Un mapa del metro conserva las estaciones, su orden en cada línea y los lugares donde conectan las líneas. Esos detalles ayudan a planificar un viaje. Puede distorsionar las distancias y omitir el trazado de las calles porque su propósito principal es mostrar conexiones.

Ese mismo mapa es una mala herramienta para decidir qué distancia hay que caminar entre dos estaciones. El modelo omitió un detalle necesario para el nuevo propósito. Un detalle es relevante por el problema, no porque resulte interesante en general.

Considera dos modelos del mismo automóvil:

El juego de carreras necesita actualizar el movimiento. El estacionamiento necesita identificar el automóvil y registrar su estancia. Ninguno de los modelos debe conservar todas las características físicas del automóvil.

Oculta pasos detrás de un nombre claro

La abstracción también permite usar lo que hace un componente sin repasar cómo funciona cada vez. Elegir un programa de la lavadora no requiere controlar directamente su motor.

En un algoritmo, un procedimiento es un grupo de pasos con nombre. Llamarlo por ese nombre ejecuta esos pasos. Un nombre como average(list) comunica una tarea y oculta las operaciones aritméticas repetidas. Un procedimiento que envía un resultado de vuelta a quien lo llama devuelve un valor. Quien lo llama puede guardar ese valor o usarlo en otro cálculo.

Un parámetro da a un procedimiento una entrada que puede cambiar. drawPolygon(sides, length) tiene dos parámetros. La llamada drawPolygon(6, 100) proporciona seis lados y una longitud de 100 pasos. Esto combina la abstracción, que oculta los pasos de dibujo, con la generalización, que admite distintas formas y tamaños.

Los límites de un procedimiento deben estar claros: ¿qué entradas acepta y qué resultado o acción produce? Para una media, una lista vacía necesita un tratamiento especial porque no hay un recuento por el que dividir. Ocultar los pasos no elimina la necesidad de definir entradas utilizables.

Construye capas de comprensión

Una aplicación de chat ofrece una forma de enviar un mensaje. Debajo, el sistema operativo ofrece servicios que la aplicación puede usar. Más abajo, el hardware ejecuta operaciones. Cada capa se apoya en el comportamiento de la siguiente sin exponer todos los detalles internos a su usuario. Un cambio interno puede quedar limitado a una capa si se mantiene el comportamiento prometido.

Las técnicas se apoyan mutuamente. La descomposición identifica partes. El reconocimiento de patrones encuentra partes con una estructura común. La abstracción da a esas partes nombres y límites claros para que puedan combinarse.

Un error habitual de abstracción es eliminar un dato que determina si un resultado funciona. Un planificador de rutas que ignore las calles de sentido único puede proponer un recorrido imposible en vehículo. Para comprobar un modelo, enumera las decisiones que debe permitir tomar y confirma que los datos conservados bastan para cada una.

Un algoritmo es un conjunto finito y ordenado de instrucciones precisas para resolver un problema o completar una tarea. Para una entrada válida, produce la salida requerida tras un número finito de pasos. Una receta, unas instrucciones de montaje y la división larga usan esta idea.

Comprueba las propiedades del método

Un algoritmo útil tiene entradas y salidas definidas. Cada paso debe ser lo bastante preciso para tener un único significado y lo bastante efectivo para poder ejecutarse. Los pasos deben terminar y su resultado debe ser correcto para toda entrada válida.

«Encuentra el número mayor» nombra un objetivo, pero no especifica un método. «Examina cada número y conserva el mayor visto hasta el momento» proporciona un método que puede desarrollarse en instrucciones. También plantea una pregunta sobre la entrada: ¿qué debería ocurrir si la lista está vacía? Definir la entrada válida evita dejar el método incompleto.

Las instrucciones cotidianas pueden dejar huecos que las personas completan con su experiencia. «Pon la mermelada en el pan» omite abrir el frasco y extender una cantidad sobre una superficie. Al diseñar un método para su ejecución automática, indica las acciones que necesita el sistema ejecutor y colócalas en un orden utilizable.

Separa el método de su expresión

Un algoritmo es el método de solución. Un programa expresa un método en un lenguaje de programación para que una computadora pueda ejecutarlo. El mismo algoritmo puede aparecer en pseudocódigo, en un diagrama de flujo y en programas escritos en distintos lenguajes.

Tres estructuras de control organizan la ejecución:

Junto con las variables, estas estructuras bastan para expresar cualquier algoritmo. Esta es la idea de un resultado clásico publicado por Böhm y Jacopini en 1966. Un algoritmo puede combinarlas: recorrer repetidamente una lista, comprobar cada valor y actualizar un resultado almacenado mediante una secuencia.

Compara métodos correctos

Supón que una guía telefónica ordenada alfabéticamente tiene 1000 páginas. Comprobar las páginas de una en una puede requerir 1000 comprobaciones. Pasar dos páginas cada vez y comprobar solo una de cada dos requiere hasta unas 500 comprobaciones, más un paso atrás si se ha pasado el nombre.

Otro método abre la sección restante por la mitad y conserva la mitad que puede contener el nombre. Como máximo, 10 divisiones por la mitad reducen 1000 páginas posibles a una:

1000 → 500 → 250 → 125 → 63 → 32
     → 16 → 8 → 4 → 2 → 1

El orden permite descartar una mitad con seguridad. Sin ese orden, la mitad descartada podría contener el nombre. Este supuesto sobre la entrada forma parte del método.

Para 2000 páginas, comprobar cada página puede requerir el doble de comprobaciones, mientras que dividir por la mitad requiere solo una división más: 11. Comparar cómo aumenta el número de pasos explica más que cronometrar una ejecución en una máquina.

Comprueba la corrección antes de valorar la velocidad. Un método que examina solo el primer y el último número de una lista encuentra por casualidad 12 en [7, 3, 12]. No encuentra 12 en [7, 12, 3]. Un ejemplo exitoso no puede demostrar que el método funciona con todo el rango de entradas.

El pseudocódigo describe un algoritmo mediante instrucciones estructuradas y legibles. No está ligado a un lenguaje de programación. Permite trabajar en la lógica antes de ocuparse de la puntuación y otras reglas de escritura de un lenguaje.

Lee la notación

Las palabras clave se escriben en mayúsculas: INPUT, OUTPUT, IF, WHILE y FOR. Cada instrucción tiene su propia línea. La sangría muestra qué instrucciones pertenecen a un bloque. Un comentario empieza por // y explica el código sin añadir una acción.

La flecha ← significa asignación. Otros estilos de pseudocódigo usan = o SET … TO para la asignación. Aquí, = compara valores. Lee count ← 0 como «count recibe cero». Una variable es un espacio con nombre que guarda un valor que puede cambiar. Una constante tiene un nombre, pero conserva el mismo valor, como PASS_MARK ← 50.

Primero se evalúa el lado derecho de una asignación. Su resultado sustituye al valor anterior del lado izquierdo. Si count contiene 4, count ← count + 1 lee el 4 anterior, suma 1 y guarda 5. Es una instrucción para cambiar datos almacenados, no una ecuación que afirma que un número es igual a sí mismo más uno.

Relaciona los datos con las operaciones

Sumar los números 12 y 3 da 15. Unir las cadenas «12» y «3» da «123». Elige nombres descriptivos, como temperature y total, para que la función de un valor siga siendo visible.

Los operadores aritméticos incluyen +, −, * y /. DIV da el cociente entero, mientras que MOD da el resto. Así, 17 DIV 5 es 3 y 17 MOD 5 es 2. La prueba n MOD 2 = 0 identifica un entero par. Las comparaciones como =, ≠, <, >, ≤ y ≥ producen valores booleanos.

Lee, calcula y muestra

INPUT minutes
hours ← minutes DIV 60
rest ← minutes MOD 60
OUTPUT hours, "h", rest, "min"

Para 135 minutos, dos grupos completos de 60 usan 120 minutos y dejan 15. La salida es «2 h 15 min». INPUT recibe datos, las dos asignaciones los procesan y OUTPUT envía el resultado.

Conserva un valor antes de sustituirlo

Supón que a contiene 5 y b contiene 8. Las instrucciones a ← b y después b ← a dejan ambas variables con el valor 8. La primera instrucción sobrescribió la única copia almacenada de 5.

Usa una variable temporal:

temp ← a
a ← b
b ← temp

Después de la primera línea, temp contiene 5. La segunda línea coloca 8 en a. La tercera coloca el 5 guardado en b. La asignación copia un valor actual; no crea un vínculo permanente entre variables.

Da a cada variable un valor inicial antes de leerla. Una suma acumulada necesita total ← 0 antes de su primera suma. Colocar la asignación después de la suma deja el primer paso sin un valor inicial definido.

La selección elige qué instrucciones se ejecutan. Una condición es una expresión con el valor VERDADERO o FALSO. La comparación score ≥ 50 pregunta si la puntuación actual es al menos 50.

Usa IF y ELSE

IF score ≥ 50 THEN
    OUTPUT "Pass"
ELSE
    OUTPUT "Fail"
END IF

Se ejecuta exactamente una rama. Con 50, la condición es VERDADERA y la salida es «Pass». Con 49, es FALSA y la salida es «Fail». Un IF sin ELSE simplemente omite su bloque cuando su condición es FALSA.

La comparación debe corresponder a la regla. «Al menos 50» incluye 50, por lo que necesita ≥. Usar > rechazaría esa puntuación límite. Probar valores en el umbral es una forma directa de detectar este error.

Ordena varios casos

Una cadena ELSE IF comprueba las condiciones en orden y ejecuta la primera rama que se cumple:

IF temperature ≥ 30 THEN
    OUTPUT "Hot"
ELSE IF temperature ≥ 20 THEN
    OUTPUT "Warm"
ELSE IF temperature ≥ 10 THEN
    OUTPUT "Mild"
ELSE
    OUTPUT "Cold"
END IF

Para 24 °C, la primera prueba no se cumple y la segunda sí. La salida es «Warm». Para 10 °C, se ejecuta la tercera rama. Para −3 °C, se ejecuta el ELSE final.

Una temperatura de 35 °C satisface las tres comparaciones escritas, pero solo se ejecuta la primera rama que se cumple. Si temperature ≥ 10 apareciera primero, aceptaría 35 y produciría «Mild». Cuando uses umbrales «al menos» que se solapen, comprueba primero el más alto. Las ramas inferiores se encargan entonces de los valores que no cumplieron los umbrales superiores.

Combina condiciones

Para incluir temperaturas desde 10 °C hasta 20 °C, sin incluir el extremo superior, usa temperature ≥ 10 AND temperature < 20. Deben cumplirse ambos límites. Con 15, ambos son VERDADEROS. Con 20, el segundo es FALSO.

Usar OR para este intervalo da temperature ≥ 10 OR temperature < 20. Eso acepta todos los números: un valor inferior a 10 sigue cumpliendo la segunda parte, mientras que cualquier valor de al menos 10 cumple la primera. OR es útil cuando basta con cualquiera de las dos vías, no cuando deben cumplirse ambos límites.

Coloca una decisión dentro de otra

Un IF anidado coloca una decisión dentro de una rama de otra. Podrías comprobar primero si una contraseña es lo bastante larga y después, dentro de la rama en que se cumple esa condición, comprobar si contiene un dígito. Solo se llega a la decisión interior cuando la condición exterior lo permite.

Aplica sangría al bloque interior para que los caminos sean visibles. Si varias decisiones anidadas dificultan la lectura de una regla sencilla, considera combinar condiciones con AND o usar una cadena ELSE IF. Sigue un valor a través del orden real antes de suponer que se llega a todas las pruebas escritas.

La iteración repite un bloque de instrucciones. Un bucle permite expresar una sola vez el trabajo repetido, pero aún debes decidir cuándo empieza, cuándo termina y qué valores cambian en cada pasada.

Elige cómo controlar la repetición

Un bucle FOR es adecuado para un número conocido de repeticiones. Un bucle controlado por condición es adecuado para una tarea cuyo punto de parada depende de valores o de nuevas entradas. El cuerpo de un WHILE puede ejecutarse cero veces. El cuerpo de un REPEAT … UNTIL con condición al final se ejecuta al menos una vez.

Sigue una cuenta atrás

n ← 3
WHILE n > 0 DO
    OUTPUT n
    n ← n − 1
END WHILE
OUTPUT "Go!"

En la primera prueba, n es 3. El bucle muestra 3 y cambia n a 2. Las siguientes pasadas muestran 2 y 1. Después de la actualización de 1 a 0, la prueba es FALSA. La ejecución sale del bucle y muestra «Go!».

Eliminar la actualización deja n en 3, por lo que el bucle nunca alcanza su estado de parada. Un bucle que deba terminar necesita una forma de cambiar la condición: una actualización interna o una nueva entrada pueden proporcionarla.

Acumula un total y cuenta elementos

Un acumulador construye un resultado a lo largo de varias pasadas. Un contador registra cuántas veces ocurre algo. Para encontrar la media de las temperaturas diarias 18, 21, 19, 22 y 20 °C:

total ← 0
count ← 0
FOR EACH t IN temperatures
    total ← total + t
    count ← count + 1
END FOR
OUTPUT total / count

Los totales sucesivos son 18, 39, 58, 80 y 100. El recuento termina en 5, por lo que la media es 20 °C. Inicializa ambas variables antes del bucle. Reiniciar total dentro borraría las sumas anteriores. Una lista vacía necesita una comprobación aparte antes de dividir, porque su recuento es cero.

Recuerda el mejor valor hasta el momento

Para una lista no vacía, inicializa largest con el primer elemento. Después examina cada valor y sustituye largest siempre que aparezca uno mayor:

largest ← first item of list
FOR EACH value IN list
    IF value > largest THEN
        largest ← value
    END IF
END FOR
OUTPUT largest

Para [7, 3, 12, 5], el mejor valor recordado permanece en 7, pasa a 12 y se mantiene en 12. Empezar en cero falla para una lista como [−4, −9, −2], cuyo valor mayor es −2. Cero nunca fue un candidato.

Comprueba la primera y la última pasada

Un error de desfase de una unidad añade o pierde una repetición. FOR i ← 0 TO 5 se ejecuta seis veces. En la cuenta atrás, n ≥ 0 también mostraría cero. Escribe el primer y el último valor de la variable de control para comprobar el recuento.

Los bucles anidados repiten un bucle dentro de otro. Para 3 filas y 4 columnas, el bloque interior se ejecuta cuatro veces por cada fila, lo que da 12 ejecuciones. El bucle interior vuelve a empezar en cada pasada exterior.

Un diagrama de flujo dibuja un algoritmo como figuras conectadas por flechas. Las figuras identifican tipos de pasos y las flechas muestran qué paso se ejecuta a continuación. Un diagrama corto hace visible un proceso para alguien que quizá no lea código.

Elige una figura para cada función

Los símbolos principales siguen la norma ISO 5807. Tienen funciones distintas:

Una línea de flujo tiene una flecha que muestra la dirección. La dirección habitual de lectura es de arriba abajo y de izquierda a derecha, pero la flecha determina el siguiente paso real. Una línea que vuelve a un punto anterior puede mostrar repetición.

Construye una secuencia sencilla

Para calcular el área de una habitación rectangular, usa estos cinco símbolos en orden:

1. Inicio o fin: «Inicio».
2. Entrada/salida: «Introducir largo, ancho».
3. Proceso: area ← length * width.
4. Entrada/salida: «Mostrar área».
5. Inicio o fin: «Fin».

Conecta cada paso con el siguiente mediante una flecha. Con un largo de 4,5 m y un ancho de 3 m, el cálculo da 13,5 metros cuadrados. Leer la entrada no calcula el área; eso corresponde a su propio rectángulo de proceso. Mostrar el área corresponde al paralelogramo de salida.

Este diagrama no tiene decisiones ni recorridos repetidos. Es una secuencia pura y su forma aclara el orden.

Sigue una decisión usando los valores actuales

Un rombo plantea una pregunta o comprueba un valor. Para una pregunta de sí/no como score ≥ 50?, etiqueta las salidas «Sí» y «No». Evalúa la condición usando la puntuación actual y sigue exactamente una flecha correspondiente.

Una decisión puede tener más de dos salidas posibles cuando comprueba varios valores distintos. Etiqueta cada salida con el valor o caso que representa. El propósito de las etiquetas es que el siguiente paso no sea ambiguo.

Una acción como count ← count + 1 corresponde a un rectángulo de proceso. Una pregunta como count < 5? corresponde a un rombo de decisión. Mezclar estas funciones oculta si un valor se modifica o se comprueba.

Comprueba las conexiones

Un diagrama claro tiene un Inicio y al menos un Fin. Cada símbolo de proceso y de entrada/salida tiene una línea de flujo de salida. Cada decisión de sí/no tiene dos salidas etiquetadas. Sigue cada camino para comprobar que llega al siguiente paso previsto o a Fin.

Evita dejar una rama sin conectar después de su salida. Si ambas ramas deben continuar con el mismo paso, dibújalas uniéndose antes de él. Usa conectores etiquetados cuando las líneas largas o cruzadas dificulten seguir la página. Un símbolo de proceso predefinido permite mantener un procedimiento grande en un diagrama separado mientras el principal conserva su estructura general.

El pseudocódigo y los diagramas de flujo pueden expresar el mismo algoritmo. Convertir entre ellos significa conservar el orden de las acciones, las condiciones y cada recorrido del proceso. Un diagrama ordenado con una prueba en otra posición describe un algoritmo distinto.

Muestra una elección y vuelve a unir los caminos

Para una nota mínima para aprobar de 50, dibuja un rombo etiquetado score ≥ 50?. Su salida Sí lleva a un paralelogramo de salida etiquetado «Aprobado». Su salida No lleva a otro etiquetado «No aprobado». Une los caminos antes de Fin.

En pseudocódigo, estos caminos se convierten en las ramas IF y ELSE. El punto donde se unen corresponde a la primera instrucción después de END IF. El diagrama no debe llevar la salida Aprobado a través de la salida No aprobado; solo una de ellas corresponde a cada ejecución.

Coloca la prueba en el lugar correcto

Un bucle tiene un camino que vuelve a un paso anterior y una decisión que controla si continúa la repetición. Para un bucle WHILE, coloca la decisión antes del cuerpo. La salida FALSO evita el cuerpo, por lo que son posibles cero pasadas.

Para un REPEAT … UNTIL con condición al final, coloca la decisión después del cuerpo. Su salida FALSO vuelve al cuerpo y su salida VERDADERO sale del bucle. El cuerpo se ejecuta al menos una vez porque la ejecución llega a él antes de la primera prueba.

Recorre un inicio de sesión de tres intentos

attempts ← 0
REPEAT
    INPUT password
    attempts ← attempts + 1
UNTIL password = storedPassword OR attempts = 3
IF password = storedPassword THEN
    OUTPUT "Welcome"
ELSE
    OUTPUT "Account locked"
END IF

Empieza el diagrama con Inicio y un rectángulo de proceso para attempts ← 0. Después, dibuja el paralelogramo de entrada de la contraseña y el rectángulo de incremento. El rombo del bucle pregunta «¿Contraseña correcta O intentos = 3?». Su salida No vuelve a la entrada de la contraseña. Su salida Sí abandona el bucle.

La condición de salida da dos posibles razones para detenerse, por lo que no puede elegir por sí sola el mensaje final. Añade un segundo rombo que pregunte si la contraseña es correcta. Sí lleva a «Welcome»; No lleva a «Account locked». Si el tercer intento es correcto, el bucle se detiene y la rama de contraseña correcta sigue dando la bienvenida al usuario.

Convierte siguiendo los caminos

De pseudocódigo a diagrama, convierte cada asignación en un rectángulo y cada entrada o salida en un paralelogramo. Convierte las pruebas de las ramas y los bucles en rombos. Conecta el cuerpo de vuelta a la decisión que lo controla en la posición correcta.

De diagrama a pseudocódigo, examina adónde llevan los caminos de cada rombo. Los caminos que realizan acciones alternativas y vuelven a unirse sugieren selección. Un camino que vuelve a trabajo anterior sugiere iteración. Aplica sangría a cada cuerpo para reflejar sus límites.

Comprueba el destino de cada flecha de retorno. Volver a un punto posterior a la decisión de control omitiría la siguiente prueba. Volver a un punto anterior a una inicialización que debe hacerse una sola vez podría reiniciar un contador en cada pasada e impedir que el bucle termine.

Un algoritmo puede parecer razonable y hacer algo incorrecto. El seguimiento recorre sus instrucciones con exactitud y registra lo que ocurre. Las pruebas lo ejecutan con entradas elegidas y comprueban los resultados. La depuración encuentra y corrige la causa de un fallo.

Haz visible el estado

Una tabla de seguimiento registra variables y salidas durante una prueba de escritorio. Usa los valores actuales, no los valores que creas que pretendía el autor. Por ejemplo:

total ← 0
FOR i ← 1 TO 4
    total ← total + i
END FOR
OUTPUT total

Esta tabla compacta muestra el estado después de cada suma. Para un error difícil, añade filas después de instrucciones individuales y una columna para los resultados de las condiciones. Una prueba de bucle FALSA también corresponde a un seguimiento detallado: explica por qué la ejecución sale del bucle.

Elige pruebas a partir de las reglas

Calcula el resultado esperado antes de ejecutar cada prueba. De lo contrario, es fácil aceptar la salida del programa simplemente porque apareció. Algunas pruebas comprueban una propiedad, como mantener la salida ordenada, en lugar de un resultado exacto.

Para puntuaciones válidas de 0 a 100 con una nota mínima para aprobar de 50:

Las categorías de valores límite y no válidos pueden solaparse: −1 está cerca de un límite y también es no válido. La categoría explica por qué es útil la prueba. Una regla que use score > 50 supera las pruebas normales con 73 y 49, pero falla con exactamente 50.

Prueba también estructuras de entrada inusuales. Una lista vacía, un solo elemento, todos los valores iguales y valores negativos revelan supuestos distintos. Un algoritmo de la media debe tratar una lista vacía antes de dividir por su recuento. Un algoritmo del valor mayor inicializado en cero puede fallar con una lista de valores todos negativos.

Identifica el error que corriges

Un error de sintaxis incumple las reglas de escritura de un lenguaje, como un paréntesis de cierre que falta. Un error de ejecución ocurre durante la ejecución, como una división por cero. Un error lógico permite la ejecución, pero da un resultado incorrecto, como excluir con > el valor límite que permite aprobar.

Estas categorías te ayudan a elegir una comprobación. La comprobación de sintaxis detecta formas que incumplen las reglas del lenguaje. Un seguimiento puede revelar el primer estado incorrecto de un error lógico. Los datos de prueba pueden provocar un fallo de ejecución al que nunca llega una entrada típica.

Depura desde la primera discrepancia

Reproduce el fallo con una entrada concreta. Sigue o muestra los valores intermedios y encuentra el primer paso en que el estado real difiere del esperado. Corrige la causa y después vuelve a ejecutar la prueba fallida y las anteriores. Corregir una rama puede estropear otra.

Superar pruebas seleccionadas aporta evidencia sobre esas entradas. La corrección sigue exigiendo que el método funcione con toda entrada válida, así que combina las pruebas con el razonamiento sobre las instrucciones y sus supuestos.

En la programación por bloques, los bloques gráficos representan instrucciones y valores. Los arrastras a un espacio de trabajo y los encajas. Las formas eliminan gran parte del esfuerzo de recordar la sintaxis y te permiten concentrarte en la lógica del programa.

Conoce las partes de un proyecto

Scratch se creó en el MIT Media Lab. Otros entornos por bloques incluyen Snap!, desarrollado en la Universidad de California en Berkeley, Microsoft MakeCode y Blockly. Blockly es una biblioteca para construir interfaces de bloques; comenzó en Google y pasó a la Raspberry Pi Foundation en 2025.

En Scratch, el escenario es el área donde el proyecto se ejecuta de forma visible. Los objetos son personajes u objetos que actúan en él. Un objeto puede tener programas de bloques, disfraces y sonidos. Un programa de bloques es una pila de bloques; un disfraz es una imagen que el objeto puede mostrar.

El escenario mide 480 por 360 unidades de Scratch. Su centro es el punto de coordenadas (0, 0). Las coordenadas horizontales x van de −240 a 240 y las verticales y de −180 a 180. Los pasos de movimiento de Scratch son unidades del escenario, no metros.

Deja que te guíe la forma del bloque

Un bloque reportero de valor encaja en un espacio de entrada de otro bloque. Una orden encaja en una pila de acciones. Un bloque booleano encaja en un espacio de condición. La forma ayuda a distinguir entre proporcionar un valor y ejecutar una orden.

Encuentra bloques por categoría

Scratch 3 tiene nueve categorías principales identificadas por colores: Movimiento, Apariencia, Sonido, Eventos, Control, Sensores, Operadores, Variables y Mis bloques. Movimiento cambia la posición; Apariencia maneja el aspecto visible y el diálogo; Sensores recibe información; Operadores calcula o compara. La extensión Lápiz se añade por separado cuando un proyecto necesita dibujar líneas mientras se mueve un objeto.

Ejecuta una secuencia corta

Selecciona un objeto y coloca estos bloques bajo un bloque de inicio «al hacer clic en la bandera verde»:

1. «ir a x: 0 y: 0»
2. «decir ¡Hola! durante 2 segundos»
3. «mover 100 pasos»

Haz clic en la bandera verde. El objeto va primero al centro, después muestra «¡Hola!» durante dos segundos y luego se mueve 100 pasos en su dirección actual. El bloque de diálogo temporizado hace visible la pausa. La pila se ejecuta de arriba abajo.

Una pila suelta puede ejecutarse al hacer clic directamente en ella en el espacio de trabajo, pero no se iniciará con la bandera verde a menos que tenga el bloque de inicio del evento correspondiente. Comprueba tanto el orden de la pila como su evento de inicio cuando el proyecto parezca no responder.

Los bloques que encajan correctamente siguen necesitando un plan correcto. Un movimiento puede ocurrir antes de un restablecimiento de posición previsto, o una pregunta puede formularse después de mostrar el resultado. Las formas ayudan a construir de manera válida; el seguimiento revela si esa construcción hace el trabajo previsto.

Scratch usa las mismas ideas que el pseudocódigo: almacenar un valor, comprobar una condición y repetir pasos. Los bloques hacen visible la estructura, pero su posición sigue determinando cuándo ocurre cada acción.

Elige un bucle adecuado para la tarea

«repetir 10» ejecuta su cuerpo diez veces. «por siempre» sigue ejecutándose hasta que se detiene el programa y es adecuado para un juego que comprueba continuamente la entrada. «repetir hasta que <condición>» comprueba antes de cada pasada y se detiene cuando la condición es verdadera. Por tanto, puede ejecutarse cero veces, a diferencia del pseudocódigo REPEAT … UNTIL con condición al final.

Con la extensión Lápiz y el lápiz bajado, «repetir 4» con «mover 100 pasos» y «girar a la derecha 90 grados» dentro dibuja un cuadrado. Para un hexágono regular, usa seis repeticiones y un giro de 60 grados. Los cambios de dirección suman 360 grados alrededor de la figura.

Almacena un valor y elige una rama

Crea score en Variables. «dar a puntuación el valor 0» asigna su valor inicial. «sumar a puntuación 1» incrementa su valor actual. Coloca el reinicio antes del bucle de puntuación; dentro de él, borraría la puntuación anterior cada vez.

El bloque reportero redondeado score proporciona el valor actual a otros bloques. Marcar su casilla muestra un monitor en el escenario, lo que ayuda durante el seguimiento.

Un bloque «si … entonces … si no» ejecuta uno de sus dos cuerpos. Su espacio de condición de seis lados acepta un bloque booleano como «(puntuación) > (9)» o «¿tocando puntero del ratón?». Los operadores «y», «o» y «no» combinan condiciones con los mismos significados que en pseudocódigo.

Recibe una entrada, construye texto y muéstralo

El bloque «preguntar [¿Cómo te llamas?] y esperar» se detiene para recibir una entrada y la guarda en «respuesta». El bloque «unir [Hola, ] (respuesta)» construye texto. Coloca ese bloque reportero dentro de «decir … durante 2 segundos» para mostrar el saludo. Si la entrada es «Amara», la salida es «Hola, Amara».

Las tres funciones están separadas: preguntar recibe datos, unir procesa texto y decir lo muestra. Un bloque reportero puede calcular un valor útil sin mostrar nada por sí solo.

Construye un juego de adivinar

Usa este orden de bloques, con cada parte con sangría dentro del bloque que la contiene:

"when green flag clicked"
"set secret to (pick random 1 to 10)"
"ask [Guess a number from 1 to 10] and wait"
"repeat until <(answer) = (secret)>"
    "if <(answer) > (secret)> then"
        "say [Too high] for 2 seconds"
    "else"
        "say [Too low] for 2 seconds"
    "ask [Guess a number from 1 to 10] and wait"
"say [Correct!] for 2 seconds"

Un primer intento correcto omite el bucle. Para el secreto 6 y los intentos 3, 8 y 6, los mensajes son «Too low», «Too high» y después «Correct!». La nueva pregunta dentro del bucle proporciona un valor que puede hacer verdadera su condición.

La duración del mensaje importa. La pregunta de un objeto visible usa su bocadillo de diálogo, por lo que la siguiente pregunta sustituye inmediatamente a un bocadillo de decir sin duración. Un decir de dos segundos permite al estudiante leer primero el mensaje.

Lee el bucle como WHILE answer ≠ secret para comprobarlo en pseudocódigo. Omitir la pregunta repetida bloquea el juego con la antigua respuesta incorrecta; mover el mensaje final de éxito al interior del bucle lo coloca en el camino equivocado.

Un proyecto de Scratch suele tener varios programas de bloques esperando distintos eventos. La programación dirigida por eventos inicia un programa de bloques cuando ocurre un evento. Un bloque personalizado permite después que un programa de bloques llame a una parte de trabajo reutilizable con nombre.

Inicia el programa de bloques correcto

Los bloques de inicio incluyen «al hacer clic en la bandera verde», «al hacer clic en este objeto», «al presionar tecla espacio» y «al recibir [mensaje]». Cada uno describe qué inicia la pila que tiene conectada.

Varios programas de bloques pueden responder al mismo evento. Dos objetos pueden iniciarse al hacer clic en la bandera verde y después ejecutarse a la vez. La posición de sus pilas en el espacio de trabajo no establece un orden de ejecución entre ellas.

Dentro de un programa de bloques, las acciones mantienen su orden de arriba abajo. Entre programas de bloques, los tiempos pueden importar. Si dos programas de bloques mueven el mismo objeto en direcciones opuestas, su resultado combinado depende de cuándo se ejecutan sus acciones. Asigna responsabilidades claras a los programas de bloques y coordina el trabajo cuando una tarea necesite el resultado de otra.

Envía un mensaje entre programas de bloques

«enviar [fin del juego]» envía un mensaje a todos los objetos y al escenario. Los programas de bloques «al recibir [fin del juego]» correspondientes se inician en respuesta. El nombre del mensaje debe coincidir; identifica el evento que manejan los receptores.

«enviar y esperar» también detiene al emisor hasta que terminan los programas de bloques receptores. Úsalo cuando la siguiente acción dependa de que hayan terminado. Por ejemplo, un controlador puede enviar un mensaje de preparación y esperar mientras los objetos se mueven a sus posiciones iniciales, y después comenzar el juego.

Esperar no ordena a los receptores entre sí. Si dos receptores de preparación sobrescriben el mismo valor, siguen necesitando un plan que evite responsabilidades en conflicto. Un receptor que se ejecuta para siempre también impide que continúe el emisor que espera.

Da un nombre y una entrada al trabajo repetido

En Mis bloques, crea un bloque personalizado con una entrada llamada size. Su definición puede describirse así:

"define square (size)"
    "repeat 4"
        "move (size) steps"
        "turn right 90 degrees"

Con el lápiz bajado, llamar a «cuadrado (100)» dibuja lados de 100 pasos. Llamar a «cuadrado (60)» usa las mismas instrucciones con lados más cortos. El bloque personalizado proporciona abstracción al ocultar los pasos detrás de un nombre y generalización al permitir que quien lo llama proporcione el tamaño.

La llamada ejecuta la definición; no copia en el programa de bloques una segunda versión que deba mantenerse manualmente. Cambiar la definición cambia el trabajo realizado por las llamadas posteriores. Esto facilita mantener un método repetido.

Traslada las ideas al texto

En un lenguaje textual, escribes las instrucciones y respetas sus reglas de puntuación y espaciado. El razonamiento sobre el estado, las condiciones y la repetición sigue siendo válido.

Los bloques eliminan muchos errores de sintaxis, pero una condición incorrecta puede seguir eligiendo el camino equivocado. Los seguimientos y las pruebas siguen siendo útiles. Los proyectos grandes por bloques también pueden resultar difíciles de recorrer y comparar porque sus programas de bloques ocupan mucho espacio en pantalla; el texto es más fácil de buscar y gestionar en proyectos grandes de software.