Lección 74 — Algoritmos: Qué Son, Tipos, Características y Ejemplos

Los algoritmos son uno de los fundamentos más importantes de las Ciencias de la Computación. Permiten resolver problemas mediante instrucciones claras, ordenadas y precisas que conducen a un resultado. Aunque son esenciales para desarrollar programas informáticos, también están presentes en numerosas actividades cotidianas, desde preparar una receta hasta organizar una ruta de transporte.

Imagina que necesitas calcular el promedio de varias calificaciones, ordenar una lista de nombres o determinar si una persona cumple determinados requisitos. En todos estos casos puedes diseñar un algoritmo que describa cómo realizar la tarea.

En la lección anterior aprendiste los fundamentos del pensamiento computacional. Ahora descubrirás cómo transformar ese razonamiento en procedimientos concretos que puedan seguir las personas o, cuando corresponda, ejecutar las computadoras.

Lo más importante será comprender que antes de escribir un programa debemos saber qué problema queremos resolver y cómo podemos solucionarlo.

¿Qué aprenderás en esta lección?

Al finalizar, podrás:

• Explicar qué es un algoritmo y para qué sirve.

• Reconocer sus principales características.

• Identificar las entradas, los procesos y las salidas.

• Distinguir diferentes tipos de algoritmos.

• Comprender las estructuras de secuencia, decisión y repetición.

• Diseñar algoritmos sencillos paso a paso.

• Identificar algoritmos en situaciones cotidianas.

• Diferenciar un algoritmo de un programa informático.

• Comprender su importancia en la programación y la inteligencia artificial.

• Comprobar y mejorar soluciones mediante ejercicios prácticos.

¿Qué es un algoritmo?

Un algoritmo es un conjunto finito de instrucciones claras y ordenadas que permiten realizar una tarea o resolver un problema.

Cada instrucción indica una acción que debe ejecutarse, y el conjunto establece un procedimiento para alcanzar un resultado.

En informática, los algoritmos constituyen la base lógica de numerosos programas y sistemas computacionales.

Sin embargo, un algoritmo no necesita estar escrito en un lenguaje de programación.

También puede expresarse mediante instrucciones en lenguaje cotidiano, representaciones gráficas o pseudocódigo.

Ejemplo sencillo: preparar una taza de té

Imagina que quieres preparar una taza de té.

Puedes seguir este procedimiento:

• Reunir una taza, agua y una bolsita de té.

• Calentar el agua hasta alcanzar la temperatura adecuada.

• Colocar la bolsita en la taza.

• Verter el agua caliente con cuidado.

• Esperar el tiempo de infusión recomendado.

• Retirar la bolsita.

• Servir la bebida.

Las instrucciones siguen un orden y tienen un objetivo definido.

Si omites pasos importantes o cambias incorrectamente su secuencia, el resultado podría no ser el esperado.

La idea fundamental: un algoritmo explica cómo realizar una tarea, no solamente qué resultado queremos obtener.

¿Por qué son importantes los algoritmos?

Los algoritmos permiten transformar problemas en procedimientos que pueden comprenderse, ejecutarse, comprobarse y mejorarse.

Su importancia se refleja en diferentes áreas.

• Resolución de problemas: ayudan a encontrar soluciones organizadas.

• Programación: proporcionan la lógica que posteriormente puede implementarse mediante código.

• Automatización: permiten describir tareas que las computadoras pueden realizar.

• Organización: facilitan dividir actividades en pasos concretos.

• Precisión: reducen la ambigüedad de las instrucciones.

• Eficiencia: permiten comparar procedimientos y buscar mejores soluciones.

• Reutilización: un mismo algoritmo puede servir para resolver diferentes casos de un problema.

Ejemplo: ordenar una lista de estudiantes

Supongamos que una escuela necesita ordenar alfabéticamente los nombres de sus estudiantes.

Una persona podría hacerlo manualmente.

Sin embargo, si existen miles de registros, resulta conveniente utilizar un programa que aplique un algoritmo de ordenamiento.

El algoritmo establece las reglas para comparar y organizar los nombres.

El programa implementa esas reglas para que una computadora realice la tarea.

Este ejemplo muestra cómo una solución lógica puede convertirse en una herramienta tecnológica.

Elementos fundamentales de un algoritmo: entrada, proceso y salida

Muchos algoritmos pueden comprenderse mediante tres elementos fundamentales:

Entrada → Proceso → Salida

Entrada

La entrada corresponde a la información que recibe el algoritmo para realizar su tarea.

Puede incluir números, textos, fechas, instrucciones u otros datos.

Proceso

El proceso está formado por las operaciones y decisiones que se realizan sobre la información.

Estas operaciones pueden incluir cálculos, comparaciones, búsquedas y transformaciones.

Salida

La salida es el resultado que produce el algoritmo.

Puede ser un número, un mensaje, una lista ordenada, una clasificación o cualquier otro resultado definido.

Ejemplo: calcular el área de un rectángulo

Queremos calcular el área de un rectángulo cuya base mide 8 centímetros y cuya altura mide 5 centímetros.

El procedimiento sería:

• Obtener la base.

• Obtener la altura.

• Multiplicar ambos valores.

• Mostrar el resultado.

La fórmula utilizada es:

Área = base × altura

Área = 8 × 5 = 40 cm²

Observa que el algoritmo puede utilizarse con otros rectángulos simplemente cambiando los datos de entrada.

Características de un algoritmo

Para que un procedimiento funcione correctamente, debe cumplir ciertas características.

Precisión

Las instrucciones deben ser claras y evitar interpretaciones ambiguas.

Por ejemplo, decir «agrega un poco de agua» puede ser suficiente para una receta informal, pero no para un procedimiento que necesita cantidades exactas.

En ese caso, sería mejor indicar «agrega 200 mililitros de agua».

Orden

Las instrucciones deben seguir una secuencia lógica.

No tendría sentido intentar mostrar un promedio antes de calcularlo.

Finitud

Un algoritmo diseñado para terminar debe completar su ejecución después de un número finito de pasos.

Esto evita procedimientos que continúan indefinidamente sin alcanzar el resultado esperado.

Algunos programas funcionan continuamente, pero los algoritmos que ejecutan para resolver tareas específicas deben tener condiciones de funcionamiento claramente definidas.

Determinación

Cuando un algoritmo es determinista, las mismas entradas y condiciones producen el mismo resultado.

Por ejemplo, un algoritmo que suma 4 + 6 debe producir 10.

Existen también algoritmos probabilísticos y aleatorizados, pero pertenecen a estudios más avanzados.

Efectividad

Cada operación debe poder realizarse mediante instrucciones suficientemente definidas.

No sería adecuado incluir un paso como «encuentra mágicamente la respuesta».

Resultados definidos

El algoritmo debe establecer qué resultado se espera obtener y cómo reconocer que la tarea se ha completado.

Ejemplo comparativo

Instrucción ambigua:

«Ordena los números de manera adecuada».

Instrucción precisa:

«Ordena los números de menor a mayor».

La segunda instrucción establece un criterio claro que permite comprobar el resultado.

Tipos de algoritmos

Los algoritmos pueden clasificarse según diferentes criterios.

Estas clasificaciones no son excluyentes: un mismo algoritmo puede pertenecer a varias categorías.

Algoritmos cuantitativos

Utilizan operaciones matemáticas o cálculos numéricos.

Ejemplos:

• Calcular el promedio de calificaciones.

• Determinar el área de una figura.

• Calcular descuentos.

• Obtener el importe total de una compra.

Algoritmos cualitativos

Describen procedimientos que no se basan principalmente en cálculos numéricos.

Ejemplos:

• Organizar documentos por categorías.

• Preparar una receta.

• Clasificar mensajes según su contenido.

• Seguir instrucciones para utilizar un dispositivo.

Algoritmos computacionales

Están diseñados para ejecutarse mediante sistemas informáticos.

Ejemplos:

• Ordenar registros de una base de datos.

• Buscar información en una aplicación.

• Procesar imágenes digitales.

• Comprobar condiciones dentro de un programa.

Algoritmos no computacionales

Pueden ejecutarse manualmente, sin utilizar una computadora.

Ejemplos:

• Seguir instrucciones de montaje.

• Organizar una fila de personas.

• Preparar alimentos.

• Clasificar libros por orden alfabético.

Comparación general

Importante: un algoritmo cuantitativo también puede ser computacional, y uno cualitativo puede implementarse mediante programación.

Estructuras básicas de los algoritmos

Muchos algoritmos utilizan tres estructuras fundamentales: secuencia, selección y repetición.

Comprenderlas permite diseñar procedimientos cada vez más útiles.

Secuencia

La secuencia consiste en ejecutar instrucciones en un orden establecido.

Ejemplo: calcular el doble de un número

• Solicitar un número.

• Multiplicarlo por 2.

• Mostrar el resultado.

Si introducimos 7, obtenemos 14.

Selección o decisión

La selección permite elegir entre diferentes acciones según se cumpla o no una condición.

Ejemplo: determinar si un estudiante aprobó

• Obtener la calificación.

• Compararla con 6.

• Si es igual o mayor que 6, mostrar «Aprobado».

• En caso contrario, mostrar «No aprobado».

La condición determina qué instrucción se ejecuta.

Repetición

La repetición permite ejecutar un conjunto de instrucciones varias veces.

Ejemplo: mostrar los números del 1 al 5

• Comenzar con el número 1.

• Mostrar el número.

• Aumentarlo en una unidad.

• Repetir mientras el número sea menor o igual que 5.

• Finalizar cuando la condición deje de cumplirse.

El resultado será:

1, 2, 3, 4, 5

Comparación

Estas estructuras constituyen una base esencial para comprender posteriormente el pseudocódigo y la programación.

¿Cómo diseñar un algoritmo paso a paso?

Diseñar un algoritmo requiere comprender el problema antes de comenzar a escribir instrucciones.

Veamos un procedimiento general.

Comprender el problema

Identifica qué necesitas resolver.

Pregúntate:

• ¿Cuál es el objetivo?

• ¿Qué información tengo?

• ¿Qué resultado necesito?

• ¿Existen condiciones o restricciones?

Identificar las entradas

Determina qué datos serán necesarios.

Por ejemplo, para calcular el promedio de tres calificaciones necesitas conocer los tres valores.

Definir la salida

Establece el resultado esperado.

En nuestro ejemplo, la salida será el promedio.

Organizar las operaciones

Diseña una secuencia de pasos para transformar las entradas en el resultado.

Probar el algoritmo

Utiliza datos conocidos y comprueba si el procedimiento produce la respuesta correcta.

Corregir y mejorar

Si encuentras errores, revisa las instrucciones.

También puedes simplificar pasos innecesarios sin afectar el resultado.

Ejemplo completo: algoritmo para calcular un promedio

Supongamos que queremos calcular el promedio de tres calificaciones.

Problema

Obtener el promedio aritmético de tres valores.

Entradas

• Primera calificación.

• Segunda calificación.

• Tercera calificación.

Proceso

Sumar las tres calificaciones y dividir el resultado entre 3.

Salida

Promedio calculado.

Algoritmo

• Solicitar la primera calificación.

• Solicitar la segunda calificación.

• Solicitar la tercera calificación.

• Sumar las tres calificaciones.

• Dividir la suma entre 3.

• Mostrar el promedio.

Prueba

Utilizaremos estas calificaciones:

8, 9 y 10

Primero sumamos:

8 + 9 + 10 = 27

Después dividimos:

27 ÷ 3 = 9

Resultado: el promedio es 9.

Verificación

¿El procedimiento funciona con otros valores?

Probemos con:

6, 7 y 8

La suma es 21.

21 ÷ 3 = 7

El resultado también es correcto.

Lección importante: probar un algoritmo con diferentes entradas ayuda a detectar errores que podrían pasar inadvertidos.

Ejemplos de algoritmos en la vida cotidiana

Los algoritmos no pertenecen exclusivamente al mundo de la informática.

También utilizamos procedimientos ordenados en nuestras actividades habituales.

Calcular el total de una compra

• Registrar los productos.

• Obtener sus precios y cantidades.

• Calcular los importes.

• Sumar los resultados.

• Aplicar descuentos e impuestos cuando corresponda.

• Mostrar el total.

Buscar un libro en una biblioteca

• Identificar el título o autor.

• Consultar el catálogo.

• Localizar la sección correspondiente.

• Buscar el ejemplar.

• Comprobar que coincide con el solicitado.

Lavar ropa

• Revisar las instrucciones de cuidado.

• Separar las prendas según sus características.

• Seleccionar el programa apropiado.

• Agregar los productos necesarios.

• Iniciar el lavado.

• Retirar la ropa al finalizar.

Diagnosticar una computadora

• Identificar el síntoma.

• Comprobar las conexiones básicas.

• Revisar los componentes relacionados.

• Realizar pruebas seguras.

• Identificar posibles causas.

• Aplicar una solución.

• Verificar si el problema desapareció.

En todos estos casos existe un objetivo y una serie de pasos que permiten alcanzarlo.

Diferencia entre algoritmo y programa informático

Aunque están relacionados, un algoritmo y un programa no son exactamente lo mismo.

Un algoritmo describe la lógica de una solución.

Un programa informático implementa instrucciones para que una computadora realice determinadas tareas.

Ejemplo

Algoritmo:

• Obtener dos números.

• Sumarlos.

• Mostrar el resultado.

Programa:

Una aplicación de calculadora implementa esa lógica mediante código y permite al usuario introducir los números y visualizar el resultado.

Un mismo algoritmo puede implementarse utilizando diferentes lenguajes de programación.

Por eso es importante aprender primero a diseñar soluciones y después a expresarlas mediante código.

¿Cómo se representan los algoritmos?

Existen diferentes maneras de expresar un algoritmo.

Lenguaje natural

Describe los pasos utilizando palabras y oraciones comunes.

Ejemplo:

• Solicitar dos números.

• Compararlos.

• Mostrar cuál es mayor.

Es fácil de comprender, aunque puede resultar ambiguo si las instrucciones no son precisas.

Pseudocódigo

Representa los pasos mediante expresiones estructuradas que se parecen a las instrucciones de programación, sin depender necesariamente de un lenguaje específico.

Permite organizar operaciones, condiciones y repeticiones.

Diagramas de flujo

Utilizan símbolos gráficos y flechas para representar operaciones, decisiones y recorridos.

Facilitan visualizar el orden del procedimiento.

Lenguajes de programación

Permiten implementar los algoritmos mediante instrucciones que pueden ejecutarse en una computadora.

En esta lección nos concentraremos en comprender y diseñar algoritmos. El estudio detallado del pseudocódigo, los diagramas de flujo y los lenguajes de programación corresponde a etapas posteriores de nuestra formación.

¿Qué relación existe entre los algoritmos y la inteligencia artificial?

Los algoritmos desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de sistemas de inteligencia artificial.

Permiten organizar operaciones, procesar información, entrenar modelos y utilizar los resultados obtenidos.

Ejemplo: identificar mensajes no deseados

Imagina un sistema que clasifica correos electrónicos como legítimos o sospechosos.

Un proyecto de inteligencia artificial podría incluir procedimientos para:

• Recopilar ejemplos de mensajes.

• Preparar y organizar los datos.

• Seleccionar características relevantes.

• Entrenar un modelo de clasificación.

• Evaluar sus resultados.

• Utilizar el modelo para analizar nuevos mensajes.

Cada etapa puede involucrar diferentes algoritmos.

¿Todos los algoritmos son inteligencia artificial?

No.

Un algoritmo que suma dos números no es, por ese simple hecho, un sistema de inteligencia artificial.

Existen algoritmos para ordenar información, buscar datos, realizar cálculos y controlar procesos que no requieren técnicas de IA.

La inteligencia artificial utiliza algoritmos, modelos matemáticos, datos y otros recursos para desarrollar sistemas capaces de realizar tareas como clasificación, predicción, reconocimiento de patrones y generación de contenido.

La relación fundamental: los algoritmos son esenciales para la informática y la inteligencia artificial, pero no todos los algoritmos pertenecen al campo de la IA.

Errores comunes al diseñar algoritmos

Conocer los errores frecuentes ayuda a construir procedimientos más confiables.

No comprender el problema

Consecuencia: diseñar pasos que no resuelven la necesidad real.

Solución: definir claramente el objetivo antes de comenzar.

Omitir instrucciones importantes

Consecuencia: el procedimiento queda incompleto.

Solución: revisar que estén incluidos todos los pasos necesarios.

Utilizar instrucciones ambiguas

Consecuencia: diferentes personas podrían interpretar el procedimiento de distintas maneras.

Solución: escribir instrucciones precisas.

Colocar los pasos en un orden incorrecto

Consecuencia: algunas operaciones se ejecutan antes de disponer de la información necesaria.

Solución: comprobar las dependencias entre los pasos.

Crear repeticiones sin una condición adecuada

Consecuencia: el procedimiento podría continuar indefinidamente.

Solución: establecer una condición de terminación cuando corresponda.

No probar diferentes situaciones

Consecuencia: un algoritmo puede funcionar con algunos datos y fallar con otros.

Solución: realizar pruebas con entradas normales, valores límite y casos especiales.

Confundir rapidez con corrección

Consecuencia: intentar optimizar un procedimiento que todavía produce resultados incorrectos.

Solución: comprobar primero su funcionamiento y después buscar mejoras.

Ejercicio práctico integrador: diseñar un algoritmo de descuentos

Ahora aplicarás lo aprendido mediante un problema sencillo.

Situación

Una tienda ofrece un descuento del 10 % cuando el importe de una compra es igual o superior a $1,000.

Cuando el importe es menor, no se aplica descuento.

Tu misión es diseñar un algoritmo que calcule el total después del descuento.

Comprender el problema

Necesitamos determinar si una compra cumple la condición para recibir el descuento.

Entrada

Importe de la compra.

Salida

Total que debe pagar el cliente.

Diseño del algoritmo

• Solicitar el importe de la compra.

• Comprobar que no sea negativo.

• Si es negativo, informar que el dato no es válido y finalizar.

• Si el importe es igual o mayor que $1,000, calcular el 10 % de descuento.

• Restar el descuento al importe original.

• Si el importe es menor que $1,000, conservar el importe original.

• Mostrar el total que debe pagarse.

• Finalizar.

Primera prueba

Compra: $1,500

Descuento:

$1,500 × 0.10 = $150

Total:

$1,500 − $150 = $1,350

Segunda prueba

Compra: $800

Como el importe es menor que $1,000, no se aplica descuento.

Total: $800

Tercera prueba

Compra: $1,000

Como el importe es igual al mínimo establecido, corresponde aplicar el descuento.

Descuento: $100

Total: $900

¿Qué aprendimos?

Este algoritmo combina:

• Entrada de datos.

• Comparaciones.

• Operaciones matemáticas.

• Decisiones.

• Validación de información.

• Presentación de resultados.

Además, comprobamos su funcionamiento con diferentes cantidades.

Actividades para practicar el diseño de algoritmos

Resuelve los siguientes ejercicios antes de consultar las respuestas orientativas.

Actividad A: calcular el triple

Diseña un algoritmo que solicite un número, calcule su triple y muestre el resultado.

Actividad B: identificar el número mayor

Diseña un algoritmo que reciba dos números y determine cuál es mayor.

Considera también qué sucede si ambos son iguales.

Actividad C: contar del 1 al 10

Diseña un algoritmo que muestre los números del 1 al 10 utilizando una repetición.

Actividad D: calcular una compra

Diseña un algoritmo que reciba el precio y la cantidad de un producto y calcule el importe total.

Actividad E: determinar una calificación aprobatoria

Diseña un algoritmo que reciba una calificación y muestre «Aprobado» si es igual o mayor que 6, o «No aprobado» si es menor.

Considera que la escala válida es de 0 a 10.

Respuestas orientativas de las actividades

Actividad A

• Solicitar un número.

• Multiplicarlo por 3.

• Mostrar el resultado.

• Finalizar.

Prueba: 7 × 3 = 21.

Actividad B

• Solicitar dos números.

• Compararlos.

• Si el primero es mayor, mostrar el primero.

• Si el segundo es mayor, mostrar el segundo.

• Si son iguales, indicar que ambos tienen el mismo valor.

• Finalizar.

Actividad C

• Establecer un contador en 1.

• Mostrar el contador.

• Aumentarlo en una unidad.

• Repetir mientras el contador sea menor o igual que 10.

• Finalizar.

Actividad D

• Solicitar el precio.

• Solicitar la cantidad.

• Comprobar que ambos datos sean válidos.

• Multiplicar precio por cantidad.

• Mostrar el importe total.

• Finalizar.

Prueba: 4 productos de $25 = $100.

Actividad E

• Solicitar la calificación.

• Comprobar que esté entre 0 y 10.

• Si está fuera del intervalo, mostrar un mensaje de error.

• Si es válida y es igual o mayor que 6, mostrar «Aprobado».

• Si es válida y menor que 6, mostrar «No aprobado».

• Finalizar.

Estas soluciones son orientativas. Pueden existir diferentes algoritmos correctos para resolver un mismo problema.

Autoevaluación: comprueba lo aprendido

Responde las siguientes preguntas sin consultar las explicaciones anteriores.

1. ¿Qué es un algoritmo?

2. ¿Por qué los algoritmos son importantes en informática?

3. ¿Cuáles son los tres elementos básicos del modelo entrada-proceso-salida?

4. ¿Qué significa que un algoritmo sea preciso?

5. ¿Por qué es importante que un algoritmo tenga condiciones de terminación?

6. ¿Cuál es la diferencia entre un algoritmo cualitativo y uno cuantitativo?

7. ¿Qué función cumple una estructura de selección?

8. ¿Para qué se utiliza una estructura de repetición?

9. ¿Cuál es la diferencia entre un algoritmo y un programa informático?

10. ¿Por qué no todos los algoritmos pueden considerarse inteligencia artificial?

Criterios de logro

Has comprendido los fundamentos de esta lección si puedes:

• Explicar qué es un algoritmo utilizando tus propias palabras.

• Identificar entradas, procesos y salidas.

• Reconocer las características de un procedimiento bien definido.

• Diferenciar secuencias, decisiones y repeticiones.

• Diseñar algoritmos sencillos sin utilizar un lenguaje de programación.

• Comprobar resultados con diferentes datos.

• Identificar errores y proponer mejoras.

Lo que has aprendido

En esta lección descubriste que los algoritmos permiten transformar problemas en procedimientos claros y ordenados.

Aprendiste que:

• Un algoritmo es un conjunto finito de instrucciones para realizar una tarea o resolver un problema.

• Los algoritmos pueden utilizarse dentro y fuera de las computadoras.

• Muchos algoritmos pueden analizarse mediante entradas, procesos y salidas.

• La precisión, el orden, la finitud y la efectividad son características fundamentales.

• Existen algoritmos cualitativos, cuantitativos, computacionales y no computacionales.

• Las estructuras básicas de secuencia, selección y repetición permiten organizar procedimientos.

• Diseñar algoritmos requiere comprender el problema, definir datos y comprobar resultados.

• Un algoritmo no es lo mismo que un programa informático.

• Los algoritmos son esenciales para numerosas aplicaciones tecnológicas, incluida la inteligencia artificial.

• Una solución correcta puede revisarse y mejorarse para hacerla más clara o eficiente.

Conclusión

Los algoritmos constituyen uno de los fundamentos esenciales de las Ciencias de la Computación porque permiten expresar soluciones mediante instrucciones precisas, ordenadas y verificables.

Gracias a ellos podemos organizar tareas, realizar cálculos, tomar decisiones, procesar información y desarrollar sistemas informáticos.

Pero aprender algoritmos no significa únicamente memorizar procedimientos.

Significa desarrollar la capacidad de comprender un problema, construir una solución lógica, comprobar sus resultados y mejorarla cuando sea necesario.

Esta habilidad será indispensable cuando comencemos a estudiar pseudocódigo, diagramas de flujo y lenguajes de programación.

Recuerda una idea fundamental:

Un buen programador no comienza preguntándose qué código debe escribir, sino qué problema necesita resolver y cuál es el algoritmo adecuado para solucionarlo.

Con esta base, estamos preparados para continuar nuestro aprendizaje y acercarnos al fascinante mundo de la programación.

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