Cómo aprender a resolver problemas en programación: Recomendaciones

1. Introducción
2. Recomendaciones

¿Cómo podemos empezar a aprender a resolver problemas de programación? En este post me gustaría analizar algunas de las estrategias propuestas en el capítulo 1 del libro Think Like a Programmer. An Introduction to Creative Problem Solving y cómo cada una de estas estrategias sí me han ayudado a mejorar mi habilidad para resolver problemas de programación.

Antes de intentar escribir código para cualquier problema de programación, es importante saber que existen algunas recomendaciones para ordenar nuestros pensamientos y posteriormente poner manos a la obra. Si organizamos nuestro entendimiento de lo que el problema está pidiendo, es mucho más fácil llegar a una primera solución, y aunque ésta sea una solución parcial o muy rudimentaria, es crucial entender que este es un muy buen primer paso y que con práctica, podremos ser capaces de saltarnos algunos pasos intermedios. Pero por ahora, lo más esencial es detenernos un poco y analizar qué se está pidiendo.

Algunas recomendaciones que he encontrado muy útiles en este primer paso de analizar un problema son las siguientes:

1. Dividir el problema: Algunos problemas contienen muchos pasos o bien, es necesario hacer diferentes operaciones para encontrar la solución. Una buena estrategia es leer el problema más de una vez para poder identificar las diferentes partes en las que puede estar dividido. Dividir un problema nos permite hacer varias operaciones sencillas que combinadas, realizan una tarea compleja. Por ejemplo, supongamos que queremos contar el número de veces que un grupo de palabras aparece en un archivo de texto. Este problema lo podemos dividir en: leer el archivo, tokenizar el texto que contiene el archivo (es decir, desarrollar código que sea capaz de separar el texto del archivo en palabras individuales), leer palabra por palabra el texto del archivo, identificar si alguna palabra pertenece al grupo de palabras que queremos contar, llevar la cuenta de cuando una palabra de nuestro grupo aparece en el texto del archivo, repetir la cuenta para cada palabra de nuestro grupo de palabras y retornar nuestro resultado utilizando alguna estructura de datos. Si nos enfocamos en uno solo de estos pasos a la vez, resolver este problema es mucho más sencillo.
2. Identificar las partes del problema que se nos hacen fáciles de resolver: Es posible que cuando estamos resolviendo un problema, existan ciertas partes que nos parecen más sencillas de resolver o con las que tenemos más experiencia. Esto es parecido a cuando resolvemos un examen: algunas preguntas son más sencillas que otras. En el libro Abre tu mente a los números: Cómo sobresalir en Ciencias aunque seas de Letras, aprendí que existe más de una manera de atacar las partes fáciles y difíciles de algo que queremos resolver. Volviendo al ejemplo del examen, algunas personas se sienten cómodas atacando las preguntas fáciles primero y dejando las difíciles para después. Pero otra estrategia que puede resultar exitosa de acuerdo con la autora es la siguiente: atacar lo más difícil primero y en cuanto comencemos a notar que estamos atorados, dirigir nuestra atención hacia preguntas o pasos fáciles y volver al problema difícil una vez que hayamos resuelto los fáciles. La idea detrás de esta técnica es que nuestro cerebro funciona en dos modos: en el primero se enfoca intensamente en una tarea y en el segundo procesa información de manera difusa (es decir, sin enfocarse particularmente en una idea). El modo difuso nos ayuda a seguir resolviendo el problema difícil mientras estamos resolviendo los problemas fáciles y es gracias a este modo de "pensar" que muchas veces recordamos información súbitamente o nos damos cuenta repentinamente de algún error que estábamos cometiendo.
3. Reconocer o tratar de hacer analogías del problema a resolver: Con el paso del tiempo y con experiencia, reconocer problemas parecidos y recordar cómo los resolvimos se convierte en algo muy natural. En nuestro camino a adquirir esa experiencia es importante que podamos identificar si un problema se parece a algún otro o si podemos hacer alguna analogía. Las analogías nos ayudan a entender mejor el problema y en ocasiones nos pueden auxiliar a visualizarlo mejor. Una buena analogía es un excelente recurso que en un futuro cercano nos permite recordar más fácilmente aquéllo que aprendemos. Por ejemplo, en el problema de contar cuántas veces un grupo de palabras aparece en el texto de un archivo podemos visualizar una línea de producción en donde las palabras pasan frente a nosotros y nosotros tenemos que colocarlas en sus cajas correspondientes. Cada vez que clasificamos una de las palabras en las que estamos interesados, utilizamos un marcador para anotar cuántas palabras hay hasta el momento en cada caja tachando el valor anterior y escribiendo el nuevo valor que se incrementa en 1 unidad.
4. Experimentar: El autor de Think Like a Programmer. An Introduction to Creative Problem Solving, deja muy claro que experimentar no significa solamente tomar piezas de código y comenzar a ver si alguna funciona de manera aleatoria. Experimentar se refiere a tratar de utilizar nuevo código de forma que parezca lógica y de acuerdo con nuestra (poca o mucha) experiencia. Supongamos que estamos tratando de generar algún tipo de gráfico y sabemos que existe una librería que puede contener la funcionalidad que estamos buscando. Para confirmar si podemos utilizar alguna función de la librería, podemos leer la documentación y hacer ejemplos simples para observar qué es lo que pasa. Si el resultado de estos experimentos es lo que nosotros necesitamos, entonces podemos utilizar esta librería para resolver nuestro problema de generar algún gráfico. Incluso en circunstancias en las que no necesitamos utilizar ninguna librería (como cuando estamos aprendiendo a utilizar un lenguaje de programación), experimentar haciendo pequeños ejemplos y observando el resultado es algo muy valioso que nos ayuda a entender realmente qué está pasando.
5. Reducir la complejidad del problema: Imaginemos que estamos tratando de construir un programa para jugar al "gato" o "tic-tac-toe" en 3 dimensiones. Para poder resolverlo, es necesario que podamos manipular un arreglo en 3 dimensiones, sin embargo, quizá para familiarizarnos mejor con la forma de resolver este problema, es mejor enfocarnos en cómo resolveríamos el clásico juego en 2 dimensiones y posteriormente extender nuestra solución para tomar en cuenta un arreglo de 3 dimensiones.
6. Evitar frustrarte: Esta es quizá solamente una recomendación, pero no por eso deja de ser valioso recordar que debemos respirar profundamente y no rendirnos. Si de verdad estás atorado resolviendo un problema, pide ayuda a alguien con más experiencia pero no te desesperes ni pienses que la programación no es para ti. Es muy válido pedir ayuda e incluso, es muy importante saber cuándo pedir ayuda y a quién.

Si bien estas no son las únicas estrategias para comenzar a resolver un problema, son las que más me han parecido útiles en mi camino a mejorar la manera en la que ataco los problemas de programación. Sin embargo, ninguna técnica puede reemplazar el hacer ejercicios. Es por esta razón que al terminar de leer este post, lo primero que debes hacer es resolver varios ejercicios. En el libro Think Like a Programmer el autor recomienda utilizar acertijos para practicar las recomendaciones que acabamos de analizar brevemente.

Las siguientes ligas contienen acertijos en español de varios tipos que pueden ayudarte a comenzar a utilizar estas estrategias. Trata de resolver aquéllos que no conozcas utilizando distintas formas de atacar el problema. Mientras más intentes, mejor:

http://www.parapensar.com/acertijos.html

http://www.elconfidencial.com/alma-corazon-vida/2014-07-28/10-acertijos-clasicos-que-pondran-a-prueba-tu-capacidad-logica_166413/

Si conoces otros sitios que contienen buenos acertijos, compártelos en los comentarios.