Elementos de Programación

Metodología y Tecnología de la Programación
Elementos de Programación
• Introducción
• Tipos de datos primitivos
• Variables y asignación
• Entrada y salida
• Operadores aritméticos
• Decisiones
• Iteración
• Desarrollo de programas
• Algoritmos
Escuela Superior de Informática. UCLM
Tema 3:1
Metodología y Tecnología de la Programación
Elementos de programación - Introducción
• Pasemos a ver los elementos básicos en programación
• El Capítulo 3 se centra en:
–
–
–
–
–
tipos de datos
declaración y uso de las variables
operadores y expresiones
decisiones y bucles (lazos)
entrada y salida
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Tema 3:2
Metodología y Tecnología de la Programación
Tipos de Datos Primitivos
• Un tipo de dato es definido por un conjunto de valores y
los operadores que pueden operar sobre ellos
• Cada valor almacenado en memoria se asocia con algún
tipo de dato en particular.
• El lenguaje Java posee diversos tipos predefinidos,
llamados tipos de datos primitivos.
• Las siguientes palabras reservadas representan ocho tipos
primitivos diferentes.
– byte, short, int, long, float, double, boolean, char
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Tema 3:3
Metodología y Tecnología de la Programación
Valores Enteros
• Existen cuatro tipos de datos primitivos para los enteros.
• Difieren por la cantidad de memoria que requieren para
ser guardados:
Tipo
Memoria Valor Mínimo
Valor Máximo
byte
short
int
long
8 bits
16 bits
32 bits
64 bits
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-128
-32,768
-2,147,483,648
< -9 x 1018
127
32,767
2,147,483,647
> 9 x 1018
Tema 3:4
Metodología y Tecnología de la Programación
Valores en Punto Flotante
• Hay dos tipos de valores en punto flotante (Reales):
Tipo
Valor Mínimo
Memoria Aproximado
float
double
32 bits
64 bits
-3.4 x 1038
-1.7 x 10308
Valor Máximo
Aproximado
3.4 x 1038
1.7 x 10308
• El tipo float almacena 7 dígitos significativos
• El tipo double almacena 5 dígitos significativos
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Tema 3:5
Metodología y Tecnología de la Programación
Caracteres
• Un valor char almacena un carácter simple
del conjunto de caracteres Unicode
• Un conjunto de caracteres es una lista ordenada de
caracteres
• El conjunto de caracteres Unicode utiliza 16 bits para
representar cada carácter pudiendo representar 65,536
caracteres diferentes
• Unicode es un conjunto internacional de caracteres y
contiene los caracteres y símbolos provenientes de muchas
lenguas del mundo.
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Tema 3:6
Metodología y Tecnología de la Programación
Caracteres
• El conjunto de caracteres ASCII se utiliza aún en muchos
lenguajes de programación.
• ASCII es un subconjunto de Unicode e incluye:
Letras mayúsculas
Letras minúsculas
Signos de puntuación
Dígitos
Símbolos especiales
Caracteres de control
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A, B, C, …
a, b, c, …
punto, punto y coma, …
0, 1, 2, …
&, |, \, …
retorno, tab, ...
Tema 3:7
Metodología y Tecnología de la Programación
Valores lógicos o Booleanos
• Un valor boolean representa una condición verdadera
o falsa
• Pueden usarse para representar dos estados cualesquiera
como que un foco esté encendido o apagado
• Las palabras reservadas true y false son los
únicos valores válidos para los datos
booleanos.
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Tema 3:8
Metodología y Tecnología de la Programación
Clases Contenedoras (Wrappers)
• Para cada tipo de dato primitivo hay una clase
contenedora que le corresponde. Por ejemplo:
Tipo Primitivo
Clase contenedora
int
double
char
boolean
Integer
Double
Character
Boolean
• Las clases contenedoras son útiles en situaciones en las
cuales se necesita un objeto en lugar de un tipo primitivo
• Estas clases contienen también algunos métodos útiles
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Tema 3:9
Metodología y Tecnología de la Programación
Variables
• Una variable es un identificador que representa una
localización en la memoria y pertenece a algún tipo de
dato
• Las variables tienen que declararse antes de usarse
• La sintaxis de la declaración de una variable es:
tipo-de-dato nombre-de-la-variable;
Por ejemplo:
int total;
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Tema 3:10
Metodología y Tecnología de la Programación
Variables
• Pueden declararse varias variables en una misma línea:
int total, cuenta, suma;
• Las variables pueden inicializarse (darles un valor
inicial) en la propia declaración:
int total = 0, cuenta = 20;
float precio_unitario = 57.25;
• Ver Piano_Keys.java
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Tema 3:11
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción de asignación
• Una instrucción de asignación tiene la forma:
nombre-de-variable = expresión;
• La expresión es evaluada y el resultado es almacenado en
la variable, escribiendo su valor sobre el valor que
hubiera antes en la variable.
• Ver United_States.java
• Una expresión puede ser un valor simple o representar un
cálculo mas complicado que involucre varias operaciones
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Tema 3:12
Metodología y Tecnología de la Programación
Constantes
• Una constante es similar a una variable excepto que ellas
conservan su valor durante todo el tiempo de existencia
• Se especifican utilizando la palabra reservada final en la
declaración
• Por ejemplo:
final double PI = 3.14159;
final int ESTUDIANTES = 25;
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Tema 3:13
Metodología y Tecnología de la Programación
Constantes
• Cuando se utilizan adecuadamente, las constantes
resultan útiles porque:
– se previene la aparición de errores inadvertidos ya que no
pueden cambiar de valor
• Son más apropiadas que los valores literales porque:
– Hacen el código más legible al darle significado al valor
– Facilitan los cambios porque su valor es especificado en un solo
lugar
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Tema 3:14
Metodología y Tecnología de la Programación
Entrada y Salida
• La E/S en Java se basa en corrientes de entrada y
corrientes de salida (streams)
• Hay tres corrientes standard predefinidas:
Stream
Propósito
Dispositivo por defecto
System.in
System.out
System.err
lectura entrada
escritura salida
errores escritura
teclado
monitor
monitor
• Los métodos print y println escriben hacia la
salida standard
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Tema 3:15
Metodología y Tecnología de la Programación
Entrada y Salida
• La API de Java le permite crear diversos tipos de streams
para realizar varios tipos de entrada y salida
• Para leer cadenas de caracteres, podemos convertir la
corriente System.in en otro tipo de corriente
usando:
BufferedReader stdin = new BufferedReader
(new InputStreamReader (System.in));
• Esta declaración crea un nuevo stream llamado stdin
• Discutiremos en detalle la creación de objetos mas
adelante
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Tema 3:16
Metodología y Tecnología de la Programación
Secuencias de escape
• Ver Echo.java
• Una secuencia de escape es una secuencia de caracteres
especial precedida por un backslash (\)
• Indican algún propósito especial, por ejemplo:
Secuencia de escape
Significado
\t
\n
\"
\'
\\
tabulación
nueva línea
dobles comillas
comilla simple
backslash
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Tema 3:17
Metodología y Tecnología de la Programación
Buffers
• A medida que uno escribe, los caracteres se almacenan
en un área especial de memoria llamada buffer de
entrada.
• Al terminar la entrada (poner enter), el programa
comienza a procesar los datos
• Del mismo modo, la información de salida se almacena
temporalmente en un buffer de salida
• El buffer de salida puede ser explícitamente descargado
(flushed) (enviado a pantalla) usando el método flush
• Ver Python.java
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Tema 3:18
Metodología y Tecnología de la Programación
Entrada numérica
• La conversión de una cadena que contiene un entero a un
valor entero puede hacerse a través del método parseInt
de la clase contenedora Integer:
valor = Integer.parseInt (mi_cadena);
• Un valor puede ser leído y convertido en una sola línea:
num = Integer.parseInt (stdin.readLine());
• Ver Addition.java y Addition2.java
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Tema 3:19
Metodología y Tecnología de la Programación
Expresiones
• Una expresión es una combinación de operadores y
operandos
• Los operadores aritméticos incluyen:
adicción (+),
sustracción (-), multiplicación (*), y división (/)
• Los operandos pueden ser valores literales, variables, u
otras fuentes de datos
• El programador determina que hacer con el resultado de
una expresión (almacenarlo, imprimirlo, etc.)
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Tema 3:20
Metodología y Tecnología de la Programación
División
• Si los operandos en el operador / son ambos enteros, el
resultado es un entero (se trunca la parte fraccionaria)
• Si uno o ambos operandos en el operador / son valores de punto
flotante, el resultado será un valor de punto flotante
• El operador resto (%) devuelve el entero restante después de dividir
el primer operando entre el segundo
• Ambos operandos en el operador % deben ser enteros
• Ver Division.java
• El resultado restante toma el signo del numerador
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Tema 3:21
Metodología y Tecnología de la Programación
División
Expresión
Resultado
17 / 5
17.0 / 5
17 / 5.0
3
3.4
3.4
9 / 12
9.0 / 12.0
0
0.75
6 % 2
14 % 5
-14 % 5
0
4
-4
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Tema 3:22
Metodología y Tecnología de la Programación
Precedencia de Operadores
• El orden en que los operandos de una expresión son
evaluados se determina por una jerarquía de precedencia
bien definida
• Los operadores con el mismo nivel de precedencia se
evalúan de acuerdo a su asociatividad (de derecha a
izquierda o de izquierda a derecha)
• Los paréntesis se utilizan para forzar la precedencia
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Tema 3:23
Metodología y Tecnología de la Programación
Precedencia de Operadores
• Los operadores de multiplicación, división, y resto tienen
mayor precedencia que la adición y la sustracción
• Ambos grupos se asocian de izquierda a derecha
Expresión:
5 + 12 / 5 - 10 % 3
3
Orden de evaluación:
Resultado:
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1
4
2
6
Tema 3:24
Metodología y Tecnología de la Programación
Precedencia de Operadores
Expresión
Resultado
2 + 3 * 4 / 2
8
3 * 13 + 2
(3 * 13) + 2
3 * (13 + 2)
41
41
45
4 * (11 - 6) * (-8 + 10)
40
(5 * (4 - 1)) / 2
7
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Tema 3:25
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrución if
• La instrucción if de Java tiene la siguiente sintaxis:
if (condición)
instrucción;
• Si la condición booleana es verdadera, se ejecuta la
instrucción, pero si es falsa no se ejecuta
• Esta es la forma básica de realizar la toma de decisiones
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Tema 3:26
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción if
condición
false
true
instrucción
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Tema 3:27
Metodología y Tecnología de la Programación
Expresiones Booleanas
• La condición de una instrucción if siempre debe dar
un resultado verdadero o falso
• Java posee varios operadores de igualdad y de relación:
Operador
Significado
==
!=
<
<=
>
>=
igual que
no igual que
menor que
menor o igual que
mayor que
mayor o igual que
• Ver Temperature.java
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Tema 3:28
Metodología y Tecnología de la Programación
Bloques de instrucciones
• Varias instrucciones pueden agruparse para formar un
bloque de instrucciones
• Los bloques se delimitan con llaves
• Un bloque de instrucciones puede colocarse en cualquier
lugar en que pueda usarse una instrucción simple
• Ver Temperature2.java
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Tema 3:29
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción if-else
• En una instrucción if puede añadirse una cláusula
else obteniéndose la instrucción de
control if-else :
if (condición)
instrucción1;
else
instrucción2;
• Si la condición resulta true, se ejecuta instrucción1 si
resulta false, se ejecuta instrucción2
• Ver
Temperature3.java
Right_Triangle.java
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y
Tema 3:30
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción if-else
condición
false
true
instrucción1
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instrucción2
Tema 3:31
Metodología y Tecnología de la Programación
Instrucciones if anidadas
• El cuerpo de la una instrucción if o la cláusula else
pueden ser, a su vez, otra instrucción if
• Esto se denomina anidamiento de instrucciones if
• Ver Football_Choice.java
• Nota: una cláusula else corresponde al último if no
ejecutado
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Tema 3:32
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción while
• La instrucción while posee el siguiente formato:
while (condición)
instrucción;
• Si la condición es verdadera, la instrucción es ejecutada;
y la condición es evaluada nuevamente
• La instrucción se ejecuta una y otra vez hasta que en
algún momento, la condición devenga falsa
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Tema 3:33
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción while
condición
false
true
instrucción
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Tema 3:34
Metodología y Tecnología de la Programación
La instrucción while
• Si la condición de una instrucción while es false
inicialmente, la instrucción nunca llega a ser ejecutada
• Por eso decimos que una instrucción while se
ejecuta ninguna o varias veces
• Ver
Counter.java,
Powers_of_Two.java
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Factors.java,
y
Tema 3:35
Metodología y Tecnología de la Programación
Bucles (lazos, loops) infinitos
• El cuerpo de un bucle while debe en algún momento
provocar el valor falso en la condición
• Si esto no ocurriese, tendríamos un bucle infinito, el cual
estaría ejecutandose sin parar hasta que el programa
fuera interrumpido
• Este es un tipo de error lógico muy frecuente. Siempre
chequee dos o tres veces que sus bucles terminarán
normalmente
• Ver Forever.java
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Tema 3:36
Metodología y Tecnología de la Programación
Desarrollo de programas
• La creación de
básicas:
–
–
–
–
software involucra cuatro actividades
establecer los requerimientos
crear un diseño
implementar el código (escribirlo y editarlo)
probar y poner en funcionamiento el programa
• El proceso de desarrollo de programas es mucho mas
elaborado, pero éstos pasos básicos pueden constituir un
buen punto de partida para nuestro trabajo
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Tema 3:37
Metodología y Tecnología de la Programación
Requerimientos
• En los requerimientos, especificamos las tareas que
nuestro programa deberá realizar (que hay que hacer, no
cómo hacerlo)
• Es usual que dispongamos de un conjunto inicial de
requerimientos pero también es normal que
posteriormente sean criticados, modificados o ampliados
• A veces es difícil establecer requerimientos completos,
detallados y sin ambigüedades
• El prestar atención cuidadosa a los requerimientos nos
ahorrarán mucho tiempo y recursos en el desarrollo
posterior del proyecto
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Tema 3:38
Metodología y Tecnología de la Programación
Diseño (programación imperativa)
• Un programa sigue un algoritmo que es un proceso paso
a paso para resolver un problema
• Con el diseño especificamos el algoritmo y los datos
necesarios.
• En el esquema orientado a objetos, el diseño incluye el
establecimiento de las clases, objetos y métodos
requeridos
• Una práctica usual es la de expresar los métodos en
seudocódigo el cual es parecido al código de un lenguaje
pero sin seguir reglas sintácticas necesariamente fijas
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Tema 3:39
Metodología y Tecnología de la Programación
Implementación
• La implementación es el proceso de traducción de un
diseño a código fuente
• Muchos programadores inexpertos creen que la escritura
del código es lo mas importate en el desarrollo del
software. En realidad esta actividad es muy poco creativa
• Casi todas las decisiones importantes son tomadas
durante el análisis de requerimientos y el diseño
• La implementación se centra en los detalles de la
codificación que incluyen el uso de estilos adecuados y
realizar la documentación
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Tema 3:40
Metodología y Tecnología de la Programación
Prueba
• Todo programa debe ejecutarse muchas veces y con
diversas entradas con el fin de detectar posibles errores
• La depuración es el proceso por el cual descubrimos las
causas de los problemas y los resolvemos
• Los programadores suelen pensar que ”solo habrá un
error mas"
• Las pruebas deben considerar los detalles de diseño así
como en los requerimientos generales
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Tema 3:41
Metodología y Tecnología de la Programación
El desarrollo de programas
• Ver Average.java
• Siga siempre los pasos del proceso: análisis de
requerimientos, diseño, implementación y prueba
• Siempre habrá diversas
implementar un programa
maneras
de
diseñar
e
• Todo diseño tendrá ventajas y desventajas; Siempre
habrá posibilidades de hacer cambalaches
• Ver Average2.java
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Tema 3:42