Programacion Orientada a Objetos: Java vs C++ by Juan Carlos Olivares Rojas

Programaci贸n Orientada a Objetos: Java vs C++ M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Tipos de datos

• Un dato es cualquier valor.

• Para una computadora un dato es una secuencia finita de bits. • Los tipos de datos ayudan a darle significado a los datos

Tipos de datos • Por ejemplo, la secuencia de bits 01000000 (0x40) puede representar el 64 en decimal, o bien la letra @ todo depende del tipo de dato. • Los tipos de datos dependen del lenguaje de programación y generalmente son dos: básicos y los ADT (que se verán más adelante).

Tipos de datos

• Los tipos de datos básicos son aquellos que se encuentran siempre disponible en el lenguaje. Lo más comunes son enteros, decimales, caracteres, lógicos, entre otros. • Los tipos de datos en Java son siempre iguales para garantizar su portabilidad.

Tipos de datos

• Los tipos de datos de Java están especificados en la Java Virtual Machine (JVM). • Los tipos de datos tiene asociada una longitud de bytes que definen su precisión y alcance.

Tipos de Datos

• Los tipos de datos básicos en Java y sus tamaños son: • • • •

byte (1 byte) short (2 bytes) int (4 bytes) long (8 bytes)

• • • •

Tipos de datos

char (2 bytes) boolean (1 byte) float (4 bytes) double (8 bytes)

• Para cada tipo de datos básicos existe un clase de envoltura “wrapper” para manipularlo. Por ejemplo: Integer

¿Cómo se compila un programa en Java?

• Si no se cuenta con IDE (Ambiente de Desarrollo Integrado) se puede hacer uso del JDK (Kit de Desarrollo de Java). • El comando javac permite compilar un archivo con extensión .java a un archivo “ejecutable” denominado .class

¿Cómo se compila un programa en Java?

• Para poder ejecutar un programa en Java, una vez que se tenga el archivo .class se debe ejecutar el comando java seguido del nombre del archivo. • La edición del código se puede hacer en cualquier editor de texto plano como el Bloc de Notas de Windows.

Tipos de datos en C++

• Los tipos de datos básicos en C++ son: • • • • •

char void short int long

• float • Double • bool*

Tipos de datos en C++

• *Sólo disponible en C++ (en C se utilizan valores enteros: 0 es falso, diferente de 0 verdadero)

Tipos de datos en C++

• Los tipos de datos en C++ no son del mismo tipo, ¿Por qué? • Para comprobarlo se realizará la actividad 2. Se utilizará la palabra reservada sizeof para conocer el tamaño de un tipo de datos básico. Por ejemplo: sizeof(int); devuelve el tamaño de un entero.

Estructura de un programa en C+ + //hola.cpp /* Programa hola mundo */ #include <iostream.h>

Estructura de un programa en C+ +

int main(void) { cout<<â&#x20AC;&#x153;Hola mundoâ&#x20AC;?; return 0; }

Estructuras de Control

• Las estructuras de control se pueden clasificar de tres tipos: • Secuenciales • De decisión (implican una condición) • Repetitivas

Estructuras de Decisión

• La estructura de decisión más simples es el if, el cual realiza una serie de acciones si se cumple una condición o no. La sintaxis es la siguiente: if (condición) { acciones si verdadera }

condición

Estructuras de Decisiรณn

else { acciones si la condiciรณn es falsa } โ ข En C++ existe el operador ternario ?, el cual es un if abreviado.

Estructura de Decisión

• Para casos de decisiones múltiples se suele utilizar la estructura de control switch, la cual su sintaxis es la siguiente: switch (variable) { case 1: acciones; break; …

Estructuras de decisiรณn

case n: acciones; break; default: acciones predeterminadas; } โ ข Las opciones deben ser valores escalares y de la misma variable

Estructuras de Repetición

• Estas estructuras permiten realizar un conjunto de acciones hasta que una condición se realice. • Existen dos tipos de ciclos: precondicionales (while y for) y postcondicionales dependiendo de donde se evalué la condición.

Estructuras de Repetición

• El ciclo while tiene la siguiente sintaxis: while (condición) { acciones a repetir; } • Se debe tener cuidado de no hacer ciclos infinitos.

Estructuras de repeticiรณn

โ ข El ciclo for permite realizar una repeticiรณn N veces, tiene la siguiente sintaxis: for (inicializacion; incremento) { acciones a repetir; }

condiciรณn;

Estructuras de repetición

• El ciclo while y for garantizan que un conjunto de instrucciones se realicen de 0 a N veces; mientras que un ciclo do-while garantiza que se ejecuta al menos una vez (1 a N veces). • En general cualquier problema se puede resolver con cualquier tipo de ciclo.

Estructuras de repeticiรณn โ ข La sintaxis del ciclo do-while es la siguiente: do { acciones; } while(condicion)

;

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida • Las operaciones de Entrada/Salida generalmente no están asociadas al lenguaje en sí por lo que es necesario utilizar bibliotecas. • En Java se utiliza el paquete java.io; mientras que en C++ se utilizará iostream.h o <iostream>

Comparaciรณn respecto a operaciones de Entrada y salida. โ ข Generalmente la E/S estรก asociada con flujos de archivos. La pantalla es considerada el archivo de salida estรกndar, el teclado es el archivo de entrada estรกndar y la pantalla es la salida de errores estรกndar.

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • La E/S de datos depende en gran medida de la interfaz de usuario de la aplicación. Las interfaces más genéricas son modo texto, modo gráfico. • En Java la Salida se da con System.out y algunos métodos, la Entrada con System.in

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • En C++ la salida se da con el objeto cout seguido del operador de indirección de entrada “<<”. Se puede concatenar cualquier tipo de dato. La entrada de datos se hace con el objeto cin y el operador de indirección de salida “>>”.

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • Por ejemplo, se desea obtener el área de un triángulo por lo que se tienen que pedir al usuario los datos de la base y la altura: float area; int altura, base; cout<<“Dame la base y la altura”; cin>>base>>altura;

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • Se pueden pasar datos E/S por archivos (se verán más adelante) o por argumentos de la función principal. • En Java dichos argumentos se guardan en la variable args del método main.

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • En C++ se debe declarar la función main con las variables int argc, char *argv[]. En donde la primera indica el número de argumentos y la segunda los contiene. • El primer argumento en C++ es el nombre del programa en Java no ocurre esto.

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • En Java: public static void main(String args[]) { System.out.println(“Argumentos:”+ args.length); JOptionPane.showMessageDialog(null, “Argumento 1:”+args[0]); }

Comparación respecto a operaciones de Entrada y salida. • En C++: int main(int argc, char *argv[]){ if(argc!=2) exit(-1); cout<<“Argumento 1: ”<<argv[0]; return 0; }

Entrada/Salida en C

• La E/S en C es más complicada que la de C+ +, para hacer uso de ella se debe incluir la biblioteca stdio.h • La función básica de salida es printf, la cual debe de manejar distintos parámetros para el tipo de datos; la entrada se da con la función scanf.

Entrada/Salida en C

int altura, base; float area; printf(“Introduce la base y la altura”); scanf(“%d%d”, &altura, &base); area = base * altura /2; printf(“El resultado es:”);

Actividad 1

• El valor del exponente e, se calcula de la siguiente forma: • E=1+1/2+1/3+…+1/n • Tendiendo a 2.71. Realizar un programa en Java y C++ que pida como argumento el límite máximo de precisión. ¿A partir de que número se obtiene 2.71?

Comparación respecto a la definición, creación y uso de clases y objetos • En Java todo debe de estar dentro de una clase, en C++ no es necesario. • En Java los archivos se deben llamar como se nombró a la clase, en C++ no.

Comparación respecto a la definición, creación y uso de clases y objetos

• En Java dentro de cada clase se deben incluir la definición de sus métodos y atributos, en C+ + no es necesario. • En C++ existe la herencia múltiple, en Java no. En C++ las clases heredan con el operador “:” en Java con “extends”

Comparación respecto a la definición, creación y uso de clases y objetos. • Las clases para poderse utilizar se necesita de la creación de objetos, lo cual se hace a través del operador new en Java, en C++ no es necesario sólo que se pida memoria dinámica para el objeto. • El uso es el mismo, con el operador “.” se hacen a los miembros de la clase.

Comparación respecto a la definición y uso de métodos y parametrización. • Para la definición de atributos y métodos Java dispone de modificadores de alcance para cada elemento individual: public, private y protected. En C++ se utilizan de forma global siendo privado todo lo que está dentro de la clase. A esto en POO se le llama encapsulación.

Comparación respecto a la definición y uso de métodos y parametrización. • Los métodos en C++ se pueden definir fuera de una clase con el operador de alcance “::”. • Los parámetros se pueden utilizar sin ningún problema. La palabra clave this en C++ se utiliza para hacer referencia al mismo objeto.

Comparaci贸n respecto a la definici贸n y uso de m茅todos y parametrizaci贸n. //Clase.h class Triangulo: angulo { int altura, base; float area; public: void calcularArea(void); void setAltura(int valor); }

Comparaci贸n respecto a la definici贸n y uso de m茅todos y parametrizaci贸n. //clase.c void Triangulo::calcularArea(void){ Area = base * altura /2; } Void Triangulo::setAltura(int valor){ altura = valor; }

Arreglos Unidimensionales

• Los arreglos son una colección homogénea de datos. • Los datos pueden ser básicos o bien definidos por el usuario. • La ventaja de utilizar arreglos es que permite manejar múltiples datos como si fuera una unidad.

Arreglos Unidimensionales

• Los arreglos pueden tener varias dimensiones. Si son de una sola dimensión se les llama unidimensionales o vectores. • Para definir y utilizar un arreglo se utiliza el operador [] que delimita el tamaño de un arreglo y sirve para acceder a un elemento particular.

Arreglos Unidimensionales • Los arreglos no son otra cosa que direcciones consecutiva de memoria. • El uso de arreglos en C/C++ está fuertemente relacionado con el uso de punteros y la aritmética de punteros. En donde el nombre del arreglo representa una dirección base y el índice del arreglo un desplazamiento.

Arreglos Unidimensionales

• La siguiente sintaxis se utiliza para definir un arreglo: tipo nombre[tamaño]; • float calificaciones[10]; //Define un arreglo de decimales de tamaño 10 • En C/C++ se puede utilizar directamente el arreglo, en Java hay que instanciarlo.

Arreglos Unidimensionales

• Para crear un arreglo en Java se debe utilizar el operador new: • calificaciones = new float[10]; • En C++ se utilizaría esta instrucción para declarar un arreglo con memoria dinámica.

Arreglos Unidimensionales

• Para acceder a un elemento del arreglo simplemente se utiliza el subíndice: • calificaciones[3]=100; // colocaría un 100 al tercer elemento del arreglo • En Java se puede conocer el tamaño de un arreglo con la propiedad length.

Arreglos Unidimensionales

• System.out.println(“”+calificaciones.length ); //imprimiría 10 • En C/C++ es fácil salirse de los límites de los arreglos, en Java no, ya que marca un error en tiempo de compilación sino se atrapan todas las excepciones.

Actividad 2

โ ข Realizar un programa en Java que permita calcular el promedio de 10 materias y decidir si se tiene derecho a una semana mรกs de faltas (si el promedio >= 83). Encontrar la calificaciรณn mayor y menor de la lista.

Ordenamiento

• Una de las partes más interesantes en los arreglos después de las búsquedas son los ordenamientos. • Si se tiene un arreglo ordenado las búsquedas se simplifican, el problema es ordenar el arreglo.

Ordenamiento • Existen varios métodos de ordenamiento, cada uno con sus respectivas ventajas y desventajas. • Los métodos tratados son 3: Burbuja, Selección e Inserción, pero existen una gran variedad de algoritmos de ordenamiento: Shell, Heap, Tournament, Quicksort, Mergesort, Radixsort, …

Ordenamiento por Burbuja

• El Bubblesort es quizás el algoritmo más simple de ordenamiento. Basa su filosofía en cada iteración colocar el elemento más grande o más pequeño (dependiendo del criterio de selección) en la primera posición de tiempo. • La complejidad del algoritmo es O(n2) en el peor de los casos y de O(n) en el caso promedio.

Ordenamiento por Burbuja • La complejidad de un algoritmo determina que tan rápido es el algoritmo. Se expresa generalmente con una función matemática que permite comprender como trabaja un algoritmo. • La complejidad está medida en tres situaciones: mejor de los casos, caso promedio y en el peor de los casos.

Ordenamiento por InserciĂłn

â&#x20AC;˘ Este algoritmo tiene su fundamento en como trabajamos los humanos para ordenar las cosas: nos basamos en cosas ya ordenadas y simplemente las colocamos en su nuevo orden. â&#x20AC;˘ Es parecido cuando ordenamos una carta en un juego de Pocker.

Ordenamiento por Inserción

• Su complejidad también es de O(n2) en el caso promedio. • Asume a que el algoritmo ya está ordenado, por lo que es útil cuando se agrega un nuevo elemento. ¿Qué se hace cuando se está desordenado?

Ordenamiento por Selección • Tiene una complejidad de O(n2). • Consiste en encontrar el valor máximo o mínimo del arreglo e intercambiarlo en la primera posición, después se realiza el mismo proceso para los n-1 elementos faltantes… se repite el procedimiento hasta terminar con los elementos del arreglo.

Comparativa de Algoritmos de Ordenamiento

Burbuja

Inserci贸n

Selecci贸n

String

• Las cadenas o “strings” son uno de los tipos de datos básicos que tiene cada uno de los lenguajes de programación. • En el caso de C/C++ las cadenas son un arreglo de caracteres en donde la última posición es un carácter especial, el terminal nulo ‘\0’.

String

• Las cadenas en C/C++ se pueden manejar como cualquier otro arreglo, pero ya existen algunos métodos predeterminados (definidos en string.h) para las tareas básicas: • Copiar cadenas: strcpy(destino, origen); • Comparar cadenas: strcmp(cad1, cad2) //0 si son iguales, > 0 cad1 mayor, <0 cad2 mayor

String

• strlen(cad) //devuelve la longitud • strset(s, c) //inicializa una cadena con el carácter c • El modificador en C para leer e imprimir cadenas es %s. • La función gets permite obtener cadenas con espacios en C/C++

String

• En C++ se cuenta con el objeto string definido en la bilioteca string del espacio de nombres estándar. • El cual puede copiarse y concatenarse cadenas de manera directa. Tiene la propiedad tamaño(length), el método assign, at(), append(), entre otros.

String

• En Java también existe la clase String, la cual tiene métodos muy parecidos a su clase homónima en C++. • Las cadenas en Java tienen métodos para comparar (compare()), para manejo de subcadenas (substr()), entre otros métodos.

String

Arreglos Bidimensionales

• Los arreglos bidimensionales mejor conocidos como matrices o tablas son aquellos que tienen dos dimensiones. • Son ampliamente utilizados en el mundo de la computación para resolver muchos problemas matemáticos.

Arreglos Bidimensionales • Para poder trabajar con ellos se necesitan dos índices (si se tuvieran n dimensiones, se ocuparía n índices), uno para las filas y otro para las columnas. • En general se pueden aplicar los mismos algoritmos que en arreglos unidimensionales, variando sólo la forma de recorrer el arreglo.

Arreglos Bidimensionales â&#x20AC;˘ Se declaran de la siguiente forma: // f= Filas c=Columnas int a[f][c]; for(int i=0;i<f;i++) for(int j=0; j<c;j++) a[i][j]=0;

Excepción

• El manejo de errores es una de las cosas más importantes de cualquier lenguaje de programación y de cualquier programa elaborado con estos. • Los lenguajes orientados a objetos nos permiten un mejor control de los errores ocurridos a través del uso de excepciones

Excepción

• Primero aparecieron las excepciones en Java y hasta después en C++. C/C++ se han caracterizado por el manejo de errores de muy bajo nivel. • Una excepción no es otra cosa que una clase que nos sirve para manipular errores.

Excepciones

• Las excepciones se manejan de manera muy similar en Java y en C++. • En C no existen excepciones y generalmente se asocian valores negativos a los errores y se procesan. • Se debe indicar el código a validar con la instrucción try.

Excepciones

• Las excepciones se atrapan con la palabra clave catch, indicando cual es la excepción a atrapar. • En Java existe la clase genérica Exception que sirve para atrapar cualquier tipo. Lo recomendable es utilizar la clase específica para atrapar la excepción.

Excepciones

• Se puede utilizar la palabra clave throws para lanzar una excepción; es decir, para producirla. • Lanzar excepciones nos permite generar nuestras propias excepciones para después poder utilizarlas y manejar de forma elegante los errores ocurridos.

Excepciones

• También existe la palabra reservada finally que permite ejecutar un bloque de instrucciones ocurra o no la excepción. • En algunas ocasiones será necesario atrapar una excepción en particular en tiempo de diseño, sino de lo contrario nuestros programas no compilaran.

Excepciones

try { resultado = a/b; } catch (Exception e) { System.out.println(“Error al dividir”); e.printStackTrace(); }

Excepciones

catch (OtraExcepcion e2) { â&#x20AC;Ś } finally { System.out.println(); }

Excepciones • Para generar nuestras propias excepciones se crea una clase que hereda de algún tipo de excepción: public class ExcepcionDivision extends Exception { public ExcepcionDivision() { super(“Error al dividir entre cero”); } }

Excepciones • Si se quiere lanzar la excepción en un método, este quedaría así: Public int calcular(int a) ExcepcionDivision { if(divisor==0) throw new ExcepcionDivision; …. } }

throws

Excepciones • Algunos ejemplos de excepciones son: • • • • • •

ClassNotFoundException ArithmeticException IndexOutofBoundsException NullPointerException RuntimeException IOException

Actividad 2

• Realización de un formulario en Java que sirva de base para el calculo de las raíces de una ecuación cuadrada. • El programa deberá utilizar excepciones y manejarlas de manera adecuada.

C++

• En C++ el manejo de archivos cambia drásticamente dado que se manejan clases. • Se encuentran definidas en la biblioteca <fstream> generalmente se manejan tres clases ifstream para entrada, ofstream para salida y fstream para entrada y salida.

Archivos en C++

• Los objetos genéricos de <iostream> (cin, cout, cerr y clog) son considerados flujos o archivos. • Se siguen realizando las mismas operaciones sobre archivos: abrir, leer/escribir, cerrar archivo con algunas características.

Ejemplo //Archivo de salida #include <cstdlib> #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; int main(int argc, char *argv[]) {

Ejemplo string cadena; unsigned short int edad; ofstream archivo("archivo.txt", ios::out); if(!archivo) { cerr<<"El archivo no pudo crearse"; exit(-1); }

Ejemplo //lectura de datos desde la terminal cout<<"Introduce tu nombre y edad"; cin>>cadena>>edad; archivo<<cadena<<" "<<edad;

}

system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS;

Archivos en C++

• Se abre un archivo al crear un objeto ofstream, se tienen los siguientes parametros: • • • •

ios::app //a ios::ate //a+ ios:in //r ios:out //w

Archivos en C++

• ios::nocreate //si no existe, falla • Ios::noreplace //si existe falla

• El operador de fin de archivo generalmente se representa con Ctrl+z o Ctrl+d. • Se puede cerrar un archivo con el método close(), si no se utiliza al finalizar el programa el destructor lo hace.

Archivos en C++

//Para lectura de archivos

string nombre; unsigned short edad; ifstream archivo(“archivo.txt”, ios::in) archivo>>nombre>>edad; cout<<“nombre:”<<nombre<<“ edad:”<< edad;

Archivos

â&#x20AC;˘ Por la forma de acceder a los archivos estos se clasifican en acceso secuencial y directo. â&#x20AC;˘ Generalmente cuando se maneja archivos de texto el manejo es secuencial y cuando son binarios se pueden acceder de manera aleatoria.

Archivos

• Se puede utilizar el método write() de ofstream para escribir en modo binario y el método read de ifstream para leer en modo binario. • Se puede utilizar el método seekp() para desplazarse de manera aleatoria por todo el archivo.

Archivos en C++

• Otros métodos que se pueden utilizar es el método open() para abrir, fail() para comprobar si se abrió correctamente y eof() para validar fin de archivo. • Al abrir un archivo se puede omitir su modificador y se le asignan los permisos por default.

Archivos en C++

â&#x20AC;˘ Se pueden agregar diversos modificadores de acceso: ios:in | ios:out, para lectura y escritura a la vez.

Archivos en Java

• Los archivos en Java se manejan como en cualquier lenguaje, con la ventaja de que el mismo código sirve para todas las plataformas de cómputo. • Las APIs para el manejo de archivos se encuentran en el paquete java.io.*

Archivos en Java

â&#x20AC;˘ Para abrir archivos para lectura se utiliza la clase FileInputStream que a su vez deriva de InputStream. â&#x20AC;˘ Para abrir archivos para escritura se utiliza la clase FileOutputStream que a su vez hereda de la clase OutputStream.

Archivos en Java

• Para realizar la E/S de tipos de datos primitivos se utiliza la clase DataInputStream y DataOutputStream. • Otras clases utilizadas para la manipulación de archivos son: File, FileDescriptor, BufferedInputStream, BufferedOutputStream y RandomAccessFile

Archivos • Las clases DataInputStream y RandomAccessFile implementan la interfaz DataInput por lo cual se tienen métodos como los siguientes: read(), readBoolean(), readByte(), readInt(), … • Las calses DataOutputStream y RandomAccessFile implementa la interfaz DataOutput.

Archivos en Java

• La interfaz Dataoutput tiene métodos como los siguientes: flush(), size(), write(), writeBoolean(), writeFloat(), … • BufferedInputStream y BufferedOutputStream utilizan buffers para eficientar el proceso de lectura/escritura en archivos.

Archivos en Java

• Como se crea un archivo

• DataOutputStream archivo; • Archivo = new DataOputStream(new FileOutputStream(“archivo.dat”)); • Se debe atrapar la excepción IOException

Archivos en Java

• Se opera con el archivo leyendo o escribiendo y después se debe cerrar con el método close(). • A la hora de leer datos de un archivo se debe atrapar la excepción EOFException. • Se puede hacer esto para leer datos desde la consola.

Archivos en Java

â&#x20AC;˘ Se recomienda utilizar un BufferedInputReader para manejar el archivo de entrada de la consola. â&#x20AC;˘ La clase RandomAccessFile permite manejar archivos de manera muy similar al lenguaje C.

Archivos en Java

• archivo = new RandomAccessFile(“archivo.dat”, “rw”); • Se utiliza el método write con el nombre de un objeto. • La clase File tiene métodos como: canRead(), exists(), isFile(), isDirectory(),

Archivos en Java

• getName(), getPath(), lastModified(), list(), …

length(),

• Realizar el programa Agenda con Archivos en Java

Apuntadores en C++.

â&#x20AC;˘ Los apuntadores son variables que almacenan direcciones en lugar de datos. â&#x20AC;˘ Los apuntadores permiten apuntar hacia distintas localidades de memoria, por lo que se utilizan para generar memoria dinĂĄmica.

Apuntadores en C++

• Los apuntadores pueden ser de cualquier tipo, se declaran anteponiendo un *: • int *puntero; //apuntador a un entero • char *cad; //apuntador a caractér • void *puntero; //puntero a cualquier tipo de dato

Relación entre arreglos y apuntadores en C++. • La relación que existe entre un arreglo y un apuntador es que el nombre de un arreglo representa una dirección de memoria y los subíndices representan un desplazamiento. • Las cadenas son arreglos de caracteres (apuntador a un carácter)

Aritmética de apuntadores en C+ + • La aritmética de apuntadores significa poder desplazarse a través de la memoria.

• Sólo se pueden utilizar los operadores +,-, ++, -- y otros operadores de manera indirecta. • El operador & se utiliza para obtener la dirección de una variable.

Memoria estática y dinámica

• Los apuntadores se utilizan para crear memoria dinámica. • De manera predeterminada, las variables se crean con memoria estática en lo que se conoce como tiempo de ejecución, por eso se debe de definir un tamaño máximo en los arreglos.

Memoria Dinámica

• La memoria dinámica se puede crear simplemente teniendo un tipo de dato puntero. • Por ejemplo para declarar un arreglo de enteros dinámicos, quedaría así: • int *arreglo; //no se especifica tamaño

Memoria Dinámica

• En C se utiliza la función malloc para pedir memoria y free para liberarla. • arreglo = (int *) malloc(N * sizeof(int)); • free(arreglo); • En Java no existe como tal los punteros pero se puede utilizar memoria dinámica.

Memoria Dinámica

• En C++ al igual que Java se utiliza el operador new para pedir memoria dinámica. De hecho en Java los arreglos deben crearse con el operador new: • int a[5] = new int[5]; //Java • int a[] = new int[N]; //C++

Memoria Dinámica • delete [] a; • En Java no existe el concepto de liberar memoria ya que se hace de manera automática con el recolector de basura. • La memoria dinámica sirve para crear otros tipos de ADT más especializados como listas, pilas, colas, árboles, etc.

Memoria Dinámica

• Al borrar un elemento se regresa la memoria que se pidió, por eso es importante liberar la memoria, ya que si no se hace se pierde ese pedazo. • Si se crea memoria dinámica para un objeto se puede llamar a su constructor para que lo inicialice.

Creación y uso de arreglos y objetos dinámicos en C++. Comparación con JAVA.

• En Java no existe el concepto de puntero. Se pueden crear memoria dinámica. • En objetos al liberar memoria se invoca de manera automática al destructor en C++ y al método finalize() y variantes en Java.

Actividad

• Realizar un programa que cree un arreglo con la mayor cantidad de números primos. • El usuario deberá introducir el tamaño del arreglo y este deberá hacerse a través de memoria dinámica. El límite lo marcará el tamaño de la memoria disponible.

Implementación de funciones libres • C++ es un lenguaje híbrido que permite mezclar POO y Programación Estructurada. • Por este motivo se pueden tener funciones sin necesidad de agruparlas en clases. • Las funciones pueden recibir y devolver apuntadores como argumentos.

Implementación de Funciones Libres

• Cuando se utilizan parámetros del tipo puntero se dicen que los argumentos se pasan por referencia, de este modo se pueden modificar directamente. • Cuando se omiten punteros, los argumentos son por valor y sólo se copia en la función el valor de los argumentos.

Actividad

• Realizar un programa que dado diferentes arreglos de distintos tamaños encuentre el mayor de n números. El código de mayor debe de ser una función. • Modificar el programa anterior para que el arreglo pueda ser dinámico de acuerdo al tamaño que indique el usuario.

Uso del typedef y el struct en C++ â&#x20AC;˘ Una estructura es un tipo de datos complejos que puede contener diversos tipos de datos simples formando una unidad. â&#x20AC;˘ En otros lenguajes reciben el nombre de registros. Las estructuras se manejan en programaciĂłn estructurada.

Uso del typedef y struct en C++ â&#x20AC;˘ Las estructuras en C/C++ se crean con la palabra clave struct seguida del nombre de la estructura: struct paciente { unsigned int ID; unsigned short edad; char nombre[40]; };

Uso del typedef y struct en C++ â&#x20AC;˘ Una estructura se asemeja mucho a una clase en lo que respecta a los atributos de los objetos. â&#x20AC;˘ De hecho en C++ (pero no en C) las estructuras pueden anidar funciones. El modificador por default en una estructura es public, mientras que en una clase es private.

Uso del typedef y struct en C++ • Una vez declarada la estructura (se recomienda realizarla fuera de cualquier función de manera global y en un archivo de encabezado .h) se pueden crear variables de este nuevo ADT: • struct paciente p;

Uso del typedef y struct en C++ • Para evitar el repetir varias veces la palabra struct y el nombre de la estructura se puede crear un alias mas simple utilizando la palabra reservada typedef que significa definición de tipo. • typedef struct paciente P; //alias • P p; //Declara una variable de tipo paciente.

Actividad

• Realizar un programa que pida los datos de un artículo de cómputo: nombre, precio, descripción, número de identificación. • Guardar esos estructuras.

datos

arreglo

• Leer y escribir dichos valores en un archivo

Recursividad como herramienta para el control de ciclos

• La recursividad es una manera elegante de resolver problemas. • Una función se dice que es recursiva cuando se invoca así misma. Ejemplo el factorial de un número, las torres de hannoi, la serie de fibonacci, etc.

Recursividad

• N! = N * (N-1)! • 5! = 5 * 4!

• Fibo(5) = Fibo(4) + Fibo(3) • La recursividad nos permite resolver problemas que parecen ser muy complejos de manera sencilla.

Recursividad

• Todo programa recursivo puede ser resuelto a través de ciclos pero puede que esta solución sea muy compleja. • Toda función recursiva debe de tener dos características básicas: un caso base y el caso recursivo.

Recursividad â&#x20AC;˘ Ojo: si no se cuenta con un caso base el programa se puede ciclar de manera indefinida provocando que el programa o el sistema operativo colapsen. â&#x20AC;˘ La recursividad de manera interna trabaja con memoria dinĂĄmica, se utilizan pilas para guardar los valores anteriores de las funciones recursivas.

Recursividad

â&#x20AC;˘ La gran desventaja de las funciones recursivas es que son ampliamente consumidoras de memoria. â&#x20AC;˘ Todo programa recursivo puede implementarse con pilas. La recursividad trata de sacar provecho al principio de divide y vencerĂĄs.

Actividad

• Realizar los siguientes programas de forma recursiva: • Factorial • Serie de Fibonnaci, • Multiplicación de dos números

Concepto de nodo y encadenamiento • Las listas ligadas es una de las estructuras de datos definidas por el usuario más empleada. • Las listas tienen la característica de que son dinámicas por este motivo se hace uso de memoria dinámica, apuntadores (C/C++) y referencias (Java/C++).

Concepto de Nodo y Encadenamiento

• El nodo es el elemento fundamental de la lista. • Si una lista no tiene nodos se dice que está vacía. • Las listas no tienen un tamaño máximo predeterminado.

Concepto de Nodo y Encadenamiento

• Un nodo no es otra cosa que una estructura con los datos que nos van a interesar trabajar. El nodo contiene además al menos un enlace simple (listas ligadas) o enlaces dobles (lista doblemente ligada). • De manera interna la lista puede tener uno o más apuntadores a los nodos de la lista (generalmente: inicio, fin y actual)

Concepto de Nodo y Encadenamiento

â&#x20AC;˘ Los principales tipos de lista son dos dependiendo de la forma en como se accedan a los nodos: â&#x20AC;˘ Cola (FIFO, Fist In First Out) en donde por un extremo se atienden clientes y por el otro van llegado.

Concepto de Nodo y Encadenamiento â&#x20AC;˘ Pila (LIFO, Last In First Out) en este tipo de lista sĂłlo se trabaja con un extremo, el llamado cima de la pila. â&#x20AC;˘ El encadenamiento consiste en enlazar nodo con nodo para poder ligarlos. Sin encadenamiento no se puede tener una lista ligada.

Concepto de Nodo y Encadenamiento • Generalmente el inicio y el fin de una lista están ligadas hacia un nodo vacío. struct nodo { int valor; struct nodo *izq; struct nodo *der; }

Concepto de Nodo y Encadenamiento

• Las listas circulares son aquellas que el fin de la lista apunta hacia el inicio. • Las áreas de aplicación de las listas son muy diversas. Se utilizan para ordenamiento, búsquedas, almacenamiento de información, etc.

Operaciones de inserción, desplegado y eliminación de nodos de una lista • Las operaciones básicas de una lista consiste en agregar elementos, borrarlos y listarlos. • Cada una de estas operaciones debe considerar en que parte de la lista se hace: inicio, en medio o fin.

Operaciones con Lista

• Lenguajes como Java tienen de manera predeterminada objetos del tipo Lista u objetos derivados de lista. • Otras operaciones consiste en determinar si la lista está vacía. • Estructuras como árboles y grafos siguen el mismo principio.

Operaciones con Lista â&#x20AC;˘ Cuando se agrega un nuevo elemento lo primero que hay que realizar es crear el nuevo nodo, identificar en que parte debe de ir, actualizar los apuntadores al nuevo nodo, considerar los casos especiales. â&#x20AC;˘ Al borrar se sigue el procedimiento contrario, se actualizan apuntadores, desligando el nodo y liberando memoria.

Aplicación integradora de conceptos del curso

• Realizar un programa que permita sumar números enteros muy grandes. Cada dígito debe pertenecer a un nodo. Se ordenan los nodos para ir sumando el número menos significativo. El resultado de la operación se guarda en otra lista.

Paquete de Utilidades

• Java cuenta con una serie de APIs para el manejo de estructura de datos básicas, dichos componentes se encuentran en el paquete java.util • La clase Vector permite tener un arreglo de cualquier tipo de dato, el cual crece de manera automática.

Vector

• En el constructor se puede indicar el tamaño inicial del vector: • Vector v = new Vector(10); • De manera predeterminada este crece conforme al tamaño asignado.

Vector

• Para agregar elementos se utiliza el método addElement(Object). • Para eliminar elementos se utiliza el método removeElement(Object); • Para obtener firstElement();

primer

elemento:

• Para obtener lastElement(); • Para verificar isEmpty();

Vector el

último

elemento:

encuentra

vacío:

• Para verificar si se encuentra un elemento en particular: contains(Object);

Vector • indexOf(Object); sirve para encontrar la posición de un objeto en particular. • trimToSize(); permite recortar el tamaño de un vector hasta donde se tenga el último elemento. • size(); indica el tamaño actual y el método capacity(); hasta donde puede crecer el vector sin duplicarse.

Enumeration

• El objeto Enumeration permite tener un objeto iterador para la manipulación de muchos tipos de objetos. • Enumeration enum = v.elements(); • enum.hasMoreElements(); permite saber si se tienen más elementos.

Enumeration

• enum.nextElement(); obtiene el siguiente elemento si existe, de lo contrario devuelve una Excepción: NoSuchElementException. • Tambien Java cuenta con una clase Pila: • Stack s = new Stack();

Enumeration

• Se cuenta con los siguientes métodos: • • • • •

s.push(obj); para agregar elementos s.pop(); para quitar elementos s.peek(); para observar el elemento de la cima s.empty(); determina si la pila está vacía s.search(obj); para buscar un elemento.

Dictionary-Hashtable

â&#x20AC;˘ La clase Dictionary es una clase abstracta (no se pueden crear objetos de dicha clase) que sirve de interfaz a la clase Hashtable. â&#x20AC;˘ Las tablas permiten almacenar una clave y un valor para ser utilizadas posteriormente.

Hashtable

• Se construye un objeto como:

• Hashtable tabla = new Hashtable(); • Los métodos de dicha clase son: • Object val = tabla.put(nombre, empleado); en donde nombre es un String y empleado un objeto.

Hashtable

â&#x20AC;˘ Si no hay un valor para la clave especificada se devuelve un null. Si ya existe una clave/objeto se devuelve el mismo objeto. â&#x20AC;˘ Object val = tabla.get(clave); ayuda a recuperar un elemento en particular.

Hashtable

• Para eliminar elementos se utiliza: • Object val = tabla.remove(clave); si no se puede eliminar el elemento se devuelve null, en caso contrario se devuelve la referencia del elemento. • tabla.isEmpty(); nos sirve para determinar si está vacía la tabla.

Hashtable • tabla.containsKey(clave); para determinar si se cuenta con esa clave en el diccionario. • tabla.clear(); vacía toda la tabla • tabla.elements(); para obtener un objeto Enumeration. tabla.keys(); tambien devuelve una enumeración pero de las claves nada más.

Sobrecarga de operadores en C++ • La sobrecarga de operadores es una forma más de polimorfismo. • La sobrecarga de operadores permite definir para una clase un método especial, por ejemplo la clase string sobre carga el operador + para concatenar cadenas.

Sobrecarga de operadores

â&#x20AC;˘ Los operadores que se pueden sobrecargar son: +, -, *, /, %, ^, &, |, _, ', =, <, >, <=, >=, ++, --, <<, >>, ==, %%, ||, +=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, <<=, >>=, [ ], ( ), ->, ->*, new, delete â&#x20AC;˘ Los operadores que no se pueden sobrecargar son: ., ::, ?:, sizeof

Sobrecarga de Operadores

â&#x20AC;˘ Existen algunos operadores como el = que ya se encuentran sobrecargados de manera nativa. En el caso del = compara objetos en base a sus referencias. â&#x20AC;˘ Antes de ver la sobrecarga de operadores se verĂĄ la sobrecarga de funciones para entender el concepto.

Sobrecarga de funciones

• Un método o función se dice que está sobrecargado cuando para el mismo identificador se pueden realizar dos o más funciones. Por ejemplo: int suma(int a, int b) { return a+b; }

Sobrecarga de funciones

double suma(double a, double b) { return a+b; }

• Se puede invocar la función suma de dos formas distintas: • int c = suma(10, 3); • double d = suma(10.3, 5.1);

Sobrecarga de operadores

• La única restricción de la sobrecarga de operadores es que no se puede cambiar la aridad de los operadores; es decir, si el + es binario, se sigue manejando de la misma forma. • Complex& Complex::operator[](unsigned int i) { return data[i]; }

Sobrecarga de operadores class Vector { public: float x, y; Vector operator+ (Vector v) { Vector resultado; resultado.x = x + v.x; resultado.y = y + v.y; return resultado; } };

Sobrecarga de operadores en Java â&#x20AC;˘ Java no soporta sobrecarga de operadores. Los Ăşnicos casos de operadores sobrecargados con una operaciĂłn especial (definido por el sistema no por los programadores) son el operador = para copia, para == igualdad de referencias y + para la concatenaciĂłn de cadenas o elementos.

Uso de plantillas (templates) en C++

• Las plantillas nos permite hacer genéricos los tipos de datos abstractos; es decir, nos permiten definir una clase que funcione con cualquier tipo de datos, por ejemplo una lista puede ser de cualquier cosa. • template <class tipo_dato> • class clase { …… };

Plantillas

int max(int x, int y) { return (x < y) ? y : x; }

float max(float x, float y) { return (x < y) ? y : x; }

Plantillas

template <typename T> T max(T x, T y) { return (x < y) ? y : x; }

â&#x20AC;˘ Cuando se trata de funciones no hay diferencia entre los atributos typename y class

Plantillas

• Los objetos parametrizados se crean con: una_clase<int> x; • Java permite genericidad pero es mucho más básica que en C++. public interface Iterator<E> { E next(); boolean hasNext(); }

Manejo congruente de parámetros con objetos dinámicos y atributos dinámicos

• Se debe tener mucho cuidado al momento de crear objetos de manera dinámica que a su vez reciba como argumentos atributos también dinámicos. • Se debe limpiar de la memoria todos los objetos que no se necesiten.

Herencia en C++: Definición, clases abstractas y métodos virtuales

• La herencia es un mecanismo que permite la reutilización de componentes. Se basa en el principio de que los objetos en la vida real heredan ciertos atributos y comportamientos de sus padres. • La herencia en C++ puede ser múltiple.

Herencia //Clase Padre class punto { protected: int x, y public: int getX(); int getY(); };

Herencia

//Clase hija class linea:punto { private: int x1, y1; public: void dibujar(); };

Clases Abstractas

• Son aquellas clases que sólo sirven para hacer generalización; es decir, sirven de clase base más no se instancian objetos de dicha clase. • Las clases abstractas son el equivalente a las interfaces en Java.

Métodos Virtuales

• Son los métodos que se definen en las clases abstractas y que se implementan en cada clase hija. • Los métodos virtuales se caracterizan por que se ligan en memoria; es decir, se mandan llamar desde un puntero a la clase abstracta y de manera dinámica se ejecuta el método que corresponde al objeto actual.

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