INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE ZONGOLICA PROGRAMACION ORIENTADA A OBJETOS LSC. RAFAEL JUAN CORDOBA DE LA LLAVE

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1 INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE ZONGOLICA PROGRAMACION ORIENTADA A OBJETOS LSC. RAFAEL JUAN CORDOBA DE LA LLAVE MAYO 2014

2 I N T R O D U C C I O N El desarrollo de software en la actualidad ha tomado mucho auge debido a la existencia de lenguajes más amigables. Cada día es más fácil programar. La tecnología de los objetos ha logrado que el llamado programador pase a ser armador de programs, es decir, solo arma módulos de programación que alguien hizo y el área de la programación pasa a disminuir, según el tipo de programa. Es un hecho que programar orientado a objetos facilita la programación y eso repercute en los tiempos de desarrollo, lo cual vienen a disminuir considerablemente y también se reduce el costo un programa. P R O P O S I T O Y C O N T E N I D O El Propósito del curso es proporcionar al alumno los conocimientos necesarios para que pueda programar orientado a objetos. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la resolución de problemas, tales como: identificación, manejo, control de variables, datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo, asimismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja; las actividades teóricas se han descrito como actividades previas al tratamiento practico de los temas. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor sólo guie al estudiante en la construcción de su conocimiento. En la primera unidad se presentan los conceptos de la programación orientada a objetos, teniendo la intención de introducir al estudiante en los elementos del modelo de objetos así como el uso básico del lenguaje de modelado unificado. La segunda unidad se centra en la definición e implementación de clases y objetos permitiendo al estudiante adquirir las competencias fundamentales de la programación orientada a objetos. La tercera unidad tiene como propósito la creación de objetos que incorporen propiedades y métodos de otros objetos, construyéndolos a partir de éstos sin necesidad de reescribirlo todo. La cuarta unidad trata una de las características fundamentales de la programación orientada a objetos; el polimorfismo, que permite reutilizar métodos

3 con el mismo nombre, pero con relación a la clase a la que pertenece cada uno, con comportamientos diferentes. En la quinta unidad el estudiante adquirirá los conocimientos para tratar situaciones excepcionales que se presentan en tiempo de ejecución. La unidad seis, el estudiante aplica las operaciones necesarias para el manejo de archivos de texto y binarios, temas que se utilizarán en materias posteriores. O B J E T I V O Diseñar e implementar objetos de programación que permitan resolver situaciones reales y de ingeniería. COMPETENCIAS PREVIAS Y RELACION CON CURSOS ANTERIORES Y POSTERIORES Analizar, diseñar y desarrollar soluciones de problemas reales utilizando algoritmos computacionales para implementarlos en un lenguaje de programación orientado a objetos. Su relación con materias anteriores: Fundamentos de programación Su relación con materias posteriores: Estructura de datos, Tópicos avanzados de programación, Fundamentos de ingeniería de software, Ingeniería de software. Todo lo referente a programación es lo que debe poner atención el alumno para desarrollar programas orientados a objetos con calidad y eficiencia.

4 CONTENIDO UNIDAD 1 Introducción al paradigma de la programación orientado a objetos. 1.1 Elementos del modelo de objetos: clases, objetos, abstracción, modularidad, encapsulamiento, herencia y polimorfismo. 1.2 Lenguaje de modelado unificado: diagrama de clases. UNIDAD 2 Clases y objetos. 2.1 Declaración de clases: atributos, métodos, ncapsulamiento. 2.2 Instanciación de una clase. 2.3 Referencia al objeto actual. 2.4 Métodos: declaración, mensajes, paso de parámetros, retorno de valores. 2.5 Constructores y destructores: declaración, uso y aplicaciones. 2.6 Sobrecarga de métodos. 2.7 Sobrecarga de operadores: Concepto y utilidad, operadores unarios y binarios. UNIDAD 3 Herencia. 3.1 Definición: clase base, clase derivada. 3.2 Clasificación. herencia simple, herencia múltiple. 3.3 Reutilización de miembros heredados. 3.4 Referencia al objeto de la clase base. 3.5 Constructores y destructores en clases derivadas. 3.6 Redefinición de métodos en clases derivadas. UNIDAD 4 Polimorfismo.

5 4.1 Definición. 4.2 Clases abstractas: definición, métodos abstractos, implementación de clases abstractas, modelado de clases abstractas. 4.3 Interfaces: definición, implementación de interfaces, herencia de interfaces. 4.4 Variables polimórficas (plantillas): definición, uso y aplicaciones. 4.5 Reutilización de código. UNIDAD 5 Excepciones. 5.1 Definición. 5.2 Tipos de excepciones. 5.3 Propagación de excepciones. 5.4 Gestión de excepciones: manejo de excepciones, lanzamiento de excepciones. 5.5 Creación y manejo de excepciones definidas por el usuario. UNIDAD 6 Flujos y Archivos. 6.1 Definición. 6.2 Clasificación: Archivos de texto y binarios. 6.3 Operaciones básicas y tipos de acceso. 6.4 Manejo de objetos persistentes.

6 COMPETENCIAS A ALCANZAR EN EL CURSO Al término del curso el participante: Unidad 1: Introducción al paradigma de la programación orientado a objetos. Comprender, describir y modelar los conceptos principales del paradigma de programación orientado a objetos y aplicarlos a situaciones de la vida real. Unidad 2: Clases y objetos. Implementar clases y objetos cumpliendo las reglas de la programación orientada a objetos. Implementar constructores y destructores para inicializar atributos y liberar recursos. Sobrecargar métodos y operadores para optimizar el código de una clase. Unidad 3: Herencia. Implementar la herencia en clases derivadas para reutilizar los miembros de una clase base. Unidad 4: Polimorfismo. Implementar interfaces y clases polimórficas. Unidad 5: Excepciones. Identificar, manejar, gestionar y crear las condiciones de error que interrumpan el flujo normal de ejecución de un programa.

7 Unidad 6: Flujos y archivos. Implementar aplicaciones orientadas a objetos que creen y manipulen archivos para guardar y recuperar información. UNIDAD 1 Introducción al POO Competencia específica de la unidad: Comprender, describir y modelar los conceptos principales del paradigma de programación orientado a objetos y aplicarlos a situaciones de la vida real. 1.1 Evolución de los paradigmas de programación Evolución de las metodologías de programación En un inicio, los lenguajes de programación no tenían una metodología de programación, por lo que a los desarrolladores sólo les interesaba generar los programas para solucionar los problemas emergentes en sus empresas, lo que traía como consecuencia miles de líneas de código, los cuales eran inaccesibles, incluso para los mismos programadores; darle mantenimiento al programa o realizar modificaciones era casi imposible. Esta expansión sin control tuvo como consecuencia lógica la llamada Crisis del Software. Han existido diferentes etapas en el desarrollo de software, las cuales son: Código Espagueti o programación secuencial Eran instrucciones de manera secuencial, no existían funciones y los tipos de datos eran globales. En este tipo de programas son grandes líneas de código, donde lo único claro es el inicio y el fin del programa, y dentro del código hace llamados a diferentes líneas de código, lo que las hace confusas y difíciles de modificar. Programación estructurada Separa los datos de las funciones que los manipulan. Como se muestra en la Figura 1, en donde el dato 2 es utilizado únicamente por el subprograma 2, pero el dato 3 es empleado por los subprogramas 1 y 2. Este tipo de programación surgió como solución a la programación secuencial. En esta etapa los programas son divididos por tareas concretas, de tal forma que existía un programa principal que hacía un llamado a los subprogramas (funciones) cada vez que requería una tarea en específico. Este tipo de programación ha sido muy usada, en lenguajes de programación como C, Pascal, etc. Probablemente sea familiar para ti porque en los cursos de programación anteriores has realizado programas estructurados, el programa principal está representado por la función main y cada función

8 son los subprogramas controlados por la función main. Programación orientada a objetos También existen datos y funciones, pero éstos se encapsulan por medio de objetos. Objeto: Es una entidad del mundo real que se puede describir en función de sus características (propiedades) y comportamientos (métodos). UNIDAD 2 Clases y objetos Competencia específica de la unidad: Implementar clases y objetos cumpliendo las reglas de la programación orientada a objetos. Implementar constructores y destructores para inicializar atributos y liberar recursos. Sobrecargar métodos y operadores para optimizar el código de una clase. Fundamentos de la programación visual Un lenguaje de programación es, como todo lenguaje en general, un dialecto; es decir, un conjunto de convenciones utilizadas para comunicarse. De este modo, a través de un dialecto que con el tiempo ha ido evolucionando y mejorando, incluso volviéndose más amigable a la comprensión humana, ésta es la forma en que el hombre se comunica con las máquinas. Hace tiempo, el término programación se refería a una codificación lineal absolutamente crítica y misteriosa, tal vez sea familiar el desarrollo de programas en este tipo de lenguajes (Figura 1), debido a que en los cursos anteriores has programado en C, y supongo que muchas veces te has preguntado cómo y cuándo podrás desarrollar programas con interfaces visuales, en este curso se analizará cómo desarrollar programas con interfaces gráficas.

9 Figura 4. Programa en modo texto Con la llegada de la informática gráfica todo es visual. Usando los lenguajes tradicionales de programación, los programadores tenían grandes dificultades para implementar aquellos aspectos gráficos que dominan las tareas a desarrollar en los nuevos entornos gráficos. Figura 5. Programa en lenguaje visual La Programación Visual parte de los lenguajes clásicos de programación (C, Basic, Pascal), generalmente lenguajes orientados a objetos, y descarga de ellos las tareas más tediosas como el control de los eventos o la puesta en escena gráfica. Además, dichos lenguajes de programación cuentan con ayudas para componentes visuales, asistentes, etc., que facilitan más la tarea del programador. Algunos de los lenguajes visuales han sido denominados RAD (Rapid Application Development), ya que tienen entre su misión acortar el tiempo necesario para realizar un proyecto. Por parte de Microsoft los lenguajes visuales forman parte de la plataforma Visual Studio, que incluyen, entre otros, los lenguajes Visual C++ y el Visual Basic, Borland por su parte,

10 tienen el Borland C++ Builder y el exitoso Delphi, lenguaje visual derivado del Object Pascal. Los componentes de los lenguajes visuales tienen una parte gráfica, parcialmente ajena a la programación sin ampliar el código fuente. Tiene otra parte de programación al estilo clásico en donde las funciones son ejecutadas por medio de eventos que se disparan en función de las acciones del usuario sobre la parte gráfica. De esta manera, el programador dedica su mayor esfuerzo en trabajar para encontrar la solución del problema. En estos lenguajes, simplemente se dibujan los botones, cajas de texto y otros objetos visuales (a los que comúnmente se les denomina controles) que intervendrán en la ventana de la aplicación y, en cada uno de ellos, se proporciona el acceso a los eventos que puede responder cada objeto sin necesidad de escribir una sola línea de código, ya que el lenguaje de programación realiza esta tarea en forma transparente al programador. Programación orientada a eventos Como ya se mencionó en el tema anterior, existen distintos tipos de programas (inicialmente los programas eran de tipo secuencial). Un programa secuencial es un programa que se arranca, lee los datos que necesita, realiza los cálculos e imprime o guarda en el disco los resultados. Mientras un programa secuencial está ejecutándose no necesita ninguna intervención del usuario. A este tipo de programas se les llama también programas basados u orientados a procedimientos o a algoritmos (procedural languages). Ejemplos de estos programas son PowerPoint, Internet Explorer y cualquier otro programa que al iniciar espera las acciones del usuario que son llamadas eventos. Por ejemplo, cuando se ejecuta Microsoft Word, puedo realizar diferentes acciones, ya sea abrir un documento, hacer un nuevo documento, etc. Las acciones que el usuario puede realizar en un momento determinado son variadísimas, y exigen un tipo especial de programación: la programación orientada a eventos. Este tipo de programación es sensiblemente más complicada que la secuencial, pero con los lenguajes visuales de hoy, se hace sencilla y agradable. Antes de continuar, es necesario definir algunos conceptos de los elementos de Programación Orientada a Eventos. Evento: Son las acciones del usuario sobre el programa. Son eventos típicos el click sobre un botón, el hacer doble click sobre el nombre de un fichero para abrirlo, el arrastrar un icono, el pulsar una tecla o combinación de teclas, el elegir una opción de un menú, el escribir en una caja de texto, o simplemente mover el ratón. Figura 6. Click. Propiedades y métodos

11 Además de los eventos, la mayor parte de los objetos, como los formularios y los controles, son suministrados con propiedades y métodos. Propiedades: Una propiedad es una asignación que describe algo sobre un objeto, como un formulario. Dependiendo de la propiedad, se la puede asignar en tiempo de diseño usando la ventana Propiedades y/o en tiempo de ejecución al programar. Las propiedades también son llamadas características, por ejemplo, las propiedades de una persona son: nombre, edad, sexo, estado civil, etcétera. A continuación, describimos dos ejemplos de las propiedades del formulario en Delphi: Text: Esta propiedad especifica el texto asignado a una Tedit. Width: Indica el tamaño de un componente. Métodos: Son funciones que también son llamadas desde el programa, pero a diferencia de los procedimientos no son programadas por el usuario, sino que vienen ya pre-programadas con el lenguaje. Los métodos realizan tareas típicas, previsibles y comunes para todas las aplicaciones. De ahí que vengan con el lenguaje y que se libere al usuario de la tarea de programarlos. Cada tipo de objeto o de control tiene sus propios métodos. En general, los métodos sólo pueden ser usados en tiempos de ejecución, no en tiempo de diseño. Algunos ejemplos de métodos de formularios son el método SHOW, que muestra un formulario. Los métodos son invocados dando nombres al objeto y cuyo método se está llamando, listando el operador punto (.), y después listando el nombre del método. Como cualquier rutina, los métodos pueden incorporar argumentos. Por ejemplo: Miforma.show(); Este método Show carga y muestra un formulario, dos acciones distintas que forman parte del proceso de nacimiento o inicio a un formulario (al ejecutar el formulario de inicio se carga también el formulario y después se muestra). El método Show puede ser invocado como no modal o modal. Modal significa que no se ejecuta ningún código posterior hasta que el formulario se oculte o se descargue. Cuando se muestra un formulario modal no se puede producir ninguna entrada de usuario (de teclado o click del ratón), excepto para los objetos del formulario modal. Tarea 1. Cuadro comparativo de paradigmas de programación Instrucciones:Desarrolla de manera individual, un cuadro comparativo entre la programación lineal, estructurada y orientada a objetos con base en el nivel de complejidad que existe al realizar modificaciones a los programas, y en la forma en que se agrupan los datos y funciones.

12 Forma en que se agrupan los datos Permite la creación Eficiencia de los de funciones programas Facilidad para realizar mantenimiento a los programas Programación secuencial Programación estructurada Programación orientada a objetos M1 Principios básicos de la programación orientada a objetos

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14 Objetivo El estudiante desarrollará un directorio telefónico, empleando la programación orientada a objetos, para ordenar eficientemente la información de los clientes de una empresa. Preguntas de estudio 1. Qué es una clase? 2. Qué es un objeto? 3. Cuál es la diferencia entre objeto y clase? 4. Cuáles son los elementos que componen a una clase? 5. Qué son las propiedades? 6. Cómo se clasifican los tipos de datos? 7. Menciona cinco tipos de datos primitivos.si se requiere almacenar una fecha, qué tipo de dato se puede emplear? 8. Para qué se emplea el tipo de dato bool? 9. Qué es una constante? 10. Menciona un ejemplo de una constante. 11. Cómo se representan las acciones de una clase? 12. Qué es un método? 13. Qué es void? 14. Para qué se usa la palabra reservada return? 15. Qué es un objeto? 16. Qué es una clase? 17. Cuál es la función del constructor? Para qué sirve el destructor? Introducción En este módulo se especifican los principios de la programación orientada a objetos, y su facilidad para programar por enfocarse más a la manera en que piensa el ser humano. La clave de este paradigma es agrupar las variables y funciones en objetos y acceder a éstos por medio de interfaces. En este tema no se programarán todavía en el entorno visual, sino que haremos programas en modo consola. Los temas que se tratarán en este módulo son: Clases: En este tema se identifican las características, comportamientos u operaciones que se pueden realizar con cada objeto. Construcción del estado de un objeto: Cada objeto tiene diversas características, por ejemplo, un objeto materia tiene un nombre, créditos y semestre; y cada una de estas características corresponden a un tipo de dato distinto en el lenguaje de programación.

15 Diseño de métodos: Se refieren a las acciones que se pueden realizar en un objeto en específico, cada objeto puede tener varias acciones, dependiendo de las funciones que se vayan a realizar. Los objetos como instancias de las clases: En este tema se visualizará que las clases no pueden almacenar datos tal y como lo hacen las variables que hemos empleado en los lenguajes de programación, razón por la cual debemos crear objetos a partir de las clases. Este módulo te servirá de base para iniciar la programación en un lenguaje visual; acude con tu profesor titular, en caso de que necesites despejar cualquier duda. Programación orientada a objetos En el módulo pasado estuvimos analizando tres paradigmas de programación (secuencial, estructurado y orientado a objetos), y llegamos a la conclusión de que la programación orientada a objetos es la más eficiente y que resuelve dos problemas principales de los paradigmas de programación anteriores; el primer problema es obligar a un programador a pensar como la máquina, y el segundo es que si se hiciera un cambio en el formato de alguno de los datos se deben modificar todas las funciones del programa que utilizarán este dato. Por qué la programación orientada a objetos resuelve los problemas mencionados? Esto sucede porque un objeto es una representación de la vida real, es decir, de la forma cotidiana de pensar de las personas. Además, los datos globales que eran empleados por todos los programas desaparecen, en su lugar cada objeto tiene sus propias funciones y datos y si se modifica la estructura de un dato sólo afecta a ese objeto. A continuación, se muestran dos figuras donde se compara la organización de los datos en la programación estructurada y la orientada a objetos. En la programación orientada a objetos existen elementos muy importantes que son: clases, objetos, propiedades y métodos. Clase: Es la descripción de las propiedades de los objetos en conjunto con las operaciones que se permiten con ellos. Encapsula datos y métodos, es como un lenguaje para definir nuevos tipos de datos dentro del lenguaje. Una clase define el comportamiento y atributos de un grupo de objetos de características

16 similares. Objeto: Es una entidad del mundo real que se puede describir en función de sus características y comportamientos. Si observas las definiciones, existe una relación muy estrecha entre la clase y el objeto, por lo que podemos decir que una clase es unión de varios objetos. Por ejemplo, se podría decir que una clase es como un molde y los objetos son las gelatinas que se realizan con ese molde, como se muestra en la Figura 3. Se puede observar que cada gelatina tiene la misma forma, pero el color, el sabor y los ingredientes con los que fueron preparadas son distintos; de la misma forma sucede con los objetos, todos tienen las mismas propiedades y métodos, pero con valores distintos. Figura 3. Analogía entre clases y el molde de una gelatina. Analizando ejemplos más afines con un lenguaje de programación, podemos mencionar una clase "alumno", y los objetos serán cada uno de los alumnos existentes en una escuela, tal como se muestran en la Figura 4. Figura 4. Clase "alumno". Las clases están compuestas por propiedades y métodos, en este caso sólo se explicarán a grandes rasgos estos elementos, debido a que en temas posteriores se detallarán. Propiedades: Son las características de un objeto, volviendo al ejemplo de la clase "alumnos", las propiedades pueden ser:

17 Nombre Sexo Semestre Dirección Si analizamos lo anterior, podemos decir que todos los objetos (Luis, Jorge, Ana) tienen las mismas propiedades, pero cada uno tiene valores distintos, como se muestra en la Tabla 1; por lo tanto, podemos resumir que un conjunto de objetos que comparten las mismas propiedades forman una clase. Nombre del Sexo Semestre Dirección objeto Luis Masculino 3 Av. Carpio. Jorge Masculino 2 Av. Jazmín Ana Femenino 6 Av. Los Cedros. Métodos: Son las operaciones que se pueden realizar sobre el objeto, también llamadas acciones. Existen métodos públicos, también conocidos como interfaces, que son los que se comunican con otros objetos; y métodos privados, que realizan operaciones internas entre los objetos. Ejemplos de métodos pueden ser las operaciones que se pueden hacer sobre un objeto alumno, como son: Inscribirlo Modificar sus datos Incrementar semestre Baja de la institución En resumen, una clase contiene propiedades y métodos y, si observas, esta forma de programar está relacionada con la vida real. De acuerdo con UML, una clase se representa como un rectángulo con tres divisiones (nombre, propiedades y métodos), como se muestra en la Figura 5. Figura 5. Clase alumno.

18 Construcción del estado de un objeto El estado de un objeto se representa por medio de los atributos, o también llamados propiedades. Como ya se vio en el tema anterior, el conjunto de objetos que tienen las mismas propiedades se llaman clases. Propiedades Son las características individuales que diferencian a un objeto de otro (Ceballos, 2006). Por ejemplo, en un supermercado se puede identificar la clase "producto", con las propiedades: Código de barras Nombre Precio Tipo de producto Presentación Cada una de estas propiedades almacenará valores de diversos tipos, el código de barras almacenará números, el nombre almacenará caracteres alfabéticos y, posiblemente, números (por ejemplo, bold 3), el precio será un valor numérico con punto decimal y así sucesivamente. En los cursos de programación pasados ya hemos analizado que existen diferentes tipos de datos para almacenar valores, de igual forma sucede con lenguajes de programación visual como C#.Net, sólo cambia un poco la nomenclatura y pueden existir algunas variantes con estos tipos, pero, en general, en cualquier lenguaje de programación existen dos tipos de datos, los cuales son: Tipos de datos primitivos Nos referimos a los tipos primitivos de un lenguaje cuando hablamos de tipos de datos ya definidos y de los que se puede partir para la construcción de expresiones o tipos de compuestos. A continuación se muestra una tabla de los tipos de datos primitivos de C#. Tipo Descripción Bits Rango de valores Alias SByte Bytes con signo. sbyte Byte Bytes sin signo. byte Int16 Enteros [ , ] 16 cortos con short

19 signo. UInt16 Enteros cortos sin signo. Int32 Enteros normales. UInt32 Enteros normales sin signo. Int64 Enteros largos. UInt64 Enteros largos sin signo. Single Reales con 7 dígitos de precisión. Double Reales de dígitos de precisión. DecimalReales de dígitos de precisión. Boolean Valores lógicos. Char Caracteres Unicode. String Cadenas de caracteres. Object Cualquier objeto. Data Time Fechas y horas Variable Variable 8 [0, ] [ , ] [0, ] ushort int uint [ , long ] [ ] ulong [1, ,4 1038] [5, , ] [1, ,9 1028] true, false [ \u0000, \uffff ] El permitido por la memoria string Cualquier objeto 1/enero/1 a 31/diciembre/ :00:00 AM a 11:59:59 PM float double decimal bool char Object Data Time Casi todos los tipos de datos los hemos estudiado en los cursos pasados de programación, a excepción del tipo de dato bool, el cual permite almacenar valores true o false, es decir, falso o verdadero, los cuales son contrapuestos, de tal manera que un dato de tipo lógico siempre está asociado a que algo se cumpla o no se cumpla. Ejemplo: Casado (true o false).

20 Retomando el tema de propiedades de una clase, podemos clasificarlas de acuerdo con el tipo de dato que almacenarán; para la clase producto los tipos de datos de cada propiedad son: Propiedad Código de barras Nombre Precio Tipo de producto string string float string Tipo de dato Tipos de datos compuestos Consiste en unir tipos de datos primitivos, ya sea del mismo o de diferente tipo. Se dividen en: Matrices: Es un conjunto de elementos del mismo tipo y se accede a estos elementos por medio de índices. Existen matrices unidimensionales, multidimensionales y escalonadas (matrices donde sus elementos son matrices). Estructura: Este tipo de dato ya lo hemos empleado en el curso de estructura de datos, y recordarás que se refiere a agrupar variables de diferentes tipos con un mismo nombre. Los tipos de datos estructura fueron la base para la declaración de clases. Métodos de acceso a las propiedades Los atributos o propiedades deben ser encapsulados dentro del objeto para ser protegidas de posibles modificaciones de otros objetos, es por esto que existen diferentes métodos de acceso. Cabe destacar que los métodos de acceso no sólo son aplicables a las propiedades, también pueden aplicarse a los métodos y controles. En la siguiente tabla se describen los métodos de acceso y su significado. Métodos de acceso Significado Public Acceso no restringido. Protected Acceso limitado a la clase contenedora o a los tipos derivados de esta clase. Internal Acceso limitado al proyecto actual. Protected internal Acceso limitado al proyecto actual o a los tipos derivados de la clase contenedora. Private Acceso limitado al tipo contenedor.

21 En C#, las clases se definen empleando la siguiente sintaxis: class nombre_clase { ambito_propiedad tipo_propiedad nombre propiedad; } La clase producto se definiría de la siguiente forma: class producto { private string cod_barras; private string nombre; private float precio; private string tipo_prod; } Constantes Como recordarás, una constante es un valor que no puede ser cambiado durante la ejecución del programa. La sintaxis para declarar constantes es: const <tipoconstante> <nombreconstante> = <valor>; Para declarar la constante pi se realizaría de la siguiente manera: const float pi= Diseño de métodos El comportamiento de un objeto queda definido por las acciones que puede emprender. Para definir este comportamiento se pueden utilizar tanto métodos como propiedades. Los métodos representan acciones que un objeto puede realizar, mientras que las propiedades representan información sobre un objeto. Por ejemplo, la clase "alumnos" tiene varias acciones, como pueden ser: Inscribir al alumno al nuevo semestre. Incrementar el semestre. Dar de baja al alumno. Consultar sus datos. Cambiar su domicilio. Un método Se puede definir como rutinas de código definidas dentro del cuerpo de la clase, que se ejecutan en respuesta a alguna acción tomada desde dentro de un objeto de esa clase, o bien desde otro objeto de la misma o de otra clase (Ceballos, 2006). Definición de un método Los métodos constan de una cabecera y del cuerpo del método encerrado entre llaves. La sintaxis es la siguiente:

22 [método de acceso] valor_de_retorno nombre_método([parámetros]) { [definición de variables]; Sentencias; [return expresion] } Donde, métodos de acceso: Tal y como los atributos deben ser encapsulados para ser protegidos, también los métodos requieren cierta protección, aunque ésta debe ser menor, ya que deben existir métodos que se comuniquen con otros objetos, los cuales son llamados interfaces. Los métodos de acceso son los mismos que los descritos en las propiedades. Valor de retorno: Especifica el tipo de expresión que retorna el método. Puede ser de cualquier tipo de dato primitivo o compuesto, incluyendo una clase. Además, existe el valor (void), que indica que la función no devolverá ningún valor. Return: Es la instrucción que se encarga de devolver el resultado de la función. En caso de una función void, se puede escribir return, sin especificar ningún valor. Parámetros: Son las variables que reciben los valores de los argumentos especificados cuando se invocan los mismos. Consiste en una lista de cero, uno o más identificadores con sus tipos, separados por comas. Como ya sabemos cómo se definen los métodos, vamos a realizar un método para incrementar el semestre en la clase "alumno". public void inc_sem { semestre= semestre+1; System.console.WriteLine(semestre); } Si observas, el método de acceso es public para que pueda ser llamado desde otra clase. Como no requiere enviar ningún resultado, empleamos void.

23 Método Main: Todo programa C# tiene un método denominado Main. Este método es el punto de entrada al programa, y también el punto de salida. Se define de la siguiente manera: public static void Main(string[] args) { //sentencias; } Recuerda que desde el inicio del módulo hemos hablado de la clase "alumnos" y poco a poco la hemos codificando, finalmente la clase alumnos se ha concluido, identificando propiedades y métodos. 1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.Text; 4 namespace clase_alumno 5 { 6 class calumno 7 { 8 private string num_control; 9 private string nombre; 10 private sbyte edad; 11 private sbyte semestre; public void asigna_num_control( string xnum_control) 14 { 15 num_control = xnum_control; 16 } 17 public void asigna_nombre( string xnombre) 18 { 19 nombre = xnombre; 20 } 21 public void asigna_edad( sbyte xedad) 22 { 23 edad = xedad; 24 } 25 public void asigna_sem( sbyte xsem) 26 { 27 semestre = xsem; 28 } 29 public sbyte inc_semestre() 30 {

24 47.} 48. } 49. } 31 semestre++; 32 return semestre; 33 } 34 { 35 return num_control; 36 } 37 public string retorna_nombre() 38 { return nombre; 39 } 40 public sbyte retorna_edad() 41 { return edad; 42 } 43 public sbyte retorna_sem() 44 { 45 return semestre; 46 } En la línea 6 se especifica el nombre de la clase. Las líneas 8 a 11 especifican las propiedades de la clase, desde las líneas 12 a 32 se codifican los métodos. Si analizamos los métodos, observaremos que existen dos métodos por cada propiedad de la clase (asigna_num_control y retorna_num_control), esto debe realizarse así porque las propiedades tienen un acceso private, lo que significa que no es posible acceder a las propiedades de la clase desde otra clase, es por esto que necesitamos métodos públicos que manipulen las propiedades privadas. Haz click aquí, para seguir las instrucciones de instalación de C#.Net y la creación de proyectos. Instalación C#.Net Express Para instalar el Visual Studio C#, es necesario lo siguiente: 1. Microsoft Windows XP. 2. Service Pack 2: Puedes descargarlo de esta dirección:

25 3..Net Framework: Haz click en esta dirección para descargarlo: 4. Visual C# Express.Net: Una vez que ya están instalados los programas, haz click en esta dirección para descargar el Visual C#.Net: Para empezar a usar C# Express, haz clickaquí. Los objetos como instancias de las clases En los temas anteriores hemos creado clases y definido sus propiedades y métodos, pero no se ha comentado cómo crear objetos a partir de esas clases, regresando a la analogía de la gelatina, podemos decir que hemos visto cómo construir los moldes, pero no hemos visto cómo se realizan las gelatinas. Para poder crear objetos de una clase y trabajar con ellos, se requiere un método Main, ya que es el punto de entrada y salida de cualquier programa. Existen varias formas de crear un método Main, pero vamos a tomar la más sencilla y, sobre todo, porque es la forma que más se aplica en la programación orientada a objetos. Y consiste en crear otro archivo (almacenándolo en almacenado en la misma carpeta que la clase) que contenga el método Main. Creación de objetos: También se denominan instancias de las clases, y se refiere a emplear las clases como si fueran tipos de datos y a partir de esto crear objetos que permitan almacenar información, es muy importante comentar que las clases por sí solas no pueden almacenar valores, por lo que es necesario crear objetos. La instancia de una clase se realiza de la siguiente manera: Nombre_clase nombre_objeto = new Nombre_clase(); Por ejemplo, para crear un objeto a partir de la clase alumno, se haría:

26 CAlumno alumno1 = new CAlumno(); El programa dentro de la función Main se vería de la siguiente forma: 1. static void Main(string[] args) 2. { 3. sbyte nuevo_sem; 4. calumno alumno = new calumno(); 5. Console.WriteLine("Creación del objeto alumno "); 6. alumno.asigna_num_control(" "); 7. alumno.asigna_nombre("fernando"); 8. alumno.asigna_edad(24); 9. alumno.asigna_sem(2); 10. nuevo_sem=alumno.inc_semestre(); 11. System.Console.WriteLine("El nuevo semestre es " + nuevo_sem); Console.ReadKey(); 1. } 2. } En la línea 4 se define el objeto alumno; posteriormente, las líneas de la 6 a la 9 se llaman a los métodos públicos de la clase calumno para asignarle valores a las propiedades privadas. En la línea 10 se llama al método inc_semestre para incrementar el semestre. Constructores: Un constructor es un método especial de una clase que es llamado automáticamente siempre que se crea un objeto de esa clase. Su función es iniciar el objeto (Ceballos, 2006). El constructor se distingue de los demás métodos porque no se especifica el valor de retorno y lleva el mismo nombre de la clase. Su definición es: public nombre_clase(parametros ) { } Para la clase alumnos un constructor que inicialice todos los datos de la clase sería: public calumno(string xnum_control, string xnombre, sbyte xedad, sbyte xsemestre) { num_control = xnum_control; nombre = xnombre;

27 edad = xedad; semestre = xsemestre; } Probablemente te preguntarás, cómo se hizo en el programa anterior en donde no se creó ningún constructor y aún así el programa funcionó?, la respuesta es muy simple: en C# existen constructores por omisión, los cuales no hacen nada, pero serán invocados cada vez que se construya un objeto sin especificar ningún argumento, en cuyo caso el objeto será iniciado con los valores predeterminados por el sistema (propiedades numéricas con cero, propiedades de tipo cadena con espacio en blanco, etc.) Un constructor por omisión se define: public nombre_clase { } Para la clase alumnos un constructor por omisión sería: public calumno() { } Es importante comentar que si se crea un constructor que inicializa un objeto, es buena práctica de programación hacer un constructor vacío, porque puede ser necesario crear un objeto en blanco (sin datos). A continuación, te muestro el código de la clase, agregándole el constructor de la clase alumnos: class calumno { private string num_control; private string nombre; private sbyte edad; private sbyte semestre; public void asigna_num_control(string xnum_control) { num_control = xnum_control; } public void asigna_nombre(string xnombre) { nombre = xnombre; } public calumno() //Constructor implícito {

28 } public calumno(string xnum_control, string xnombre, sbyte xedad, sbyte xsemestre) { num_control = xnum_control; nombre = xnombre; edad = xedad; semestre = xsemestre; } public void asigna_edad(sbyte xedad) { edad = xedad; } public void asigna_sem(sbyte xsem) { semestre = xsem; } public sbyte inc_semestre() { semestre++; return semestre; } } } El programa que contiene la función Main se vería de la siguiente manera: 1. namespace clase_alumno 2. { 3. class Program 4. { 5. static void Main(string[] args) 6. { 7. sbyte nuevo_sem; 8. calumno alumno = new calumno(" ", "Fernando", 24, 2); 9. calumno alumno_en_blanco = new calumno(); 10. Console.WriteLine("Creación del objeto alumno "); 11. nuevo_sem=alumno.inc_semestre(); 12. System.Console.WriteLine("El nuevo semestre es " + nuevo_sem); 13. Console.ReadKey(); 14. } 15. } 16. }

29 En la línea 9 se declara un objeto denominado alumno_en_blanco, que inicialmente no contiene datos porque ha sido creado con un constructor implícito, pero que en cualquier parte del programa se le pueden asignar valores. Destructores: Cada vez que creamos un objeto se reserva espacio en memoria, pero qué pasa cuando ya no se ocupa este objeto?, como liberar espacio en memoria?, C# se encarga de hacerlo cuando el objeto no se utilice, cosa que ocurre cuando ya no existe ninguna referencia al mismo. Por ejemplo, cuando finaliza la función Main se libera toda la memoria de los objetos relacionados. Al crear destructores se debe tomar en cuenta lo siguiente: Los destructores no se pueden definir en estructuras. Sólo se utilizan con clases. Una clase sólo puede tener un destructor. Los destructores no se pueden heredar ni sobrecargar. No se puede llamar a los destructores. Se invocan automáticamente. Un destructor no permite modificadores de acceso ni tiene parámetros. La definición de un destructor se hace de la siguiente manera: ~ Nombre_clase () { //codigo } Para la clase alumnos el destructor sería el siguiente: ~calumno() { Console.WriteLine( Objeto alumno eliminado ); } Recuerda que un destructor no puede ser llamado implícitamente, por lo tanto, en la función donde se está creando y operando el objeto (la función Main) no sufre ningún cambio y, sin embargo, podemos visualizar en la Figura 1 que al finalizar el programa sí se invocó al destructor porque se imprime en pantalla el mensaje "Objeto alumno eliminado"). Figura 1. Creación y destrucción de un objeto.

30 Y probablemente te preguntes: cómo se destruye el objeto?, no puede ser posible que el mensaje de objeto alumno eliminado sea una instrucción que libere a un objeto de la memoria que ocupa, la razón es que C# cuenta con una herramienta denominada recolector de basura que busca objetos que no se utilizan, con el fin de destruirlos, liberando así la memoria que ocupan. Antes de que un objeto sea destruido, C# invoca automáticamente al método destructor, lo que nos permite realizar ciertas operaciones, por ejemplo, cerrar un archivo o base de datos. Resumiendo, un destructor libera de la memoria a objetos que ya no se usan, C# lo hace automáticamente, y sólo se debe codificar un destructor cuando indirectamente el objeto a destruir haya abierto una base de datos o un archivo o cualquier operación distinta que no pueda ser finalizada al destruir el objeto. Tarea 2. Identificar cinco clases Instrucciones: Identifica de forma individual, en tu entorno laboral o social cinco clases, definiendo sus propiedades, así como sus tipos de datos y métodos de acceso. Para realizar esta actividad: 1. Identifica los puntos clave del tema. 2. La actividad requiere que observes en tu entorno con una actitud crítica, recordando que cualquier persona, animal o cosa puede ser representado como un objeto. 3. Una vez que hayas elegido al objeto, procede a definir la clase, identificando para cada propiedad el método de acceso, tipo de dato y nombre, como se muestra en el ejemplo: class Producto { private string cod_barras; private string nombre; private float precio; private string tipo_prod; } Tarea 3. Diseño de una clase para crear un directorio telefónico Instrucciones: Diseña individualmente una clase para almacenar datos en un directorio telefónico, especificando las propiedades y métodos necesarios.

31 Instrucciones para creación de un proyecto en Visual C# Abrir el programa Microsoft Visual C# 2005 Express. 2.-Hacer clic en archivo/nuevo proyecto. Y hacer lo siguiente: a) Seleccionar Aplicación de consola. b) Especificar el nombre del proyecto. c) En la ubicación del proyecto, se refiere a la ruta donde será almacenado el proyecto, aunque C# crea una carpeta por cada proyecto, te recomiendo crear un directorio para almacenar todos tus proyectos. d) Hacer clic en aceptar. 3.- A Iniciar a programar! Tarea 4. Diseñar la clase Main para un directorio telefónico

32 Instrucciones:Realizar de forma individual, la clase con un método Main, para ejecutar la clase del directorio telefónico. En los temas anteriores ya se definieron los métodos y propiedades, pero al ejecutar el programa notarás que no realizaba ninguna acción, esto sucede porque se requiere la función Main en la cual se crea el objeto y se manipulan sus procedimientos y funciones. La clase Main debe contener un menú con las siguientes opciones: Inserción de datos en el directorio Consulta de datos Modificación de los datos del directorio Borrar el directorio Las propiedades de la clase directorio deben ser privadas, por lo tanto, debes emplear los métodos para acceder a las propiedades. Posteriormente, comprime los archivos generados en el programa y nombra a la carpeta comprimida que vas a subir a la plataforma como se muestra a continuación: Tarea4NombreApellido.zip (por ejemplo: Tarea4IsmaelContreras.zip) Diseño de interfaces gráficas

33 Objetivo

34 El estudiante diseñará una interfaz gráfica, utilizando el lenguaje de programación visual, que servirá de base para crear un sistema de información enfocado hacia procesos administrativos. Preguntas de estudio 1. Cuáles son los elementos del Entorno Integrado de Desarrollo de Visual Studio? 2. Qué es una solución? 3. Qué es un proyecto? 4. Qué es una propiedad? 5. Qué es un formulario? 6. Cuál es la función de la propiedad StartPosition? 7. Cómo se pueden enlazar dos formularios? 8. Qué es icon? 9. Para qué sirve la propiedad WindowState? 10. Cómo se clasifican los controles? 11. Cuál es la función del label? 12. Para qué sirve la propiedad passwordchar? 13. Para qué se puede emplear la propiedad sizemode? 14. Cuáles son las dos formas de asegurar la integridad y la consistencia de la base de datos? 15. Cuándo se activa el evento KeyPress? 16. Qué significa que un control tenga el foco? 17. Para qué es empleado en este tema el código ASCII? 18. Cuál es la función de la clase Canvas? 19. Cuál es la función del operador "+" en tipos de datos string? 20. Cómo se convierte un tipo de dato entero a string? Introducción Es hora de iniciar con las interfaces gráficas, de olvidarse un poco de crear nuestras interfaces con un sinfín de líneas de código y sólo preocuparnos por la funcionalidad de la aplicación. Los lenguajes de programación visual nos proporcionan todas las herramientas para crear aplicaciones de manera muy intuitiva con sólo arrastrar controles sobre los formularios. En este módulo los temas que se analizarán son: Elementos del entorno integrado de desarrollo: Se refiere a la estructura gráfica del entorno integrado de desarrollo de Visual C# 2005 Express. Formularios: También llamados ventanas, son la base de cualquier aplicación, en este tema se abordarán las principales propiedades de los formularios, así como sus eventos y la forma de controlar a varios formularios en un mismo proyecto.

35 Controles básicos y sus propiedades: En todos los lenguajes visuales existe un conjunto de controles que permite la interacción con el usuario, ya sea para introducir datos o para mostrar resultados de cierto proceso. En este tema se analizarán los controles más importantes y sus propiedades. Validaciones en controles de edición: En cualquier sistema de información el usuario no es el culpable de los errores cometidos, por lo tanto, toda la responsabilidad cae sobre el programador, quien debe asegurarse de implementar ciertas restricciones sobre los controles de edición para evitar que el usuario ingrese datos erróneos. Operaciones aritméticas: Las operaciones aritméticas son un tema sencillo y, sobre todo, para ti, porque en cursos pasados de programación has realizado ciertos cálculos, pero el problema radica cuando se desea hacer operaciones con datos introducidos por el usuario en controles de edición, ya que éstos son de tipo string y, como recordarás, las operaciones aritméticas deben ser realizadas sobre datos numéricos. Diseño de interfaces gráficas Elementos del Entorno Integrado de Desarrollo de Visual C# En este módulo iniciaremos con la creación de interfaces gráficas, empleando un lenguaje de programación visual que permita ahorrarnos una gran cantidad de líneas de código al crear etiquetas, botones y demás componentes visuales. En el módulo anterior ya empleamos el Entorno Integrado de Desarrollo Visual C# 2005 Express, por lo que resultará familiar el desarrollo de estas aplicaciones. Visual Studio permite diseñar la interfaz gráfica de una aplicación de manera visual, sin más que arrastrar con el ratón los controles que necesitamos sobre la ventana destino de los mismos, además, las propiedades de cada control nos permitirán modificar algunos valores (color, tamaño, tipo de letra), todo esto se hace sin escribir ni una sola línea de código. Obviamente, en cualquier lenguaje de programación es necesario escribir el código fuente, pero gracias al entorno de Visual Studio, es fácil identificar errores, además, permite completar código, por ejemplo, el escribir el nombre de un control muestra automáticamente todas las propiedades y métodos asociados. Para crear una aplicación visual, debes seguir los pasos para crear un proyecto que se mencionaron anteriormente, pero en el paso 2a selecciona Aplicación para Windows. Elementos del entorno integrado de desarrollo de Visual C# 2005 Express. Una vez creada la aplicación para Windows, se mostrará el formulario, form1, además el entorno integrado de desarrollo está compuesto por: a) Barra de herramientas. b) Diseñador. c) Explorador de soluciones.

36 d) Propiedades. e) Editor de código. Figura 1. Elementos del Editor de Visual Studio.Net.

37 Figura 2. Editor de código. Diseñador: Esta área está compuesta por todos los formularios que componen el proyecto. El formulario es el plano de fondo para los controles, por medio del cual se dibujan las cajas de texto, botones o etiquetas, obteniendo con esto una interfaz gráfica que el usuario utilizará para comunicarse con la aplicación. Barra de herramientas: Conjunto de controles que nos permite agregar elementos a un formulario con sólo hacer click sobre un control y arrastrarlo a la barra de herramientas. En el próximo tema se detallarán las propiedades de los controles más empleados. Si la barra de herramientas no está visible, selecciona en el menú textual ver/cuadro de herramientas, cabe hacer mención que los controles sólo pueden ser visibles cuando un formulario está activo. Explorador de soluciones: Muestra el nombre de la solución (conjunto de varios proyectos), el nombre del proyecto, y el de todos los formularios y módulos; en este caso se especifica el nombre de la solución (solución WindowsApplication4 (1 proyecto), el

38 nombre del proyecto (WindowsApplication4), y los elementos del proyecto (Form1.cs); si observas, existen dos archivos Form1.Designer.cs y el Form1.cs; el primero es el utilizado por el diseñador de formularios y el segundo es empleado para escribir el código. Figura 3. Explorador de soluciones. Propiedades: Como ya se mencionó en los módulos pasados, cada clase de objeto tiene predefinido un conjunto de propiedades, como nombre, color, tamaño. Por lo general, todas las propiedades ya tienen valores establecidos, pero éstos pueden ser modificados por el programador en tiempo de diseño. Existe una propiedad denominada tag, la cual está reservada para que el programador asigne un valor relacionado con el control. En el próximo tema se especificarán los controles básicos y sus propiedades. Editor de código: Es el área destinada a escribir el código fuente de las aplicaciones, por ejemplo, si seleccionamos un botón y hacemos click derecho en ver código, la página de diseño será sustituida por el editor de código. Visual Studio proporciona varias características que son de gran ayuda para el programador: bloques de código contraíbles (todo el código de un if puede contraerse en una sola línea), finalización de código (al escribir el nombre de un control muestra todas las propiedades y métodos de éste). Formularios Es el plano de fondo de los controles, se puede decir que es un contenedor de controles; si observas, todas las aplicaciones visuales parten de un formulario, comúnmente llamado ventana. Pueden existir varios formularios en el mismo proyecto, pero uno de éstos será el principal y llamará a todos los demás. Un formulario es tratado como una clase y a partir de éste se pueden crear varios objetos formulario. Al igual que los controles básicos, los formularios también contienen propiedades y métodos, los más importantes son: Propiedades principales de los formularios: Name: Especifica el nombre del formulario.

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