Contenido PARTE I. ALGORITMOS Y HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN Prefacio a la cuarta edición...

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1 Prefacio a la cuarta edición... xvii PARTE I. ALGORITMOS Y HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN... 1 Capítulo 1. Introducción a las computadoras y los lenguajes de programación... 3 INTRODUCCIÓN Qué es una computadora? Origen de las computadoras Clasificación de las computadoras Organización física de una computadora Dispositivos de Entrada/Salida (E/S): periféricos La memoria principal Unidades de medida de memoria El procesador Propuestas para selección de la computadora ideal para aprender programación o para actividades profesionales Representación de la información en las computadoras Representación de textos Representación de valores numéricos Representación de imágenes Representación de sonidos Codificación de la información Sistemas de numeración Dispositivos de almacenamiento secundario (almacenamento masivo) Discos magnéticos Discos ópticos: CD-ROM y DVD Discos y memorias Flash USB Otros dispositivos de Entrada y Salida (E/S) Conectores de dispositivos de E/S Puertos serie y paralelo USB Bus IEEE Firewire Redes, Web y Web Redes P2P, igual-a-igual (peer-to-peer, P2P) Aplicaciones de las redes de comunicaciones Módem Internet y la World Wide Web El software (los programas) Software del sistema Software de aplicación Sistema operativo Multiprogramación/Multitarea Tiempo compartido (múltiples usuarios, time sharing) Multiproceso... 35

2 vi Contenido 1.9. Lenguajes de programación Traductores de lenguaje: el proceso de traducción de un programa La compilación y sus fases Evolución de los lenguajes de programación Paradigmas de programación Breve historia de los lenguajes de programación RESUMEN Capítulo 2. Metodología de la programación y desarrollo de software INTRODUCCIÓN Fases en la resolución de problemas Análisis del problema Diseño del algoritmo Herramientas de programación Codificación de un programa Compilación y ejecución de un programa Verificación y depuración de un programa Documentación y mantenimiento Programación modular Programación estructurada Datos locales y datos globales Modelado del mundo real Programación orientada a objetos Propiedades fundamentales de la orientación a objetos Abstracción Encapsulación y ocultación de datos Objetos Clases Generalización y especialización: herencia Reusabilidad Polimorfismo Concepto y características de algoritmos Características de los algoritmos Diseño del algoritmo Escritura de algoritmos Representación gráfica de los algoritmos Pseudocódigo Diagramas de flujo Diagramas de Nassi-Schneiderman (N-S) RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 3. Estructura general de un programa INTRODUCCIÓN Concepto de programa Partes constitutivas de un programa Instrucciones y tipos de instrucciones Tipos de instrucciones Instrucciones de asignación Instrucciones de lectura de datos (entrada) Instrucciones de escritura de resultados (salida) Instrucciones de bifurcación Elementos básicos de un programa Datos, tipos de datos y operaciones primitivas Datos numéricos Datos lógicos (booleanos) Datos tipo carácter y tipo cadena... 92

3 vii 3.6. Constantes y variables Declaración de constants y variables Expresiones Expresiones aritméticas Reglas de prioridad Expresiones lógicas (booleanas) Funciones internas La operación de asignación Asignación aritmética Asignación lógica Asignación de cadenas de caracteres Asignación múltiple Conversión de tipo Entrada y salida de información Escritura de algoritmos/programas Cabecera del programa o algoritmo Declaración de variables Declaración de constantes numéricas Declaración de constantes y variables carácter Comentarios Estilo de escritura de algoritmos/programas ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 4. Flujo de control I: Estructuras selectivas INTRODUCCIÓN El flujo de control de un programa Estructura secuencial Estructuras selectivas Alternativa simple (si-entonces/if-then) Alternativa doble (si-entonces-sino/if-then-else) Alternativa múltiple (según_sea, caso de/case) Estructuras de decisión anidadas (en escalera) La sentencia ir-a (goto) ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 5. Flujo de control II: Estructuras repetitivas INTRODUCCIÓN Estructuras repetitivas Estructura mientras ("while") Ejecución de un bucle cero veces Bucles infinitos Terminación de bucles con datos de entrada Estructura hacer-mientras ("do-while") Diferencias entre mientras (while) y hacer-mientras (do-while): una aplicación en C Estructura repetir ("repeat") Estructura desde/para ("for") Otras representaciones de estructuras repetitivas desde/para (for) Realización de una estructura desde con estructura mientras Salidas internas de los bucles Sentencias de salto interrumpir (break) y continuar (continue) Sentencia interrumpir (break) Sentencia continuar (continue)

4 viii Contenido 5.9. Comparación de bucles while, for y do-while: una aplicación en C Diseño de bucles (lazos) Bucles para diseño de sumas y productos Fin de un bucle Estructuras repetitivas anidadas Bucles (lazos) anidados: una aplicación en C ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Capítulo 6. Subprogramas (subalgoritmos): Funciones INTRODUCCIÓN Introducción a los subalgoritmos o subprogramas Funciones Declaración de funciones Invocación a las funciones Procedimientos (subrutinas) Sustitución de argumentos/parámetros Ámbito: variables locales y globales Comunicación con subprogramas: paso de parámetros Paso de parámetros Paso por valor Paso por referencia Comparaciones de los métodos de paso de parámetros Síntesis de la transmisión de parámetros Funciones y procedimientos como parámetros Los efectos laterales En procedimientos En funciones Recursión (recursividad) Funciones en C/C++, Java y C# Ámbito (alcance) y almacenamiento en C/C++ y Java Sobrecarga de funciones en C++ y Java ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS PARTE II. ESTRUCTURA DE DATOS Capítulo 7. Estructuras de datos I (arrays y estructuras) INTRODUCCIÓN Introducción a las estructuras de datos Arrays (arreglos) unidimensionales: los vectores Operaciones con vectores Asignación Lectura/escritura de datos Acceso secuencial al vector (recorrido) Actualización de un vector Arrays de varias dimensiones Arrays bidimensionales (tablas/matrices) Arrays multidimensionales Almacenamiento de arrays en memoria Almacenamiento de un vector Almacenamiento de arrays multidimensionales

5 ix 7.7. Estructuras versus registros Registros Arrays de estructuras Uniones Unión versus estructura Enumeraciones ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 8. Las cadenas de caracteres INTRODUCCIÓN Introducción El juego de caracteres Código ASCII Código EBCDIC Código universal Unicode para Internet Secuencias de escape Cadena de caracteres Datos tipo carácter Constantes Variables Instrucciones básicas con cadenas Operaciones con cadenas Cálculo de la longitud de una cadena Comparación Concatenación Subcadenas Búsqueda Otras funciones de cadenas Insertar Borrar Cambiar Conversión de cadenas/números ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 9. Archivos (ficheros) INTRODUCCIÓN Archivos y flujos (stream): La jerarquía de datos Campos Registros Archivos (ficheros) Bases de datos Estructura jerárquica Jerarquía de datos Conceptos y definiciones = terminología Clave (indicativo) Registro físico o bloque Factor de bloqueo Soportes secuenciales y direccionables Organización de archivos Organización secuencial Organización directa Organización secuencial indexada

6 x Contenido 9.5. Operaciones sobre archivos Creación de un archivo Consulta de un archivo Actualización de un archivo Clasificación de un archivo Reorganización de un archivo Destrucción de un archivo Reunión, fusión de un archivo Rotura/estallido de un archivo Gestión de archivos Crear un archivo Abrir un archivo Cerrar archivos Borrar archivos Flujos Tipos de flujos Flujos en C Flujos en Java Consideraciones prácticas en Java y C# Mantenimiento de archivos Operaciones sobre registros Procesamiento de archivos secuenciales (algoritmos) Creación Consulta Actualización Procesamiento de archivos directos (algoritmos) Operaciones con archivos directos Clave-dirección Tratamiento de las colisiones Acceso a los archivos directos mediante indexación Procesamiento de archivos secuenciales indexados Tipos de archivos: consideraciones prácticas en C/C++ y Java Archivos de texto Archivos binarios Lectura y escritura de archivos ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 10. Ordenación, búsqueda e intercalación INTRODUCCIÓN Introducción Ordenación Método de intercambio o de burbuja Ordenación por inserción Ordenación por selección Método de Shell Método de ordenación rápida (quicksort) Búsqueda Búqueda secuencial Búqueda binaria Búsqueda mediante transformación de claves (hasting) Intercalación ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS

7 xi Capítulo 11. Ordenación, búsqueda y fusión externa (archivos) INTRODUCCIÓN Introducción Archivos ordenados Fusión de archivos Partición de archivos Clasificación interna Partición por contenido Selección por sustitución Partición por secuencias Clasificación de archivos Clasificación por mezcla directa Clasificación por mezcla natural Clasificación por mezcla de secuencias equilibridas ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 12. Estructuras dinámicas lineales de datos (pilas, colas y listas enlazadas) INTRODUCCIÓN Introducción a las estructuras de datos Estructuras dinámicas de datos Listas Listas enlazadas Procesamiento de listas enlazadas Implementación de listas enlazadas con punteros Implementación de listas enlazadas con arrays (arreglos) Listas circulares Listas doblemente enlazadas Inserción Eliminación Pilas Aplicaciones de las pilas Colas Representación de las colas Aprovechamiento de la memoria Doble cola ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 13. Estructuras de datos no lineales (árboles y grafos) INTRODUCCIÓN Introducción Árboles Terminología y representación de un árbol general Árbol binario Terminología de los árboles binarios Árboles binarios completos Conversión de un árbol general en árbol binario Representación de los árboles binarios Recorrido de un árbol binario Árbol binario de búsqueda Búsqueda de un elemento Insertar un elemento Eliminación de un elemento

8 xii Contenido Grafos Terminología de grafos Representación de grafos ACTIVIDADES DE PROGRAMACIÓN RESUELTAS CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS Capítulo 14. Recursividad INTRODUCCIÓN La naturaleza de la recursividad Recursividad directa e indirecta Recursividad indirecta Condición de terminación de la recursión Recursión versus iteración Recursión infinita Resolución de problemas complejos con recursividad Torres de Hanoi Búsqueda binaria recursiva Ordenación rápida (QuickSort) Ordenación mergesort CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS PROBLEMAS PARTE III. PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS Y UML Capítulo 15. Tipos abstractos de datos, objetos y modelado con UML INTRODUCCIÓN Programación estructurada (procedimental) Limitaciones de la programación estructurada Modelado de objetos del mundo real Programación orientada a objetos Objetos Tipos abstractos de datos: CLASES Modelado e identificación de objetos Propiedades fundamentales de orientación a objetos Abstracción La abstracción en el software Encapsulamiento y ocultación de datos Herencia Reutilización o reusabilidad Polimorfismo Modelado de aplicaciones: UML Lenguaje de modelado Qué es un lenguaje de modelado? Diseño de software con UML Desarrollo de software orientado a objetos con UML Especificaciones de UML Historia de UML El futuro de UML Terminología de orientación a objetos CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS

9 xiii Capítulo 16. Diseño de clases y objetos: Representaciones gráficas en UML INTRODUCCIÓN Diseño y representación gráfica de objetos en UML Representación gráfica en UML Características de los objetos Estado Múltiples instancias de un objeto Evolución de un objeto Comportamiento Identidad Los mensajes Responsabilidad y restricciones Diseño y representación gráfica de clases en UML Representación gráfica de una clase Declaración de una clase Reglas de visibilidad Sintaxis Declaración de objetos de clases Acceso a miembros de la clase: encapsulamiento Declaración de métodos Tipos de métodos Constructores Constructor por defecto Destructores Implementación de clases en C Archivos de cabecera y de clases Clases compuestas Recolección de basura El método finalize () CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS LECTURAS RECOMENDADAS Capítulo 17. Relaciones entre clases: Delegaciones, asociaciones, agregaciones, herencia INTRODUCCIÓN Relaciones entre clases Dependencia Asociación Multiplicidad Restricciones en asociaciones Asociación cualificada Asociaciones reflexivas Diagrama de objetos Clases de asociación Restricciones en asociaciones Agregación Composición Jerarquía de clases: generalización y especialización Jerarquías de generalización/especialización Herencia: clases derivadas Herencia simple Herencia múltiple Niveles de herencia Declaración de una clase derivada Consideraciones de diseño Accesibilidad y visibilidad en herencia Herencia pública

10 xiv Contenido Herencia privada Herencia protegida Un caso de estudio especial: herencia múltiple Características de la herencia múltiple Clases abstractas Operaciones abstractas CONCEPTOS CLAVE RESUMEN EJERCICIOS PARTE IV. METODOLOGÍA DE LA PROGRAMACIÓN Y DESARROLLO DE SOFTWARE Capítulo 18. Resolución de problemas y desarrollo de software: Metodología de la programación INTRODUCCIÓN Abstracción y resolución de problemas Descomposición procedimental Diseño descendente Abstracción procedimental Abstracción de datos Ocultación de la información Programación orientada a objetos Diseño orientado a objetos El ciclo de vida del software El ciclo de vida del software tradicional (modelo en cascada) El proceso unificado Cliente, desarrollador y usuario Fase de análisis: requisitos y especificaciones Diseño Implementación (codificación) Pruebas e integración Verificación Técnicas de pruebas Mantenimiento La obsolescencia: programas obsoletos Iteración y evolución del software Principios de diseño de sistemas de software Modularidad mediante diseño descendente Abstracción y encapsulamiento Modificabilidad Comprensibilidad y fiabilidad Interfaces de usuario Programación segura contra fallos Facilidad de uso Eficiencia Estilo de programación, documentación y depuración Estilo de programación Modularizar un programa en subprogramas Evitar variables globales en subprogramas Usar nombres significativos para identificadores Definir constantes con nombres Evitar el uso de ir (goto) Uso adecuado de parámetros valor/variable Uso adecuado de funciones Tratamiento de errores Legibilidad La documentación Manual del usuario

11 xv Manual de mantenimiento (documentación para programadores) Reglas de documentación Depuración Localización y reparación de errores Depuración de sentencias si-entonces-sino Los equipos de programación Diseño de algoritmos Pruebas (testing) Errores de sintaxis (de compilación) Errores en tiempo de ejecución Errores lógicos El depurador Eficiencia Eficiencia versus legibilidad (claridad) Transportabilidad CONCEPTOS CLAVE RESUMEN APÉNDICES Apéndice A. Especificaciones del lenguaje algorítmico UPSAM Apéndice B. Prioridad de operadores Apéndice C. Código ASCII y Unicode Apéndice D. Guía de sintaxis del lenguaje C Bibliografía y recursos de programación