Preliminares. Tipos de variables y Expresiones

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1 Preliminares. Tipos de variables y Expresiones Felipe Osorio Instituto de Estadística Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Marzo 5, / 20

2 Preliminares Computadoras desarrollan tareas a un nivel muy primitivo. Uno puede entender una computadora como una calculadora que permite resolver una serie de cálculos en secuencia. Un conjunto de instrucciones para resolver un problema específico se conoce como un programa. El método en que se organizarán los cálculos para resolver cierta tarea se denomina algoritmo. 2 / 20

3 Preliminares Importante: En el desarrollo de un rutina computacional se debe 1 Expresar la solución en términos de un algoritmo, y 2 Escribir un programa que implemente aquél algoritmo. Este curso no se enfocará en un sistema operativo particular. Sin embargo, por un asunto de facilidad se utilizará Windows. A su profesor, por otro lado le gusta usar Linux. 3 / 20

4 Cómo luce un programa en C? # include <stdio.h> /* variables globales */ int iter = 1; /* declaración de funciones */ double macheps (); int main () { double eps ; eps = macheps (); printf (" epsilon = %g\ titer = %d\n", eps, iter ); return 0; } double macheps () { /* calcula el epsilon de máquina */ double one = 1., eps, tol ; eps = one ; do { eps /= 2.; tol = eps + one ; iter ++; } while ( tol > one ); return eps ; } 4 / 20

5 Compilando programas Un compilador es un programa que permite: Analizar el código escrito en algún lenguaje, así como Traducir la rutina en un programa apropiado para ser ejecutado. Usaremos el compilador C desde GCC (colección de compiladores GNU). En Windows utilizaremos el ambiente de desarrollo minimalista MinGW. Disponible en Una cosa de gustos: En Windows prefiero usar la consola MSYS. Página web: 5 / 20

6 Compilando su primer programa Primeramente debe escribir su programa en algún editor de texto [plano]. Suponga que el programa ha sido guardado en el fichero macheps.c Para compilar su programa basta con escribir en la ĺınea de comandos $ gcc macheps. c Si el compilador no detecta errores, ud. podrá ejecutar su programa usando: $ a. out epsilon = e -16 iter = 54 Puede indicar un nombre diferente para el ejecutable con la opción: $ gcc macheps. c -o macheps En cuyo caso, ud. puede ejecutar su programa como: $ macheps epsilon = e -16 iter = 54 6 / 20

7 Compilando su primer programa Primeramente debe escribir su programa en algún editor de texto [plano]. Suponga que el programa ha sido guardado en el fichero macheps.c Para compilar su programa basta con escribir en la ĺınea de comandos $ gcc macheps. c Si el compilador no detecta errores, ud. podrá ejecutar su programa usando: $ a. out epsilon = e -16 iter = 54 Puede indicar un nombre diferente para el ejecutable con la opción: $ gcc macheps. c -o macheps En cuyo caso, ud. puede ejecutar su programa como: $ macheps epsilon = e -16 iter = 54 6 / 20

8 Compilando su primer programa Primeramente debe escribir su programa en algún editor de texto [plano]. Suponga que el programa ha sido guardado en el fichero macheps.c Para compilar su programa basta con escribir en la ĺınea de comandos $ gcc macheps. c Si el compilador no detecta errores, ud. podrá ejecutar su programa usando: $ a. out epsilon = e -16 iter = 54 Puede indicar un nombre diferente para el ejecutable con la opción: $ gcc macheps. c -o macheps En cuyo caso, ud. puede ejecutar su programa como: $ macheps epsilon = e -16 iter = 54 6 / 20

9 Otra alternativa para compilar su programa También es posible compilar el programa sin crear el ejecutable. Esta opción sólo crea el código objeto (extensión.o) $ gcc -c macheps. c $ ls macheps.c macheps.o Para crear el archivo ejecutable ud. puede hacer: $ gcc -o macheps. o $ a. out epsilon = e -16 iter = 54 O bien, ud. puede considerar: $ gcc macheps. o -o macheps $ macheps epsilon = e -16 iter = 54 7 / 20

10 Otra alternativa para compilar su programa También es posible compilar el programa sin crear el ejecutable. Esta opción sólo crea el código objeto (extensión.o) $ gcc -c macheps. c $ ls macheps.c macheps.o Para crear el archivo ejecutable ud. puede hacer: $ gcc -o macheps. o $ a. out epsilon = e -16 iter = 54 O bien, ud. puede considerar: $ gcc macheps. o -o macheps $ macheps epsilon = e -16 iter = 54 7 / 20

11 Otra alternativa para compilar su programa También es posible compilar el programa sin crear el ejecutable. Esta opción sólo crea el código objeto (extensión.o) $ gcc -c macheps. c $ ls macheps.c macheps.o Para crear el archivo ejecutable ud. puede hacer: $ gcc -o macheps. o $ a. out epsilon = e -16 iter = 54 O bien, ud. puede considerar: $ gcc macheps. o -o macheps $ macheps epsilon = e -16 iter = 54 7 / 20

12 Entendiendo su programa La primera ĺınea de su programa # include < stdio.h> debe ir incluído en casi todo programa que usted escriba. Indica al compilador que ud. usará la función printf la que permite imprimir en pantalla. Esta es una instrucción del pre-procesador que se describirá en detalle más adelante. La ĺınea int main () informa el nombre del programa principal. Programas ejecutables en C, deben incluir un main Bloques de instrucciones son englobadas usando llaves {} 8 / 20

13 Entendiendo su programa La primera ĺınea de su programa # include < stdio.h> debe ir incluído en casi todo programa que usted escriba. Indica al compilador que ud. usará la función printf la que permite imprimir en pantalla. Esta es una instrucción del pre-procesador que se describirá en detalle más adelante. La ĺınea int main () informa el nombre del programa principal. Programas ejecutables en C, deben incluir un main Bloques de instrucciones son englobadas usando llaves {} 8 / 20

14 Entendiendo su programa La primera ĺınea de su programa # include < stdio.h> debe ir incluído en casi todo programa que usted escriba. Indica al compilador que ud. usará la función printf la que permite imprimir en pantalla. Esta es una instrucción del pre-procesador que se describirá en detalle más adelante. La ĺınea int main () informa el nombre del programa principal. Programas ejecutables en C, deben incluir un main Bloques de instrucciones son englobadas usando llaves {} 8 / 20

15 Entendiendo su programa Las ĺıneas: int iter = 1; double eps ; double one = 1., eps, tol ; corresponden a declaraciones de variables. Observaciones: Todas las variables deben ser declaradas antes de ser usadas. C es sensible a mayúsculas. Es decir eps, Eps y EPS son diferentes. Note que, en el programa de ejemplo hay 2 variables eps definidas en ámbitos diferentes ( por qué?) La variable eps, se denomina una variable global 9 / 20

16 Entendiendo su programa Las ĺıneas: int iter = 1; double eps ; double one = 1., eps, tol ; corresponden a declaraciones de variables. Observaciones: Todas las variables deben ser declaradas antes de ser usadas. C es sensible a mayúsculas. Es decir eps, Eps y EPS son diferentes. Note que, en el programa de ejemplo hay 2 variables eps definidas en ámbitos diferentes ( por qué?) La variable eps, se denomina una variable global 9 / 20

17 Entendiendo su programa Las ĺıneas: int iter = 1; double eps ; double one = 1., eps, tol ; corresponden a declaraciones de variables. Observaciones: Todas las variables deben ser declaradas antes de ser usadas. C es sensible a mayúsculas. Es decir eps, Eps y EPS son diferentes. Note que, en el programa de ejemplo hay 2 variables eps definidas en ámbitos diferentes ( por qué?) La variable eps, se denomina una variable global 9 / 20

18 Entendiendo su programa La instrucción: tol = eps + one ; es una asignación (signo igual) en la variable tol, luego de haber realizado la operación suma entre eps con one. Observación: Todas las intrucciones deben finalizar con ; Se producirá un mensaje de error si aparece ; a continuación de { ó } La instrucción return indica el valor retornado al finalizar la ejecución de una función (p.ej. main) También es posible que una función no retorne algún resultado. Por convención, se suele indicar que el programa se ejecutó con éxito, retornando el valor 0 10 / 20

19 Entendiendo su programa La instrucción: tol = eps + one ; es una asignación (signo igual) en la variable tol, luego de haber realizado la operación suma entre eps con one. Observación: Todas las intrucciones deben finalizar con ; Se producirá un mensaje de error si aparece ; a continuación de { ó } La instrucción return indica el valor retornado al finalizar la ejecución de una función (p.ej. main) También es posible que una función no retorne algún resultado. Por convención, se suele indicar que el programa se ejecutó con éxito, retornando el valor 0 10 / 20

20 Entendiendo su programa La instrucción: tol = eps + one ; es una asignación (signo igual) en la variable tol, luego de haber realizado la operación suma entre eps con one. Observación: Todas las intrucciones deben finalizar con ; Se producirá un mensaje de error si aparece ; a continuación de { ó } La instrucción return indica el valor retornado al finalizar la ejecución de una función (p.ej. main) También es posible que una función no retorne algún resultado. Por convención, se suele indicar que el programa se ejecutó con éxito, retornando el valor 0 10 / 20

21 1 Esto es una buena práctica de programación. 11 / 20 Entendiendo su programa Añadir comentarios ayudan a que su programa sea legible 1 Una única ĺınea de comentarios: // variables globales Un bloque de comentarios: /* variables globales */ Evidentemente los bloques pueden ser de más de una ĺınea /* calcula el epsilon de máquina. * representa la exactitud relativa de * la aritmética del computador */ No sobre-enfatice el uso de comentarios en su programa.

22 1 Esto es una buena práctica de programación. 11 / 20 Entendiendo su programa Añadir comentarios ayudan a que su programa sea legible 1 Una única ĺınea de comentarios: // variables globales Un bloque de comentarios: /* variables globales */ Evidentemente los bloques pueden ser de más de una ĺınea /* calcula el epsilon de máquina. * representa la exactitud relativa de * la aritmética del computador */ No sobre-enfatice el uso de comentarios en su programa.

23 1 Esto es una buena práctica de programación. 11 / 20 Entendiendo su programa Añadir comentarios ayudan a que su programa sea legible 1 Una única ĺınea de comentarios: // variables globales Un bloque de comentarios: /* variables globales */ Evidentemente los bloques pueden ser de más de una ĺınea /* calcula el epsilon de máquina. * representa la exactitud relativa de * la aritmética del computador */ No sobre-enfatice el uso de comentarios en su programa.

24 Nombres de variables Nombres de variables Deben comenzar con o una letra. Puede haber combinaciones de mayúsculas, minúsculas, y números (0-9). Pueden tener cualquier largo (aunque sólo se considera los primeros 63 caracteres). No puede ser alguna palabra reservada. Nombres de variables no válidos son los siguientes: suma$valor // $ no es válido por partes // espacio no es permitido 3 _por_tres // no debe comenzar con un número int // int es palabra reservada 12 / 20

25 Nombres de variables Nombres de variables Deben comenzar con o una letra. Puede haber combinaciones de mayúsculas, minúsculas, y números (0-9). Pueden tener cualquier largo (aunque sólo se considera los primeros 63 caracteres). No puede ser alguna palabra reservada. Nombres de variables no válidos son los siguientes: suma$valor // $ no es válido por partes // espacio no es permitido 3 _por_tres // no debe comenzar con un número int // int es palabra reservada 12 / 20

26 Tipos de variables El lenguaje C permite los siguientes tipos de datos básicos: int: permite almacenar datos enteros. float: número en punto flotante (precisión simple). double: número en punto flotante (precisión doble). char: usados para almacenar un único caracter. _Bool: este tipo sólo almacena 0 ó 1. Es una extensión disponible en ISO C99 (incluído en GCC). 13 / 20

27 Ejemplo: Tipo de datos # include <stdio.h> int main () { int entero = 100; float flotante = 13.13; double doble = 8.44 e +11; char inicial = V ; _Bool falso = 1; printf (" entero = %i\n", entero ); printf (" flotante = %f\n", flotante ); printf (" doble = %g\n", doble ); printf (" inicial = %c\n", inicial ); printf (" falso = %i\n", falso ); } return 0; 14 / 20

28 Trabajando con expresiones aritméticas C dispone de una serie de operaciones aritméticas básicas (y muchas otras están disponibles en bibliotecas específicas) Operaciones binarias: *, /, +, - Precedencia: Operaciones con mayor precedencia se evaluan primero. Convención: operaciones con igual precedencia se evaluan de izquierda a derecha. Para añadir claridad utilice paréntesis en expresiones. Operadores unarios tienen mayor precedencia que operadores binarios, p. ej. c = -a * b; 15 / 20

29 Ejemplo: Conversiones # include <stdio.h> int main () { float a = 12.34, b; int i, j = -50; /* algunas operaciones */ i = a; // conversión a entero printf ("%f asignado a int : %i\n", a, i); a = j; // conversion a flotante printf ("%i asignado a float : %f\n", j, a); a = j / 30; // división por entero printf ("%i dividido por 30 : %f\n", j, a); b = j / 30.0; // division por flotante printf ("%i dividido por 30.0 : %f\n", j, b); b = ( float ) j / 30; // operador cast printf ("%i operación cast : %f\n", j, b); } return 0; 16 / 20

30 2 Propiedad: permite ejecutar el programa más rápido 17 / 20 Combinando operaciones: operadores de asignación 2 Es posible combinar una asignación =, con las operaciones binarias +, -, *, / Por ejemplo, la expresión contador = contador + 10; puede ser escrita como contador += 10; Del mismo modo, el significado de la expresión: c /= a + b; corresponde al siguiente c = c / (a + b); Importante: las siguientes expresiones son equivalentes. suma = suma + 1; suma += 1; suma ++;

31 2 Propiedad: permite ejecutar el programa más rápido 17 / 20 Combinando operaciones: operadores de asignación 2 Es posible combinar una asignación =, con las operaciones binarias +, -, *, / Por ejemplo, la expresión contador = contador + 10; puede ser escrita como contador += 10; Del mismo modo, el significado de la expresión: c /= a + b; corresponde al siguiente c = c / (a + b); Importante: las siguientes expresiones son equivalentes. suma = suma + 1; suma += 1; suma ++;

32 2 Propiedad: permite ejecutar el programa más rápido 17 / 20 Combinando operaciones: operadores de asignación 2 Es posible combinar una asignación =, con las operaciones binarias +, -, *, / Por ejemplo, la expresión contador = contador + 10; puede ser escrita como contador += 10; Del mismo modo, el significado de la expresión: c /= a + b; corresponde al siguiente c = c / (a + b); Importante: las siguientes expresiones son equivalentes. suma = suma + 1; suma += 1; suma ++;

33 Definiendo constantes const es una cualidad que se puede añadir a una variable en el momento de su declaración. Por ejemplo, para definir la constante π, podemos hacer: const double PI = ; Importante: el valor de una constante no puede ser modificado durante la ejecución del programa. Algunas de estas constantes matemáticas están definidas en el archivo de cabecera math.h (incluído en el directorio /include). Por ejemplo, M_PI con 20 dígitos decimales. Es una buena práctica de programación distinguir las constantes (p. ej. usando mayúsculas). 18 / 20

34 Ejemplo: El área de una esfera # include <stdio.h> int main () { double r = 1.0, area ; const double PI = ; /* cálculo del área de una esfera de radio r */ area = 4.0 * PI * r * r; printf (" el área de una esfera de radio %f es: %f\n", r, area ); } return 0; 19 / 20

35 Ejercicios 1. Escriba un programa para convertir 27 desde grados Fahrenheit (F) a grados Celsius (C), usando la fórmula: C = (F 32)/ Escriba un programa para evaluar el polinomio 3x 3 5x 2 + 6, para x = Note que, podemos escribir: 3x 3 5x = x ( x (3x 5)) + 6, escriba una rutina utilizando esta versión del algoritmo. Recuerde: En cada caso imprimir los resultados en pantalla. 20 / 20

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