02 - Conceptos fundamentales sobre el tratamiento de datos

Transcripción

1 02 - Conceptos fundamentales sobre el tratamiento de datos Diego Andrés Alvarez Marín Profesor Asociado Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales 1

2 Temario Tipos de datos Lógica binaria y álgebra de Boole Variables y constantes Cadenas de texto Asignaciones, operadores y precedencia de operadores, expresiones 2

3 Tipos de datos Los tipos de datos determinan el conjunto de valores que un objeto puede tomar y las operaciones que se pueden realizar con ellas. Existen datos: caracteres: char numéricos: int, float, double booleanos (definidos en C99) _Bool definidos por el usuario: struct, union, enum (los veremos más tarde) punteros complejos (definidos en C99) _Complex

4 Caracter (char) Representa un conjunto de 8 bits de datos que varían entre 0 y 255 (256 números=28), es decir, tiene el tamaño de un byte Algunos caracteres especiales Alerta (audible) \a Backspace \b Tabulador horizontal \t Escape (solo GNU) \e Número octal (ej: \o32)\o Backslash \\ Nulo \0 Retorno de carro Formfeed Comillas Cambio de linea=\r\f Número hex (ej: \xf3) Apóstrofe Pregunta \r \f \ \n \x \' \?

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7 Números enteros (int)

8 Tipos de entero Ver: bits signed char char unsigned char short short int signed short signed short int unsigned short unsigned short int int signed signed int unsigned unsigned int long int unsigned long int long long int unsigned long long int MIN MAX MIN MAX

9 Número real: float, double, long double float double long double

10 Tipos booleanos Definido en C99 Cualquier expresión diferente de 0 es true, si es igual a cero es false NOTA: stdbool.h define las palabras bool, false, true (definido en C99)

11 Modificadores de tipos Son: signed, unsigned, short, long Se aplican a char, int, float, double No se usan con los tipos enum, struct, union, void signed y unsigned solo se aplican a char e int Bit de signo signed unsigned char char

12 sinónimos 32 bits 64 bits 80, 128 bits (depende del compilador y del PC... en mi casa 96 bits)

13 Tipos de dato numéricos signed y unsigned solo se aplican a char y a int

14 Tamaño de los datos (la palabra clave sizeof) Los tamaños de los datos dependen de la máquina y el compilador utilizado. Estos se miden en bytes sizeof(char) < sizeof(short) <= sizeof(int) <= sizeof(long) sizeof(char) < sizeof(short) <= sizeof(float) <= sizeof(double) Se puede escribir sizeof('m'), etc. también sizeof(3.123), Ver en los otros usos de sizeof

15 Big endian vs Little endian Se requiere tener en cuenta para aquellos tipos de datos el orden en el que se organizan los bytes es importante Tiene que ver con el orden de como se representan los bytes en memoria y en disco. Es muy importante tenerlo en cuenta cuando se van a trabajar con supercomputadoras. Ver:

16 MAX/MIN numérico Dependen de la plataforma Los máximos y los mínimos están definidos en limits.h (enteros) y float.h (reales) Ver el archivo /usr/include/limits.h Ver el archivo /usr/include/float.h

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20 En resumen, para un PC de escritorio: Bits no bytes

21 MAX/MIN numérico (overflow)

22 DBL_EPSILON representa el número más pequeño posible que puede sumársele a 1.0 para que (1.0 + DBL_EPSILON) > 1.0. En MATLAB esta constante se llama "eps". DBL_EPSILON representa la exactitud relativa de la aritmética del computador. Observe que un double tiene 52 bits en su parte de fracción, por lo que 2-52 = DBL_EPSILON = e-16 es la mayor precisión posible. Ver:

23 Como obtener DBL_EPSILON Recuerde que: DBL_EPSILON =2-52 = e-16

24 Números complejos Introducidos en el C99. Existen tres tipos: float _Complex double _Complex long double _Complex El C99 introduce la librería complex.h que hace que utilizar números complejos sea fácil Define el tipo complex que es lo mismo que double _Complex Define la constante I (i mayúscula)... es un const float _Complex

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26 Punteros Los punteros son un tipo de dato que guarda direcciones de memoria (de variables, constantes, funciones, etc) int* x; // se puede escribir tambien int * x o int *x int *x, *y; // dos punteros enteros int *x, y; // un puntero a entero y una variable entera Si no se inicializa un puntero a una dirección de memoria, este apunta a cualquier lugar de memoria y por lo tanto si se usa, usted podría hacer que el programa falle (crash).

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28 Variable Una variable es un nombre o referencia a un valor guardado de la memoria del sistema 28

29 Reglas para la creación de los nombres de las variables/identificadores/nombres de funciones/estructuras, etc... Pueden contener letras (A-Z, a-z), dígitos (0-9) y el guión bajo _. Ejemplo Radio_2 es válido El nombre debe comenzar con letras o con el guión bajo: radio y _radio son válidos, 2radio no lo es. Las palabras clave (while, for, int, long, etc.) no se pueden utilizar como nombres de variables Los nombre de variables son sensitivos a las mayúsculas: area, Area, AREA y area son variables diferentes

30 Palabras clave

31 Declaración de variables Las variables se deben declarar antes de usar, de lo contrario los programas pueden tener comportamientos inesperados. tipo nombre_de_variable = [valor_inicial][,][...]; (lo que está en corchetes es opcional)

32 Constantes Son valores literales y fijos que se asignan a las variables o que se utilizan para utilizar directamente en las expresiones: Enteros: 3, 3UL, 0x12, 012 Punto flotante (float, double): , F Caracteres: 'V', '\x4a', '\o101' Cadenas: "Pepito Perez", "Una cadena\n" Enumeración: enum dias {lun, mar, mie, jue, vie, sab, dom} enum color {pequeno=1, mediano, grande, gigante=10}

33 Constantes enteras Si una secuencia de dígitos está precedida por 0x ó o 0X (cero equis), entonces la constante se considera hexadecimal (0..9, A..F). Ejemplos; 0x2f, 0x88, 0xAB43, 0xAbCd, 0x1 Si el primer dígito es 0 y el siguiente no es x o X, entonces la constante se considera octal (0..7). Ejemplos; 057, 012, 03, 0241 En el resto de los casos se considera decimal (0..9). Ejemplo: 459, 23901, 8, 12

34 Existen varios tipos de datos enteros: enteros cortos, largos, con signo y sin signo. Las constantes enteras se clasifican en estas categorías agregando una secuencia de una o más letras al final de la constante: u, U: Unsigned integer type: sin signo. l, L: Long integer type: entero largo. Por ejemplo 45U es una contante unsigned int. 45UL es una constante unsigned long int (las letras se pueden poner en cualquier órden). El ISO C99 considera los tipos long long int y unsigned long long int. Uno puede utizar entonces dos "L"s para obtener una constante long long int; agregue un "U" a dicha constante para obtener una constante unsigned long long int, como por ejemplo: 45ULL.

35 Constantes reales La parte entera o la parte decimal se puede omitir, pero no ambas. Por ejemplo: double a, b, c, d, e, f; a = 4.7; b = 4.; c = 4; d =.7; e = 0.7; Se puede agregar una letra al final de una constante numérica real para forzarla a que sea de un tipo determinado. "f" o "F" significa constante float; "l" o "L" significa constante long double. Si no agrega letras, es una constante double.

36 Cadenas de texto Se representan como arrays de caracteres C no limita la longitud de la cadena El final de la cadena está dado por un 0(cero) ó '\0', el cual no se indica explícitamente. Se separan 5 bytes de memoria (el \0 se cuenta): Se separan 10 bytes de memoria, pero la cadena solo ocupa 5 bytes char cad[] = "hola"; char cad[10] = "hola"; Se separan 5 bytes de memoria. Se indica el final de la cadena. char cad[] = {'h','o','l','a','\0'};

37 Esta es una cadena constante: "tutti frutti ice cream" Estas cadenas se concatenan: "tutti " "frutti" " ice " "cream" Esta cadena tiene dos secuencias con códigos de escape (comienzan por \): "\"hello, world!\""

38 Si una cadena es muy larga como para hacerla caber en una sola línea, se puede utilizar el backslash \ para escribirla en líneas diferentes: "Today's special is a pastrami sandwich on rye bread with \ a potato knish and a cherry soda." Las cadenas adyacentes se concatenan automáticamente, de modo tal que se pueden tener constantes cadena que ocupan varias líneas. Por ejemplo: "Tomorrow's special is a corned beef sandwich on " "pumpernickel bread with a kasha knish and seltzer water." es lo mismo que: "Tomorrow's special is a corned beef sandwich on \ pumpernickel bread with a kasha knish and seltzer water."

39 Operadores Los operadores especifican como se puede manipular un objeto/variable Aritméticos: + - Relacionales: > < Lógicos: &&! De incremento/decremento: x++ y-- ++x --y Bit a bit: & ~ >> << De asignación: = += -= *= Especiales:? :, ^ * / % >=. <= -> == /= &!= %= &= * sizeof

40 Operaciones aritméticas, asignaciones Operaciones aritméticas binarias x+y x*y x/y x%y Operaciones aritméticas binarias con asignacion x += y x-y x -= y x *= y x %= y x /= y Asignaciones (variable = expresión): y = x + 4*y/(x - 2) + y;

41 La división de valores positivos enteros se trunca siempre hacia cero. De este modo 5/3 es 1. Sin embargo, si alguno de los operandos es negativo, la dirección del redondeo es desconocida y depende de compilador a compilador.

42 Operadores relacionales El resultado de esta operación es 1 o 0, lo que se entiende como verdadero o falso

43 Esto es demasiado, porque solo se guardan 15 dígitos significativos para un double Igualdad de dos números reales

44 Operadores de asignación

45 Operaciones aritméticas binarias con asignación Tenga en cuenta que incrementar un puntero solo tiene sentido si el nuevo puntero apunta a una dirección de memoria válida.

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47 Operadores lógicos El resultado de esta operación es 1 o 0, lo que se entiende como verdadero o falso

48 Lógica binaria y álgebra de Boole AND NOT XOR OR

49 Cualquier expresión diferente de cero es verdadero en C, mientras que si es cero se considera falsa. Con &&: si la 1ra expresión es falsa, la 2da no se evalúa: if ((x == 5) && (y == 10)) printf ( x=5 y y=10''); Con : si la 1ra expresión es verdadera, la 2da no se evalúa: if ((x == 5) (y == 10)) printf ( x=5 o y=10''); Negación: if (!(x == 5)) printf (``x es diferente de 5''); Uno puede escribir código como (no recomendable): if (foo && x++) bar(); Si foo es cero, entonces x no se incrementará y bar() no se evaluará.

50 Operadores bit a bit

51 Bitwise Logical Operators Los operadores & ^ ~ se pueden utilizar únicamente con char o enteros unsigned.

52 Bit shifting

53 Precedencia de operadores Prece- Grupo de dencia operadores 1 mayor prioridad Comentarios () de izquierda a derecha parentesis, llamado a función [] de izquierda a derecha elemento de vector ->. de izquierda a derecha selección de elemento de estructura de forma directa (.) o con un puntero (->) de izquierda a derecha Post-incremento y decremento de derecha a izquierda Pre-incremento y decremento + - de derecha a izquierda Signo + o - de derecha a izquierda NOT lógico y NOT binario (tipo) de derecha a izquierda conversión de tipo. Ejemplo (int), (char) * de derecha a izquierda operador contenido de en punteros de derecha a izquierda dirección de memoria de una variable de derecha a izquierda tamaño de! ~ 2 operadores unarios Orden de evaluación & sizeof

54 Precedencia de operadores Prece- Grupo de dencia operadores Orden de evaluación Comentarios 3 * / % de izquierda a derecha multiplicación, división, módulo de izquierda a derecha suma y resta 5 << >> de izquierda a derecha operadores de desplazamiento bit a bit 6 < <= > >= de izquierda a derecha menor que, menor o igual que, mayor que, mayor o igual que 7 ==!= de izquierda a derecha igual a, diferente de 8 & ^ de izquierda a derecha AND binario, XOR binario, OR binario 9 && de izquierda a derecha AND lógico, OR lógico de derecha a izquierda operador si?entonces:de lo contrario de derecha a izquierda asignaciones de izquierda a derecha coma (se usa en el for) prioridad más baja?: = += -= *= /= %= &= ^= = <<= >>=,

55 Constantes Las constantes no pueden ser modificadas. Su valor no cambia durante la ejecución del programa preprocesador compilador

56 Expresiones Una expresión es una combinación de valores, variables, operadores y funciones

57 Conversión entre tipos de datos Cuando se mezclan expresiones de una precisión baja con unas de precisión alta, C prefiere utilizar la precisión alta: char int int float float double Ejemplos: esto es: (int) + (float) (float) 'a' (char) + (int) (int)

58 Moldeo (Casting) Para convertir de un tipo de dato a otro (casting), haga lo siguiente:

59 Convertir cadenas a números y números a cadenas #include <stdlib.h> #include <stdio.h>

60 Ambito de las variables Las variables se dividen en funciones globales y locales. Las variables locales sólo existen en el bloque en el cual se definieron { } y se deben declarar antes de utilizarlas: Aquí existe tmp Aquí existe tmp y tmp2 Aquí ya no existe tmp2 Aquí no existe ni tmp ni tmp2

61 Ambito de variables por bloques Las variables (locales) sólo existen en el bloque en el cual se definieron. Los bloques se definen por { } Si aquí se hace una referencia a b, aparecería un error de compilación

62 Librerías de precisión aritmética arbitraría En caso que usted tenga utilizar muchos más decimales que los que se pueden almacenar en un long double, se sugiere utilizar una librería como: GNU Multiple Precision Arithmetic Library GNU MPFR Library ambas librerías soportan tantos decimales como la memoria del computador pueda almacenar.

63 Material basado en: Wikipedia