A Dios por la vida misma, por haberme dado la capacidad de pensar y porque me ha permitido llegar sano a este momento.

Transcripción

1 Agradecimientos Gracias A Dios por la vida misma, por haberme dado la capacidad de pensar y porque me ha permitido llegar sano a este momento. A mis padres por haberme dado la vida, porque gran parte de lo que soy se lo debo a ellos y porque todas sus enseñanzas han sido la base para llegar hasta aquí. A todos mis hermanos porque muchos de sus actos me han servido como ejemplo para terminar este proceso, por su apoyo incondicional y porque siempre han creído en mi. A mi asesora por su sabiduría, asesoría y paciencia durante todo el proceso. A mis revisores por su disposición, porque su valioso aporte ayudo a realizar un trabajo mejor y mas completo. A mis compañeros y amigos que han creído en mi.

2 Contenido tematico INDICE CONTENIDO DE FIGURAS... 5 INTRODUCCION... 6 UNIDAD I. ARREGLOS UNIDIMENSIONALES Y MULTIDIMENSIONALES Arreglos Unidimensionales (Listas) Conceptos básicos Operaciones Aplicaciones Arreglos Bidimensionales Conceptos básicos Operaciones Aplicaciones Arreglos multidimensionales Conceptos básicos Aplicaciones Ejercicios resueltos Ejercicios propuestos UNIDAD II. MÉTODOS Y MENSAJES Atributos Const y Static Concepto de método Declaración de Métodos Llamadas a Métodos Tipos de Métodos Métodos Estáticos o de Clase Métodos Normales Referencia this Forma de Pasar Argumentos Devolver un valor desde un método Estructura del Código Ejercicios Resueltos: Ejercicios propuestos: UNIDAD III. CONSTRUCTOR, DESTRUCTOR (RECOLECTOR DE BASURA) Concepto de método constructor Recolector de basura (garbage collector) Declaración de métodos constructores Aplicaciones de constructores y destructores (Recolectores de basura) Tipos de Métodos Constructores y Destructores (Recolectores de Basura) Ejercicios propuestos UNIDAD IV. SOBRECARGA Conversión de Tipos Sobrecarga de Métodos Sobrecarga de Operadores Ejercicios resueltos Ejercicios Propuestos UNIDAD V. HERENCIA Introducción a la Herencia Herencia Simple Herencia Múltiple Clase Base y Clase Derivada Definición de la Clase Base Definición de Clase Derivada Programación orientada a objetos en Java

3 Contenido tematico 5.5 Parte Protegida Propósito de la Parte Protegida Redefinición de los miembros de las clases derivadas Clases Virtuales y Visibilidad Constructores en Clases Derivadas Aplicaciones Ejercicios propuestos UNIDAD VI. POLIMORFISMO Y REUTILIZACION Concepto de polimorfismo Clases abstractas Definición Redefinición Definición de una Interfaz Implementación de la Definición de una Interfaz Reutilización de la definición de una Interfaz Definición y Creación de Paquetes Reutilización de las clases de un Paquete / Librería Clases Genéricas (Plantillas) Ejercicios Resueltos Ejercicios Propuestos UNIDAD VII. EXCEPCIONES Definición Qué son las Excepciones? Clases de Excepciones Predefinidas por el Lenguaje Propagación de Excepciones Gestión de Excepciones Manejo de Excepciones Lanzamiento de Excepciones Excepciones Definidas por el Usuario Clase Base de las Excepciones Creación de una Clase Derivada del Tipo Excepción Manejo de una Excepción Definida por el Usuario Ejercicios resueltos Ejercicios propuestos: UNIDAD 8.FLUJOS Y ARCHIVOS Definición de archivos de texto y Archivos Binarios Operaciones Básicas en Archivos de Texto y Binario Crear Abrir Cerrar Lectura y Escritura Recorrer Aplicaciones Ejercicios propuestos CONCLUSIONES ANEXO I. INTRODUCCIÓN AL LENGUAJE JAVA Introducción Características de Java Simple Orientado a Objetos Distribuido Robusto Seguro Programación orientada a objetos en Java 3

4 Contenido tematico Portable Arquitectura Neutral Rendimiento medio Multithread Java frente a los demás lenguajes Como Compilar y Ejecutar Programas en Java Javac Java Appletviewer Estructuras de Datos Básicas en Java Tipos de Datos Enteros Tipos de Datos Enteros en Java Tipos de Datos Reales en Java Caracteres Boolean Variables Entornos de Desarrollo de Java Bluej Jcreator Jbuilder Netbeans Eclipse ANEXO II. EL ENTORNO DE DESARROLLO ECLIPSE Que es Eclipse? Trabajando con Eclipse Creación de un proyecto Creando clases Ejecutando el programa Depuración de programas Otras herramientas interesantes BIBLIOGRAFIA Programación orientada a objetos en Java 4

5 Indice de figuras CONTENIDO DE FIGURAS Figura 1: Arreglo de 12 elementos Figura 2: Ordenamiento de los elementos de un arreglo usando el método de la burbuja Figura 3: Proceso completo del ordenamiento del arreglo Figura 4: Ilustración de los arreglos bidimensionales Figura 5: Ilustración de arreglos bidimensionales (2) Figura 6: Un arreglo de tres dimensiones (4 x 5 x 3) Figura 7: Las 36 posibles sumas de los dados Figura 8: El recolector de basura de Java funciona determinando los objetos que son alcanzables.58 Figura 9: Clase bicicleta Figura 10: Ilustración del polimorfismo Figura 11: Polimorfismo y reutilización Figura 12 Ilustración de la herencia Figura 13 Jerarquía de las clases de excepciones Figura 14: Propagación de excepciones Figura 15 Manejo de Excepciones Figura 16: Clase base de la clase Throwable Figura 17: Primera pantalla de Eclipse Figura 18: Selección del tipo de proyecto en Eclipse Figura 19: Datos sobre el proyecto en Eclipse Figura 20: Creación de una clase en Eclipse Figura 21: Creación de un fichero vació en Eclipse Figura 22: La perspectiva Java con las vistas mostrando una clase en Eclipse Figura 23: Configuración para ejecutar la aplicación: proyecto y clase con el main en Eclipse Figura 24: Argumentos para enviar al programa y argumentos para enviar a la Maquina Virtual en Eclipse Figura 25: Consola con el resultado de la ejecución en Eclipse Figura 26: Barra de Herramientas de Eclipse Figura 27: La perspectiva debug en Eclipse Figura 28: La perspectiva debug en acción en Elipse Figura 29: Asistente de código (pulsando Ctrl + espacio) en Eclipse Programación orientada a objetos en Java

6 Introducción INTRODUCCION Actualmente una de las áreas más candentes en la industria y en el ámbito académico es la orientación a objetos. La orientación a objetos promete mejoras de amplio alcance en la forma de diseño, desarrollo y mantenimiento del software ofreciendo una solución a largo plazo a los problemas y preocupaciones que han existido desde el comienzo en el desarrollo de software: la falta de portabilidad del código y reusabilidad, código que es difícil de modificar, ciclos de desarrollo largos y técnicas de codificación no intuitivas. Un lenguaje orientado a objetos ataca estos problemas. Tiene tres características básicas: debe estar basado en objetos, basado en clases y capaz de tener herencia de clases. Muchos lenguajes cumplen uno o dos de estos puntos; muchos menos cumplen los tres. La barrera más difícil de sortear es usualmente la herencia. En un principio eran muy pocos los lenguajes de programación que atacaban los tres problemas anteriores. Como una solución a eso, nace Java. Java es un lenguaje de programación con el que se puede realizar cualquier tipo de programa. En la actualidad es un lenguaje muy extendido y cada vez cobra más importancia tanto en el ámbito de Internet como en la informática en general. Está desarrollado por la compañía Sun Microsystems con gran dedicación y siempre enfocado a cubrir las necesidades tecnológicas más punteras. Una de las principales características por las que Java se ha hecho muy famoso es que es un lenguaje independiente de la plataforma. Eso quiere decir que si hacemos un programa en Java podrá funcionar en cualquier ordenador del mercado. Es una ventaja significativa para los desarrolladores de software. Actualmente Java se utiliza en un amplio abanico de posibilidades y casi cualquier cosa que se puede hacer en cualquier lenguaje se puede hacer también en Java y muchas veces con grandes ventajas. El presente material es un libro de texto que sirve como herramienta importante de apoyo para la materia de Programación orientada a objetos (POO) basada en el lenguaje de programación java. Dicho material se compone de ocho unidades, más dos anexos; una de introducción al lenguaje de programación java y la otra de Eclipse uno de los entornos de desarrollo mas usados en dicho lenguaje. Además cada una de las unidades contiene un apartado de ejercicios resueltos y ejercicios propuestos para que el lector pueda practicar los conocimientos adquiridos. Cada uno de los temas de las unidades se desarrolló en base a dos o más autores para que el lector pueda comparar y elegir el enfoque que considere más apropiado de acuerdo a su opinión personal. Programación orientada a objetos en Java 6

7 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales UNIDAD I. ARREGLOS UNIDIMENSIONALES Y MULTIDIMENSIONALES Conceptos básicos, operaciones y aplicaciones con arreglos Programación orientada a objetos en Java 7

8 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Unidad 1. Arreglo Unidimensional Y Multidimensional 1.1 Arreglos Unidimensionales (Listas 1 ) Conceptos básicos Definición de un arreglo unidimensional (vectores) En java, un arreglo unidimensional es un grupo de variables (llamadas elementos o componentes) que contienen valores del mismo tipo. Los arreglos son objetos, por lo que se consideran como tipos de referencia. Los elementos de un arreglo en java pueden ser tipos primitivos 2 o de referencias (incluyendo arreglos). Para hacer referencia a un elemento específico en un arreglo se debe especificar el nombre de la referencia al arreglo y el número de la posición del elemento en el arreglo. El número de posición del elemento se conoce formalmente como el índice o subíndice del elemento en el arreglo. Todos los elementos de un arreglo deben ser del mismo tipo. Declaración y creación de arreglos Unidimensionales Para crear un arreglo, antes hay que crear una variable de arreglo del tipo deseado. La forma general de un arreglo unidimensional es: Tipo nombre-de-variable[ ]; Los objetos arreglo ocupan espacio en memoria. Todos los objetos en java deben de crearse con la palabra clave new 3. El programador especifica el tipo de cada elemento y el número de elementos que se requieren para el arreglo. La siguiente declaración crea 12 elementos para el arreglo de enteros de nombre c: int c[] = new int[12]; Esta tarea también puede realizarse en dos pasos, como se muestra a continuación: int c[]; //declara la variable arreglo c = new int [12]; //crea el arreglo Al crear un arreglo cada uno de sus elementos recibe un valor predeterminado de cero para los elementos numéricos de tipos primitivos, falso para los elementos boléanos y nulo para las referencias (cualquier tipo no primitivo). 1 Vectores 2 Tipo primitivo son las variables propias del lenguaje, p. e. char, int, boolean, y float. 3 El operador new se utiliza en Java para la creación de objetos. Programación orientada a objetos en Java 8

9 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales En la tabla 1.1.1, se muestra los diferentes valores de inicialización para cada uno de los tipos de variable: Tipo de elemento byte int float char referencia a objeto short long double boolean Valor inicial f \u0000 nulo 0 0L 0.0d falso Tabla 1.1 Diferentes valores de inicialización para cada tipo de variable Si se quiere inicializar un arreglo de valores diferente a los que se muestran en la tabla anterior, se puede combinar, la declaración, construcción e inicialización en un sólo paso. La siguiente línea de código inicializa un arreglo de 5 flotantes: float[] diametros = {1.1f, 2.2f, 3.3f, 4.4f, 5.5f}; Se pueden crear varios arreglos en una sola declaración. La siguiente declaración de un arreglo String reserva 100 elementos para b y 27 para x: String b[] = new String [100], x[] = new String [27]; Al declararse un arreglo, su tipo y los corchetes pueden combinarse al principio de las declaraciones para indicar que todos los identificadores en la declaración son referencias a arreglos. Por ejemplo: double[] arreglo1, arreglo2; En la línea anterior se declara el arreglo1 y arreglo2 como referencias a arreglos de valores double. Como se vio anteriormente, la declaración y creación del arreglo pueden combinarse en la declaración. La siguiente declaración reserva 10 elementos para el arreglo1 y 20 para el arreglo2 de tipo double: double[] arreglo1 = new double[10], arreglo2 = new double[20]; Programación orientada a objetos en Java 9

10 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Un programa puede declarar arreglos de cualquier tipo. Todo elemento de un arreglo de tipo primitivo es una variable del tipo declarado del arreglo. Por ejemplo, cada uno de los elementos de un arreglo int es una variable int. En un arreglo que sea de tipo de referencia, cada elemento del arreglo es una referencia a un objeto del tipo declarado de ese arreglo. Cada uno de los elementos de un arreglo String es una referencia a un objeto String. En la figura 1 se muestra una representación lógica de un arreglo de enteros llamado c, este arreglo contiene 12 elementos (es decir variables). Un programa puede hacer referencia a cualquiera de estos elementos mediante una expresión de acceso a un arreglo que incluye el nombre del arreglo, seguido por el índice del elemento especifico encerrado entre corchetes ([]). El primer elemento en cualquier arreglo tiene el índice cero (lo que se denomina como elemento cero) 4. Por lo tanto, el primer elemento del arreglo c es c[0], el segundo elemento es c[1], el séptimo elemento del arreglo es c[6] y, en general, el i-esimo elemento del arreglo c es[c-i]. Los nombres de los arreglos siguen las mismas convenciones, que los demás nombres de las variables. Un índice debe ser un entero positivo o una expresión entera que pueda promoverse a un int. Si un programa utiliza una expresión como índice, el programa evalúa la expresión para determinar el índice. Por ejemplo supóngase que la variable a es 5 y que b es 6, entonces la instrucción: C [ a + b ] += 2; suma 2 al elemento c[11] del arreglo. Obsérvese que el nombre del arreglo con subíndice es una expresión de acceso al arreglo. Dichas expresiones pueden utilizarse en el lado izquierdo de una asignación, para colocar un nuevo valor en un elemento del arreglo. 4 En Java todos los Arreglos siempre empiezan con en el subíndice 0. Programación orientada a objetos en Java 10

11 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Operaciones Figura 1: Arreglo de 12 elementos Ejemplo: Imprimir Elementos del Arreglo Para imprimir, se recorre el arreglo con un ciclo for desde la posición 0 hasta a.length 5-1. Además, se imprime la palabra "Arreglo" y luego se subraya. Por lo tanto con el ciclo, se imprime cada elemento almacenado en a[i]. Código Imprime los valores de un arreglo de 10 elementos. Ordenar Elementos del Arreglo 5 Esta propiedad contiene el tamaño del arreglo. Programación orientada a objetos en Java 11

12 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Para ordenar el arreglo, se usará el algoritmo de la burbuja 6 que consiste en ir comparando el elemento i con i + 1 del arreglo, para ordenar en forma ascendente. Si se encuentra que a[i] es mayor que a[i+1], se intercambian dichos elementos. Código Ordena los elementos de un arreglo y después los imprime ya ordenados Por ejemplo, al ejecutar el ciclo for(i = 0...) se encuentra que hay que cambiar de posición los elementos "Peru" y "Bolivia". Para realizar este cambio, se lleva a cabo las tres instrucciones que muestra en la figura 2. Figura 2: Ordenamiento de los elementos de un arreglo usando el método de la burbuja Ahora bien, además se tiene que aplicar el ciclo for, tantas veces como elementos tenga el arreglo, ya que en el peor caso los elementos podrían estar ordenados en forma descendente. Es para eso que se implementa el ciclo for con el índice k. En la figura 3, se muestra el estado del arreglo, y los valores de los índices i y k. 6 También conocido como bubblesort Programación orientada a objetos en Java 12

13 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Figura 3: Proceso completo del ordenamiento del arreglo Comparación de Strings 7 Para comparar Strings (lexicográficamente) no se puede usar el operador de igualdad 8 ==. Para comparar dos strings se ocupa el método int compareto(string str) de la clase String de la siguiente manera : Funcionamiento de la función compare Sean a y b objetos de tipo String. La instrucción: a.compareto(b) 1) retorna un valor menor que cero si a es menor que b 2) retorna un valor mayor que cero si a es mayor que b 3) retorna 0 (cero) si b es igual que a En el siguiente ejemplo, se recorre el arreglo, comparando el String pasado como parámetro con cada a[i]. Inicializa una variable p en -1, asumiendo que el String no se va 7 Cadenas 8 El operador = = sólo se utiliza para la comparación de números Programación orientada a objetos en Java 13

14 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales a encontrar. Si durante el ciclo se encuentra, se asigna a p la posición correspondiente (i) y se ejecuta la instrucción break 9 para no seguir buscando. Código Función que busca un carácter en una cadena, retorna -1 si no la encuentra o la posición si la encuentra. Contar los elementos del Arreglo El método char charat(int indice) de la clase String, retorna el caracter ( de tipo char) i-ésimo de un string. String temp = "DEA" temp.charat(0) --> 'D' temp.charat(1) --> 'E' temp.charat(2) --> 'A' temp.length( ) --> 3 (número de caracteres) Para recorrer la cadena carácter por carácter se usa: for(i = 0; i < temp.length( ) ; i++ ) Realizando la comparación (temp.charat(i) == c) se va verificando si se cumple la condición. Si esto ocurre, el contador cont se incrementa en 1. Ahora, como hay que recorrer todo el arreglo en busca del carácter, se recorre el arreglo con un ciclo for(k = 0...), y dentro de este ciclo, se asigna a temp, el valor de a[k]. 9 La sentencia break se utiliza para finalizar un ciclo. Programación orientada a objetos en Java 14

15 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Código Función que cuenta las veces que un carácter se encuentra en una cadena Aplicaciones Ejemplo 1 Ejemplo de una declaración de un arreglo unidimensional. En un arreglo llamado arreglo se almacena cantidad de días que tienen los doce meses del año. Código declaración e inicialización de un arreglo. Cuando se ejecuta el programa, imprime el número de días de abril. Ya se menciono que los índices de arreglo en Java comienzan con cero, de manera que el número de días del mes de abril es month_days[3] = 30. La declaración de una variable arreglo se puede combinar con la reserva de memoria para el propio arreglo, como se ve aquí. Programación orientada a objetos en Java 15

16 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales int dias_mes[] = new int[12]; Esta es la forma de declarar arreglos en Java. Los arreglos también pueden inicializarse cuando se declaran. Un inicializador de arreglo es una lista de expresiones entre llaves y separadas por comas, que separan los valores de los elementos del arreglo. Automáticamente se creará un arreglo suficientemente grande para contener el número de elementos que se haya especificado en el inicializador del arreglo. No es necesario utilizar new. Ejemplo 2. Versión mejorada del programa anterior: Código Versión mejorada del programa anterior. Al ejecutar este programa, se listara misma salida que la que se genero la versión anterior. Java comprueba estrictamente que no se almacenan o se reverencien valores que están fuera del rango del arreglo de forma accidental 10. El sistema de interpretación de Java, revisa el valor de cada índice dentro de dias_mes para asegurarse de que están comprendidos entre 0 y 11. Si se intenta acceder a los elementos que están fuera de rango del arreglo (números negativos o número mayores al rango del arreglo) se provocará un error en el momento de la ejecución. Ejemplo 3. Aquí se tiene otro ejemplo que utiliza un arreglo unidimensional, y donde se calcula la media de un conjunto de números. Código Calcula e imprime la media de cinco valores. 10 Es una de las características por las que Java sobresale con respecto a otros lenguajes de programación. Programación orientada a objetos en Java 16

17 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Al ejecutarse el programa anterior arrojara el valor promedio de los cinco números contenidos en el arreglo números. 1.2 Arreglos Bidimensionales Conceptos básicos Definición de Arreglos Bidimensionales Se define como un conjunto de datos del mismo tipo organizados en dos o más columnas y uno o más renglones, es decir es una matriz o una tabla. Los arreglos con dos dimensiones se utilizan a menudo para representar tablas de valores, que constan de información ordenada en filas y columnas. Para identificar un elemento especifico de una tabla, se deben especificar los índices. Por convención, el primer índice indica la fila del elemento y el segundo, su columna. En Java los arreglos bidimensionales son arreglos de arreglos. Como era de esperarse, se parecen y actúan como los arreglos multidimensionales. Cuando un arreglo tiene dos dimensiones, hay mas en lo que se tiene que pensar. Considérese esta declaración e inicialización: int[][] mints = new int[3][4] Es natural asumir que mints contiene 12 enteros e imaginarlos organizados dentro de columnas y renglones, como se muestran en la tabla Tabla Manera incorrecta de pensar acerca de arreglos multidimensionales. Realmente la tabla, esta desencaminada, mints es realmente un arreglo con tres elementos. Cada elemento es una referencia a un arreglo conteniendo 4 enteros, como se muestra en la figura 4. Figura 4: Ilustración de los arreglos bidimensionales. Programación orientada a objetos en Java 17

18 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Los arreglos subordinados en una bidimensión no tienen que ser todos de la misma longitud. Es posible crear un arreglo como el que se muestra en la figura 5. Figura 5: Ilustración de arreglos bidimensionales (2). La figura 5 muestra un arreglo donde hay elementos de un arreglo de 3 enteros, un arreglo de 4 enteros y un arreglo de 2 enteros. Tal arreglo puede ser creado con la declaracíon: int[][] mints = { {1, 2, 3}, {91,92,93,94}, {2001, 2002} }; int[] reemplazo = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; myints[1] = reemplazo; Declaración y Creación de Arreglos Bidimensionales Un arreglo bidimensional llamado b con dos filas y dos columnas, podría declararse e inicializarse con inicializadores de arreglos anidados, como se muestra a continuación: int b[][] = { {1, 2}, {3, 4}}; Los valores inicializadores se agrupan por filas entre corchetes. Por lo tanto, 1 y 2 inicializan b[0][0] y b[0][1]; 3 y 4 inicializan b[1][0] y b[1][1]. El compilador determina el número de filas contando el número de inicializadores de arreglos anidados 11 en el inicializador del arreglo. El compilador determina el número de columnas en una fila contando los valores inicializadores en el inicializador del arreglo para esa fila. En java los arreglos bidimensionales se mantienen como arreglos de arreglos unidimensionales. Por lo tanto el arreglo b en la declaración anterior en realidad esta compuesto de tres arreglos unidimensionales separados. El arreglo b en si es un arreglo unidimensional que contiene dos elementos. Cada elemento es una referencia a un arreglo unidimensional de variables int. 11 Representados por conjuntos de llaves dentro de las llaves externas. Programación orientada a objetos en Java 18

19 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Arreglos bidimensionales con filas de distintas longitudes La forma en que java representa los arreglos Bidimensionales los hace bastante flexibles. De hecho, las longitudes de las filas en el arreglo b no tienen que ser iguales. Por ejemplo: int b[][] = { { 1, 2 }, { 3, 4, 5 } }; En la línea anterior se crea el arreglo entero b con dos elementos (los cuales se determinan según el número de inicializadores anidados) que representan las filas del arreglo bidimensional. Cada elemento de b es una referencia a un arreglo unidimensional de variables int. El arreglo int de la fila 0 es una arreglo unidimensional con dos elementos (1 y 2), y el arreglo int de la fila 1 es un arreglo unidimensional con tres elementos (3, 4 y 5). Creación de arreglos bidimensionales mediante expresiones de creación de arreglos Un arreglo bidimensional con el mismo número de columnas en cada fila puede crearse mediante una expresión de creación de arreglos. Por ejemplo, en las siguientes líneas se declararán el arreglo b y se asignarán una referencia a un arreglo de tres por cuatro: Int b[][]; B = new int [2] [ ]; //crea 2 filas b [ 0 ] = new int [ 5 ]; //crear 5 columnas para la fila 0 b [ 1] = new int [ 3 ]; // crear 3 columnas para la fila 1 Estas instrucciones crean un arreglo bidimensional con dos filas. La fila 0 tiene 5 columnas y la fila 1 tiene 3 columnas Operaciones Mostrar un vector Ejemplo Para mostrar un vector en pantalla, se hace mediante un ciclo que se ejecutará n veces, donde n es el numero de elementos que tiene el vector. El ejemplo que sigue, se declara un vector String de 10 elementos. El programa contiene dos ciclos, en el primero se inicializa el vector con los valores de cadena 0, cadena 1, cadena 2 y así sucesivamente hasta llegar a cadena 9. en el segundo ciclo se manda a pantalla los 10 valores que contiene el vector. Programación orientada a objetos en Java 19

20 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Código Inicializa e imprime los elementos de un arreglo. Mostrar una matríz Mostrar una matriz en la pantalla de texto es difícil, ya que Java no dispone de una función que sitúe el cursor de texto en una posición de la pantalla, como lo hace la función gotoxy disponible en los lenguajes C/C++. La única alternativa que queda es mostrar los elementos de una fila unos a continuación de los otros separados por un tabulador, después otra fila y así hasta mostrar todos los elementos de la matriz. En el siguiente ejemplo se muestra en pantalla una matriz de 2 x 3; primero se inicializa la matriz en la línea int [][]a ={{1,2,3},{10,20,30}};. Se separan los elementos de una fila mediante el carácter tabulador '\t', Cuando se acaba una fila se inserta un retorno de carro '\n' y se continua con la siguiente fila, y así sucesivamente. Código Inicializa e imprime los elementos de un arreglo bidimensional de 3 x 3. Programación orientada a objetos en Java 20

21 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Se muestra en pantalla la matriz mediante la línea: System.out.print("\t" +a[i][j]); Copia de una matriz dada Para realizar una copia se ha de implementar la interface 12 Cloneable, y redefinir la función miembro clone de la clase base Object. El primer paso es la llamada a la función clone de la clase base Object. Código Función que realiza la copia de una matriz dada usando la función clone de la clase matriz. Para obtener una copia a de una matriz d se escribe. Matriz a = (Matriz)d.clone(); La promoción (casting) es necesaria ya que clone devuelve una referencia a un objeto de la clase base Object. Traza de una matriz Se denomina traza de una matriz cuadrada a la suma de los elementos de su diagonal principal. 12 En el capitulo VI se explica de manera detallada el uso de una interface. Programación orientada a objetos en Java 21

22 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Código Imprime los elementos de la diagonal de un arreglo bidimensional de 2 x 2. Para obtener la traza de la matriz a de la sección anterior se escribe Traza=obj1.Traza(); Ejemplo Suma de dos matrices cuadradas Cuando se suman dos matrices de las mismas dimensiones Se obtiene otra matriz c en la que sus elementos cij son la suma de los correspondientes elementos de las matrices a y b, es decir C[i][j]=a[i][j]+b[i][j] Para sumar dos matrices, se define una función miembro estática denominada suma. Dentro de la función, se crea una matriz temporal resultado, con la misma dimensión de las matrices que intervienen en la operación, y se guardan en sus elementos el resultado de la suma de las matrices a y b. Finalmente, la función suma devuelve la matriz resultado. Programación orientada a objetos en Java 22

23 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Código Función que recibe de parámetros dos matrices bidimensionales y hace la suma de sus elementos. La función que suma dos matrices se llama de la siguiente manera: double[][] a1={{1, 2, 3},{4,5,6},{7,8,9}}; Matriz a=new Matriz(a1); double[][] b1={{1, 0, -1},{2,1,3},{-1, 0, 2}}; Matriz b=new Matriz(b1); Matriz re=matriz.suma(a, b); System.out.println("matriz "+re); Producto de dos matrices La regla para multiplicar dos matrices es bastante más complicada que para sumar dos matrices de las mismas dimensiones. En general, se pueden multiplicar dos matrices de dimensiones m x n y n x q, dando como resultado una matriz de dimensiones m x q. Los elementos c[i][j] se obtienen multiplicando los elementos a[i][k] de la fila i por los elementos a[k][j] de la columna j, y sumando los resultados. La codificación se realiza empleando un triple ciclo for, guardando en los elementos de la matriz local resultado la suma de los productos de la fórmula anterior. Programación orientada a objetos en Java 23

24 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Código Función que recibe de parámetros dos matrices bidimensionales y arroja el producto de sus elementos. Otras variantes de la operación producto son: El producto de un escalar (número real) por una matriz que da como resultado otra matriz cuyos elementos están todos multiplicados por dicho escalar. Se define también la operación conmutativa. Código Función que realiza el producto de dos matrices utilizando el productor escalar. Al multiplicar una matriz cuadrada de dimensión n, por un vector columna de la misma dimensión se obtiene otro vector columna. Cada elemento del vector resultante se obtiene multiplicando los elementos de una fila de la matriz por los correspondientes elementos del vector columna y se suman los resultados. La codificación de esta función producto es la siguiente: Programación orientada a objetos en Java 24

25 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Al multiplicar un vector fila por una matriz cuadrada de la misma dimensión se obtiene otro vector fila. El código es semejante al de la función producto definida previamente. Matriz Traspuesta Una matriz traspuesta de otra matriz es aquella que tiene los mismos elementos pero dispuestos en forma distinta. Las columnas de la matriz original se transforman en filas de la matriz traspuesta. La definición de la función estática traspuesta no reviste dificultad alguna. Código Función que realiza la matriz traspuesta de una matriz dada. Programación orientada a objetos en Java 25

26 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Para hallar la matriz traspuesta de la matriz a se escribe double[][] a1={{1, 2, 3},{4,5,6},{7,8,9}}; Matriz a=new Matriz(a1); Matriz tras=matriz.traspuesta(a); System.out.println("matriz traspuesta"+tras); Aplicaciones Ejemplo 1 El siguiente programa se crea un arreglo bidimensional de 4 x 5,se enumera cada uno de los elementos del arreglo de izquierda a derecha y de arriba abajo, y se muestran estos valores: Código Inicialización e impresión de un arreglo bidimensional de 4 x 5. Este programa generará la siguiente salida: Programación orientada a objetos en Java 26

27 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Cuando se reserva memoria para un arreglo bidimensional 13, se puede únicamente especificar la memoria para la primera dimensión, la del extremo izquierdo. El espacio para las dimensiones restantes puede reservarse de manera separada. Ejemplo 2: El siguiente código reserva memoria para la primera dimensión de dosd cuando se declara. El espacio para la segunda dimensión se reserva manualmente. Int dosd[][] = new int[4][]; dosd[0] = new int[5]; dosd[1] = new int[5]; dosd[2] = new int[5]; dosd[3] = new int[5]; En este caso no resulta ventajoso reserva espacio para la segunda dimensión de forma individual, pero en otros casos, puede que sí lo sea. Por ejemplo, cuando se reserva memoria para dos dimensiones de forma separada, no es necesario reservar el mismo número de elementos para cada dimensión. Como se ha dicho, dado que los arreglos bidimensionales son arreglos de arreglos, la longitud de cada arreglo se puede establecer de forma independiente. Como ejemplo, véase el siguiente programa, que crea un arreglo bidimensional en que los tamaños de la segunda dimensión no son iguales 14 : Código Reserva memoria para la primera dimensión de dosd cuando se declara. El espacio para la segunda dimensión se reserva manualmente. 13 Siempre se reserva usando el operador new. 14 Arreglos irregulares. Programación orientada a objetos en Java 27

28 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Este programa genera la siguiente salida: El arreglo creado con este programa tiene en el siguiente aspecto; [0][0] [1[0] [1[1] [2[0] [2[1] [2][2] [3[0] [3[1] [3][2] [3][3] El uso de arreglos bidimensionales irregulares puede no ser apropiado para muchas aplicaciones porque funciona de manera contraria a lo que la gente espera encontrarse en un arreglo bidimensional. Con todo, este tipo de arreglos puede utilizare de forma efectiva en algunas situaciones. Por ejemplo, si se necesita un arreglo bidimensional muy grande de escasos elementos (es decir, en la que no se vayan a utilizarse todos los elementos), un arreglo irregular puede ser la solución ideal. Es posible inicializar arreglos bidimensionales, para hacerlo, simplemente hay que introducir entre llaves el inicializador de cada dimensión. El siguiente programa crea un arreglo en la que cada elemento contiene el producto de la fila y los índices de la columna. Obsérvese también que pueden usarse tanto expresiones como valores literales en los inicializadores del arreglo. Código Inicialización e impresión de un arreglo bidimensional irregular Cuando se ejecute este programa se obtendrá la siguiente salida: Programación orientada a objetos en Java 28

29 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Como puede apreciarse, cada fila en el arreglo se inicializa según se ha especificado en las listas de inicialización. 1.3 Arreglos multidimensionales Conceptos básicos Java proporciona la posibilidad de almacenar varias dimensiones, aunque raramente los datos del mundo real requieren más de dos o tres dimensiones. El medio mas fácil de dibujar un arreglo de tres dimensiones es dibujar un cubo, tal como se muestra en la figura 6. Figura 6: Un arreglo de tres dimensiones (4 x 5 x 3). Un arreglo tridimensional se puede considerar como un conjunto de arreglos bidimensionales combinados juntos, para formar, en profundidad, una tercera dimensión. El cubo se construye con filas 15, columnas 16 y planos 17. Por consiguiente, un elemento dado se localiza especificando su plano, fila y columna. Una definición de un arreglo tridimensional equipos es: int equipos[] [] [] = new int [3] [15] [10]; un ejemplo típico de un arreglo de tres dimensiones es el modelo libro, en el que cada pagina del libro es un arreglo bidimensional construido por filas y columnas. Así por 15 Dimensión vertical. 16 Dimensión horizontal. 17 Dimensión en profundidad. Programación orientada a objetos en Java 29

30 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales ejemplo, cada pagina tiene cuarenta y cinco líneas que forman las filas del arreglo y ochenta caracteres por línea, que forman las columnas del arreglo. Por consiguiente si el libro tiene quinientas paginas, existirán quinientos planos y el número de elementos será 500 x 80 x 45 = 1,800, Aplicaciones El arreglo libro tiene tres dimensiones [PAGINA] [LINEAS] [COLUMNAS], que definen el tamaño del arreglo. El tipo de datos del arreglo es char, ya que los elementos, son caracteres. Cómo se puede acceder a la información del libro? El método más fácil es mediante ciclos anidados. Dado que el libro se compone de un conjunto de páginas, el ciclo mas externo será el ciclo de pagina, y el ciclo de columna será el ciclo mas interno. Esto significa que el ciclo de filas se insertará entre los ciclos de páginas y columnas. El código siguiente permite procesar el arreglo: Código Ilustración de acceso al arreglo libro de tres dimensiones mediante ciclos for anidados. Programación orientada a objetos en Java 30

31 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Código Determina si una matriz es simétrica. Si lo es, genera números aleatorios de 0 a 7. El programa itera hasta encontrar una raíz simétrica. Programación orientada a objetos en Java 31

32 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales 1.4 Ejercicios resueltos Declare un arreglo x de 10 elementos e inicialícelo con valores del 1 al 10 y Muestre el séptimo valor del arreglo Declare un arreglo de flotantes de 70 elementos y muestre la suma de todos los elementos Declare un arreglo entero de 8 elementos y ordénelo usando el método de la burbuja. Programación orientada a objetos en Java 32

33 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Declare un arreglo bidimensional de 11 x 11 y imprima las tablas de multiplicar del 0 al 10. Programación orientada a objetos en Java 33

34 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales 1.5 Ejercicios propuestos Determinar e imprimir los valores menor y mayor contenidos en el arreglo w con 99 elementos de punto flotante Diseñe un programa que guarde los 10 números dígitos y luego los imprima en forma ascendente y descendente. Usando, para ello, un arreglo de una dimensión En un arreglo se ha almacenado el número total de toneladas de cereales cosechadas durante cada mes del año anterior. Se desea la siguiente información: a) El promedio anual de toneladas cosechadas. b) Cuántos meses tuvieron una cosecha superior al promedio anual? c) Cuántos meses tuvieron una cosecha inferior al promedio anual?. Escriba un programa que proporciones estos datos Crear un vector de n elementos. Visualizarlo luego de desplazar los elementos una posición de tal forma que el último elemento ocupe la primera posición, el primero la segunda y así sucesivamente Diseñe una matriz en Java, de 6*6 elementos, y luego muestre, la suma de sus filas, y columnas por separado Se desea saber la suma y la multiplicación de dos matrices A y B, cada una con m*n elementos Realice una búsqueda binaria en un arreglo unidimensional. Una búsqueda binaria, es de la siguinte forma: se lee el valor que se desea buscar, se compara la primera posición, si son iguales, fin de la búsqueda; de lo contrario, compararlo con la posición dos, y así sucesivamente, si se llega al final del arreglo y no se encontró el valor, se debe indicar con una leyenda. Pero si se encuentra, se debe especificar la posición, que ese valor ocupa en el arreglo Etiquete los elementos del arreglo bidimensional ventas de 3 X 5, para indicar el orden en el que se establecen en cero, mediante el siguiente fragmento de programa. for (int fila = 0; fila < ventas.length; fila++) for( int col = 0; col > ventas[fila].length; col++) ventas[fila][col]=0; Escriba un programa para simular el tiro de dos dados. El programa debe utilizar Math.random una vez para tirar el primer dado, y de nuevo para tirar el segundo dado. Después debe calcularse la suma de los dos valores que variar del 2 al 7, siendo 7 la suma más frecuente. En la figura 7 se muestran las 36 posibles combinaciones de los dos dados. El programa debe tirar los dados 36,000 veces. Utilice una arreglo unidimensional para registrar el número de veces que aparezca cada una de las posibles sumas. Programación orientada a objetos en Java 34

35 Unidad I. Arreglos unidimensionales y multidimensionales Figura 7: Las 36 posibles sumas de los dados El juego del ahorcado se juega con dos personas (o una persona y una computadora). Un jugador selecciona una palabra y el otro jugador trata de adivinar la palabra adivinando letras individuales. Diseñar un programa para jugar el ahorcado. Sugerencia: Almacenar una lista de palabras en un array y seleccionar palabras aleatoriamente. Programación orientada a objetos en Java 35

36 Unidad II. Métodos y mensajes UNIDAD II. MÉTODOS Y MENSAJES Concepto, Declaración, Tipos y Ejemplos de Métodos, Formas de pasar Argumentos y Estructura de Código. Programación orientada a objetos en Java 36

37 Unidad II. Métodos y mensajes UNIDAD 2. MÉTODOS Y MENSAJES 2.1 Atributos Const y Static Nota: El Atributo const no se utiliza en este lenguaje (java) Atributo Static 18 Si se declara un atributo static, todas las instancias de esa clase comparten ese atributo, si lo cambia en una de ellas, todas ven el cambio en su propio atributo. El atributo pertenece a la clase, no a los objetos creados a partir de ella. El atributo static es atributo único para todos los objetos de la clase, estos son llamados también atributos de clase. El que un atributo sea común a todos los objetos de la clase se plasma en que sólo habrá una copia del atributo global a todos los objetos de la clase Ejemplos: static int a = 5, b = 4; En el ejemplo anterior se declaran tres variables (a y b). Las variables a y b son estáticas para toda la clase. 2.2 Concepto de método Los métodos son funciones que pueden ser llamadas dentro de la clase o por otras clases, por lo tanto los métodos son funciones definidas dentro de una clase. Salvo los métodos static o de clase, se aplican siempre a un objeto de la clase por medio del operador punto (.). Dicho objeto es su argumento implícito. Los métodos pueden además tener otros argumentos explícitos que van entre paréntesis. En general un método es: Un bloque de código que tiene un nombre Recibe unos parámetros o argumentos (opcionalmente) Contiene sentencias o instrucciones para realizar algo (opcionalmente) y devuelve un valor de algún tipo conocido (opcionalmente). 18 Atributo Estático Programación orientada a objetos en Java 37

38 Unidad II. Métodos y mensajes 2.3 Declaración de Métodos Una declaración de método proporciona mucha información sobre el método al compilador, al sistema en tiempo de ejecución y a otras clases y objetos. Junto con el nombre del método, la declaración lleva información como el tipo de retorno del método, el número y el tipo de los argumentos necesarios, y qué otras clases y objetos pueden llamar al método. Los únicos elementos necesarios para una declaración de método son: El nombre El tipo de retorno del método Por ejemplo, el código siguiente declara un método llamado estavacio() en la clase Pila que devuelve un valor booleano 19. Código Declaración de un método que devuelve un valor boleano. En el código siguiente se declara un método llamado suma que devuelve la suma de dos valores. El método recibe de parámetros dos valores enteros: Código Llamada a un método llamado suma que recibe dos valores como parámetros y retorna un entero con la suma de los dos valores. 19 Los valores boléanos (boolean) solo aceptan dos valores, falso o verdadero. Programación orientada a objetos en Java 38

39 Unidad II. Métodos y mensajes 2.4 Llamadas a Métodos Para ejecutar o mandar llamar a un método sólo es necesario poner el nombre del objeto seguido por un punto y el nombre del método seguido de ( ). Si el método recibe algún valor como parámetro, dicho valor se debe especificar (entre paréntesis) a la hora de llamar al método. Los métodos pueden ser invocados o llamados de cualquier método de la clase, incluido él mismo. Además, si el método recibe parámetros, cuando se invoca, hay que pasar un valor a cada argumento, a través de una variable o un valor constante. En Java, la acción de pasar valores a parámetros de tipo primitivo (int, double, boolean, char..) se denomina paso de parámetros por valor. En éste caso, los argumentos que los reciben, no pueden ser modificados por la función. En caso que el parámetro sea de tipo Clase o arreglo, lo que se está haciendo es un paso de parámetros por referencia 20, y en este caso, los parámetros si pueden ser modificados por el método. 20 En el paso de parámetro por referencia se pasa el valor como parámetro y cualquier cambio al valor en el método afecta directamente a la variable. Programación orientada a objetos en Java 39

40 Unidad II. Métodos y mensajes Código Llamada a un método que determina si un número es par o impar. Los métodos se invocan con su nombre, y pasando la lista de argumentos entre paréntesis. El par de argumentos se usa como si fuera una variable del Tipo devuelto por el método. Por ejemplo: char x; x = mayor(2,3); Se llama a los métodos dentro de una instancia de una clase utilizando el operador punto (.). La forma general de una llamada: referencia_a_objeto. nombre_de_método ( lista_de_parámetros ); Aquí, referencia_a_objeto es cualquier variable que se refiere a un objeto, nombre_de_método es el nombre de un método de la clase con la que se declaró referencia_a_objeto y lista_de_parámetros es una lista de valores o expresiones separados por comas que coinciden en número y tipo con cualquiera de los métodos declarados como nombre_de_método en la clase. En caso de que el método no reciba parámetros, en lista argumentos no se escribe nada. En este caso, se podría llamar al método init sobre cualquier objeto Point. Point p = new Point(); p.init(); 2.5 Tipos de Métodos Métodos Estáticos o de Clase Se cargan en memoria en tiempo de compilación y no a medida que se ejecutan las líneas de código del programa. Van precedidos del modificador static. Para invocar a un método estático no se necesita crear un objeto de la clase en la que se define. Si se invoca desde la clase en la que se encuentra definido, basta con escribir su nombre. Si se le invoca desde una clase distinta, debe anteponerse a su nombre, el de la clase en que se encuentra seguido del operador punto (.) <NombreClase>.metodoEstatico() Suelen emplearse para realizar operaciones comunes a todos los objetos de la clase. No afectan a los estados de los mismos 21. Por ejemplo, si se necesita un método para contabilizar el número de objetos creados de una clase, tiene sentido que sea 21 A los valores de sus variables de instancia. Programación orientada a objetos en Java 40

41 Unidad II. Métodos y mensajes estático ya que su función (aumentar el valor de una variable entera) se realizaría independientemente del objeto empleado para invocarle. No es conveniente usar muchos métodos estáticos, pues si bien se aumenta la rapidez de ejecución, se pierde flexibilidad, no se hace un uso efectivo de la memoria y no se trabaja según los principios de la Programación Orientada a Objetos. A veces se desea crear un método que se utiliza fuera del contexto de cualquier instancia. Todo lo que se tiene que hacer es declarar estos métodos como static. Los métodos estáticos sólo pueden llamar a otros métodos static directamente, y no se pueden referir a this o super 22 de ninguna manera. Las variables también se pueden declarar como static, pero debe ser consciente que es equivalente a declararlas como variables globales, que son accesibles desde cualquier fragmento de código. Se puede declarar un bloque static que se ejecuta una sola vez si se necesitan realizar cálculos para inializar las variables static. Ejemplos de Métodos Estáticos Ejemplo 1: Código El ejemplo muestra una clase que tiene un método static, algunas variables static y un bloque de inicialización static. Esta es la salida del programa. bloque static inicializado x = Estos dos conceptos (this y super) se explican en los temas posteriores. Programación orientada a objetos en Java 41

42 Unidad II. Métodos y mensajes a = 3 b = 12 Ejemplo 2: Código La funcionalidad de un método varía en función de si es invocado por el objeto hucha 1 o por hucha 2, no tendría sentido considerarlo estático. Código La funcionalidad del método es la misma, independientemente del objeto empleado para invocarlo. Sí tiene sentido declararlo estático. Programación orientada a objetos en Java 42