GUÍA DEL DOCENTE Experiencia Educativa: PROGRAMACIÓN Licenciatura en Sistemas Computacionales Administrativos Periodo: Febrero - Julio 2015 Autor: Mtro. Manuel Suárez Gutiérrez
Índice Introducción 1 Justificación 2 Adentrándonos a la Programación 3 Definición de Algoritmo 3 Diagramas de Flujo 4 Pseudocódigo 6 Programación Orientada a Objetos 6 Propiedades fundamentales de la Programación Orientada a Objetos 8 Java 9 Introducción 9 Historia de Java 9 Principales Características de Java 9 Como Instalar Java 11 Primer programa en Java 11 Compilación y Ejecución 12 Conceptos básicos 13 Tipos de Clases 14 Uso de Comentarios 14 Palabras Reservadas 15 Espacios en blanco 15 Identificadores 17 Tipos de Valores 17 Separadores 17 Operadores 18 Operadores Aritméticos 18 Operadores Unarios 18 Operadores Relacionales y Condicionales 18 Operadores a nivel de Bits 19
Operadores de Asignación 19 Operador Ternario if - then - else 19 Operadores Constantes 20 Manejo de Arreglos 20 Uso de Clases 22 Declaración de una clase 22 Declaración e inicialización de los atributos de una clase 23 Declaración de los métodos de una clase 24 Declaración, instanciamiento e inicialización de objetos 25 Control de Flujo 29 If / Else 29 Switch 31 Bucle For 31 Bucle While 34 Bucle Do - While 35 Control general de flujo 35 Excepciones 35 Lectura Estándar 36 Java Avanzado 40 Matrices de datos 40 Ordenar arreglos 41 Clases en Java 43 Clase Math 44 Clase String 45 Herencia 47 This 49 Super 49 Manejo de Excepciones 51 Try 51 Catch 52
Finally 52 Throw 52 Anexo I: Diseño de Interfaces 53 JSwing 53 Frames 54 Elementos en el diseño de interfaces 56 Botones 56 Etiquetas 57 Bibliografia 59 Indice de Practicas 60 Índice de Tareas 61
Introducción El Curso de Programación es impartido en la carrera de Sistemas Computacionales Administrativos de la Facultad de Contaduría y Administración de la Universidad Veracruzana, su propósito es dar las bases y fundamentos teóricos y prácticos a los estudiantes Los conocimientos adquiridos durante este curso les permitirá a los estudiantes desarrollar las destrezas requeridas para programar en un paradigma orientado a objetos, así como también les otorgará las herramientas, así como también la capacidad de evolucionar ellos mismos a otros lenguajes de programación. Es por ello que uno de los propósitos de este curso es que los estudiantes obtengan las habilidades de comprensión del lenguaje de programación con un enfoque autodidacta, así al momento de necesitar migrar de un lenguaje a otro la transición sea compatible y simple. Para poder lograr comprender el contenido de este curso será de suma importancia que los estudiantes tengan buenas bases adquiridas en la experiencia educativa de Algorítmica, la cual da un primer acercamiento y bases fundamentales de la programación. Dichas bases comprenden lo q u e e s e l m a n e j o d e l pseudocódigo, elaboración de diagramas de flujo, pruebas de escritorio, así como también el manejo de variables, tipos de datos, ciclos, condicionales, y sobre todo la lógica para decidir cuando aplicar cada uno de estos aspectos en la programación. 1
Justificación Este documento tiene como finalidad servir de guía durante el curso de Programación, por lo que está dirigida a todos aquellos estudiantes y catedráticos que se están familiarizando e introduciendo a los lenguajes de programación, en este caso se aborda el lenguaje de programación de Java, el cual tiene como una de sus principales cualidades, la simplicidad, facilidad de aprendizaje, multiplataforma y sobre todo que es orientado a objetos. Se plantea la necesidad de resolver problemas de la vida cotidiana con una visión algorítmica basada en el paradigma orientado a objetos. La estructura de los problemas irá variando en tamaño y complejidad, iniciando con ejercicios sencillos, que permita familiarizar al estudiante con el lenguaje de programación y así perder el miedo al uso de una interfaz basada en línea de comandos. El saber teórico por grandes temas abordado en este documento son los siguientes: 1. Introducción a la Programación 2. Modelado Orientado a Objetos 3. Elementos Básicos de la programación 3.1.Conceptos base 3.2.Palabras reservadas 3.3.Identificadores 3.4.Tipo de Variables 3.5.Operadores 3.6.Uso de Clases 3.7.Uso de Métodos 3.8.Control de Flujo 3.9.Arreglos 4. Programación Avanzada 4.1.Matrices 4.2.Herencia 4.3.Manejo de Excepciones 2
! Adentrándonos a la Programación Definición de Algoritmo Es un conjunto pre-escrito de instrucciones o reglas bien definidas, ordenadas y finitas que permite realizar una actividad mediante pasos sucesivos que no generen dudas a quien deba realizar dicha actividad. En otras palabras un algoritmo consta de tres fases, una entrada, un proceso y una salida. A estas fases también se les suele conocer como módulos en donde un algoritmo consta de tres módulos siendo: Módulo1: representa la operación o acción para ingresar los datos o variables al problema. Módulo2: representa a la operación o conjunto de operaciones secuenciales que permitan solucionar el problema. Módulo3: representa la operación para comunicar al exterior los resultados alcanzados 3
Las propiedades que presenta un algoritmo son: Finitud: Número finito de pasos. Definibilidad: Cada paso definido de un modo preciso. Conjunto de entradas: Datos iniciales del algoritmo. Conjunto de Salidas: Respuesta que obtenemos del algoritmo. Efectividad: Las operaciones a realizar deben ser lo más básicas posibles para que el procesador pueda realizarlas de modo exacto y en tiempo finito. Por lo tanto llamamos algoritmo al conjunto finito y ordenado de acciones con las que podemos resolver un determinado problema. Llamamos problema a una situación que se nos presenta y que, mediante la aplicación de un algoritmo, pretendemos resolver. Los algoritmos están presentes en nuestra vida cotidiana y, aún sin saberlo, aplicamos algoritmos cada vez que se nos presenta un problema sin importar cuál sea su grado de complejidad. Por ello los aplicamos de manera inadvertida, inconscientemente o automáticamente. Esto se da generalmente debido a que ese problema lo conocemos y lo hemos resuelto con anterioridad un gran número de veces. Por lo tanto podemos resumir con lo siguiente: Un Algoritmo describe el método para realizar una tarea. Es una secuencia de instrucciones que, ejecutadas adecuadamente, dan lugar al resultado deseado. Ejemplo de algoritmos no pertenecientes al área de programación: Planos de una casa Procedimiento de una lavadora Receta de cocina Diagramas de Flujo Es la representación gráfica de los algoritmos, usan símbolos conectados con flechas para indicar la secuencia de instrucciones y estos símbolos están regidos por la normatividad ISO(International Organization for Standardization) y la ANSI (American National Standards Institute). Los símbolos utilizados para representar estos algoritmos son usados a nivel internacional, siendo los que se muestran a continuación: 4
Las reglas de los diagramas de flujo son: 1. Todo Diagrama de flujo debe tener n inicio y un fin. 2. Las líneas utilizadas para indicar la dirección del flujo del diagrama deben ser rectas, verticales y horizontales. 3. Todas las líneas utilizadas para indicar la dirección del flujo del diagrama deben estar conectadas a un símbolo. 4. El diagrama se construye de arriba hacia abajo. 5. La notación utilizada debe ser independiente al lenguaje de programación. 6. Es conveniente poner comentarios que ayuden a comprender lo realizado. 5
7. Si el diagrama es muy extenso, se debe usar conectores para cambiar de pagina y enumerar las hojas. 8. No puede llegar más de una línea a un símbolo. Pseudocódigo Es una descripción de alto nivel de un algoritmo que emplea una mezcla de lenguaje natural con algunas convenciones sintácticas propias de lenguajes de programación, como asignaciones, ciclos y condicionales, aunque no está regido por ningún estándar. Int X = 0; Int Y =2; Int Suma = 0; Etiqueta A If (X < 5); Entonces Suma = X + Y; X = X +1; Regresa a Etiqueta A Programación Orientada a Objetos Cuando hablamos de Programación Orientada a Objetos (POO), nos referimos al paradigma de programación más utilizado en el mundo, esto es cuando nos referimos al área del desarrollo de software. Este paradigma se enfatiza en los datos, esto es en la información que vamos a procesar. Un paradigma orientado a objetos tiene la característica de estar estructurado por clases y objetos. Una clase es una especie de estructura que agrupa datos y funciones. Un objeto es una variable cuyo tipo de dos es una clase. Algo que debemos tener claro para poder realizar un correcto diseño de nuestros algoritmos orientados a objetos es que los programas se organizan a imagen y semejanza de la organización de objetos del mundo real. Los objetos poseen: Propiedades o atributos Métodos Un mecanismo importante de la POO, son las clases y los objetos que están contenidos dentro de ellas, por eso se dice que un objeto es la instancia de una clase. 6
Un programa orientado a objetos se compone únicamente de objetos, siendo que cada uno de ellos es una entidad que tiene propiedades particulares, atributos y métodos. Por ejemplo, una página Web es un objeto, tiene color de fondo, anchura, altura, etc. (propiedades y atributos) y las rutinas que ejecuta el usuario de cerrar, abrir, recorrer, etc. son los métodos. Objeto Datos Método Método Objeto Datos Método Método Objeto Datos Método Método Organización de un programa orientado a objetos Cuando se ejecuta un programa orientado a objetos, los objetos están recibiendo, interpretando y respondiendo mensajes de otros objetos y por lo tanto ejecutando métodos asociados con el objeto. Los métodos se escriben en una clase de objetos y determinan como tiene que actuar el objeto cuando recibe el mensaje vinculado con ese método. A su vez, un método puede enviar mensajes a otros objetos, solicitando una interacción con el método de otro objeto. Cuando escribimos un algoritmo en un paradigma orientado a objetos lo que hacemos realmente es diseñar un conjunto de clases, desde las cuales se crearán los objetos necesarios cuando el programa se ejecute. La estructura más interna de un objeto queda oculta para los usuarios, como si fuera una caja negra, la cual mantiene la integridad del 7
objeto, esto hace que el usuario solamente mantenga contacto con el programa a través de mensajes emitidos por el objeto. Propiedades fundamentales de la Programación Orientada a Objetos Las principales propiedades del paradigma orientado a objetos son: Abstracción Encapsulado de datos Ocultación de datos Herencia Polimorfismo 8
Java Introducción Historia de Java Sun Microsystems creo el lenguaje Java en un intento por resolver simultáneamente todos los problemas que se planteaban a los desarrolladores de software por la proliferación de arquitecturas incompatibles, tanto entre las diferentes maquinas como entre los diversos sistemas operativos y sistemas de ventanas que funcionan sobre una misma máquina, añadiendo la dificultad de crear aplicaciones distribuidas en una red como Internet. El lenguaje de programación Java (llamado inicialmente Oak) se originó en 1991 como parte de un proyecto de investigación para desarrollar un lenguaje capaz de romper el vacío de comunicación existente entre muchos productos electrónicos de consumo general, como los hornos de microondas, las televisiones y las videograbadoras. Dado que el concepto original falló, el equipo de programadores que diseñó este lenguaje (conocido formalmente como el Green Team) se vio obligado a encontrarle otro uso. Afortunadamente el world wide web comenzó a ser más popular y el lenguaje Oak probó ser ideal para desarrollar pequeños componentes que permitieran enriquecer con multimedia el contenido de las páginas de Internet. Estas pequeñas aplicaciones conocidas hoy en día como applets, se convirtieron en la punta de lanza de lo que en breve sería el lenguaje de programación más usado del mundo. En 1995 Sun Microsystems lanza al mercado la tecnología de programación Java, promoviéndola como la primera plataforma de software universal bajo el eslogan Write Once, Run Anywhere. Principales Características de Java Simple: Se diseño para ser parecido a C++ para facilitar su aprendizaje, añade un reciclador de memoria dinámica, lo que hace que no sea necesario preocuparse por ello. Reduce en un 50% los errores más comunes de programación con lenguajes como C y C++. Orientado a Objetos: Trabaja con sus datos como objetos y con interfaces a esos objetos. Soporta las tres características propias del paradigma de la orientación a objeto: encapsulación, herencia y polimorfismo. Las plantillas de los objetos son llamadas clases y sus copias instancias. 9
Distribuido: En si no es distribuido, sino que proporciona las librerías y herramientas para que los programas puedan ser distribuidos, es decir, que se ejecuten en varias maquinas. Robusto: Realiza verificaciones en busca de problemas tanto en tiempo de compilación como en tiempo de ejecución. Obliga a la declaración explícita de métodos, rediciendo así las posibilidades de error. Arquitectura neutral: El compilador Java compila su código a un fichero objeto en formato independiente de la arquitectura de la máquina en que se ejecutará, por lo que cualquier maquina sin importar su S.O. que tenga el sistema de ejecución (run-time) puede ejecutar este objeto. Seguro: El código Java pasa por muchas comprobaciones antes de ejecutarse en una maquina, así como pasa por un verificador de ByteCode, el cual comprueba el formato de los fragmentos de código para detectar código ilegal (punteros falsos, violación de derechos de acceso, intentar cambiar el tipo de clase de un objeto). Además, cuenta con un Cargador de Clases, el cual separa los archivos locales de los procedentes de la red. En el caso de los Applets, Java imposibilita el abrir archivos locales. Portable: Mas allá de ser una arquitectura independiente, implementa otros estándares de portabilidad para facilitar el desarrollo. Interpretado: Su intérprete (sistema run-time), puede ejecutar directamente el código objeto, dado que enlazar un programa consume menos recursos que compilarlo. Multitarea o Multihilo: Permite realizar muchas actividades simultáneas en un programa, su beneficio es en tener un mejor rendimiento interactivo y mejor comportamiento en termino real. Dinámico: Al usar la programación orientada a objetos, no carga todos los módulos al momento de ejecución, si no que los carga conforme son requeridos. Difundido: En la actualidad es el lenguaje más utilizado, lo que hace que sea fácil encontrar documentación en línea, ejemplos y muchos otros recursos referentes al lenguaje. Tarea 1: Investigación historia Java. Elaborar un resumen que contenga los orígenes de Java, principales características, así como un cuadro donde se muestren los diferentes tipos de variables. 10
Como Instalar Java 1. Identifica tu Sistema Operativo (S.O.) y su versión (32 o 64 bits) 2. Ir a la página de Oracle y descargar la última versión de Java JDK Standard Edition, en este momento la versión es JDK SE 8u25 para el sistema operativo que te corresponda ya sea Windows, Linux, Mac o Solaris, recuerda que es muy importante conocer si la versión de tu S.O. es de 32 o 64 bits. http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/ downloads/jdk8-downloads-2133151.html?sssourcesiteid=otnes! 3. Antes de poder descargar tu versión de Java recuerda aceptar la licencia de JAVA SE. 4. Una vez descargado seguir las instrucciones de instalación del JDK. 5. Configurar las variables de entorno, para esto dar clic derecho en mi PC y en la pestaña de Propiedades del Sistema dar clic Variables de entorno. 6. Buscar la variable Path y le damos editar y le agregamos la siguiente línea ;C: \Program Files\Java\jdk1.6.0_21\bin 7. Buscamos la variable Classpath, si no está la creamos y le agregamos la siguiente línea ;C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_25\src.zip 8. Verificamos que este correctamente instalado entrando a la línea de comandos CMD y escribimos el comando java -version y el comando javac -version, si ambos comandos corren bien y nos muestra la versión de Java instalada, entonces tendremos nuestra maquina virtual y compilador correctamente instalados. Primer programa en Java La primera aplicación sencilla y simple es la de Hola Mundo!, su código es el siguiente 11
//Ejemplo de aplicación Hola Mundo // public class HolaMundo{ public static void main(string args[]) { System.out.println(" Hola Mundo!"); Las primeras dos líneas son comentarios se distinguen por llevar //, este comentario es de tipo orientado a línea. La línea de public class HolaMundo especifica al archivo fuente que se utilizara un fichero HolaMundo.class, el cual será generado al compilar y no tener ningún error en el código. El public static void main(string[] args), especifica el método que el interprete Java busca para ejecutar en primer lugar. El public significa que el método main() puede ser llamado por cualquiera. Static, es una palabra clave que le dice al compilador que main() se refiere a su propia clase HolaMundo y no a ninguna instancia de la clase. Void significa es un método que no devuelve nada. main significa que es el método principal (ojo todo programa de Java debe tener un método main) Y por último args[] es la declaración de un array de Strings. Se usa el método println() de la clase out que está ubicada en el paquete System. Compilación y Ejecución El compilador javac se encuentra en el directorio bin, de la carpeta donde se ubique el JDK, el cual para no tener problemas de compilación debe de estar declarado en la variable de entorno path del sistema operativo. Una vez creado el archivo fuente, en la línea de comandos se puede compilar con el comando: Javac nombrearchivo.java En el caso del programa de Hola Mundo quedaría así: 12
javac HolaMundo.java Si no hay errores, el compilador creará un archivo con extensión.class en el mismo directorio donde se encuentra el archivo fuente. En caso que se muestren errores, el compilador mostrará en donde se encuentran para poder corregirlos. Para ejecutar el programa, desde la línea de comandos se escribe el comando: java nombrearchivo En el caso del programa de Hola Mundo quedaría así: java HolaMundo Actividad de Clase 1.- Verificar que se tenga instalado Java en el equipo que se este utilizando 2.- Si se encuentra instalado anotar la versión de Java instalada 3.- Identificar el Sistema Operativo y versión del S.O. 4.- Cómo ingresas a la línea de comandos en Windows? 5.- Cuál es el comando para compilar un programa en Java? 6.- Cuál es el comando para ejecutar un programa en Java? 7.- Si el código no tiene errores, Cuál es la extensión del archivo generado por el compilador? 8.- Cual es el editor utilizado para crear códigos en Java 9.- Que pasa cuando el compilador te marca un error en tu código, y lo ejecutas?, Qué mensaje de marca la consola? 10.- Elaborar los siguientes códigos en Java, primero hay que hacerlos en papel y después pasarlos a la computadora. Mostrar el mensaje de Hola Mundo Mostrar pantalla la matricula y nombre del alumno. Mostrar las materias que estas cursando. Conceptos básicos Objeto: es una instanciación de una clase y tiene un estado y un funcionamiento. El estado está contenido en sus variables y está determinado por sus métodos. 13
Clase: Todo en Java forma parte de una Clase, las acciones de los programas se colocan dentro del bloque de una clase o un Objeto, el cual es una instancia de una clase y todos los métodos se definen dentro del bloque de la clase. Método: Son funciones que pueden ser llamadas dentro de la clase o por otras clases. Consta de dos partes, una declaración y un cuerpo. Si no retorna ningún valor se declara de tipo Void, pero si retorna algún valor debe declararse de ese tipo de valor y para devolver ese valor se utiliza la palabra clave return(); Subclase: Cuando se pueden crear nuevas clases por herencia de clases ya existentes, las nuevas clases se llaman subclases, mientras que las clases de donde hereda se llama superclases. Cualquier objeto de la subclase contiene todas las variables y todos los métodos de la superclase y sus antecesores. Constructor: Es un método en especifico que siempre tiene el mismo nombre que la clase y se utiliza para construir objetos de esa clase. No tiene tipo de dato específico de retorno, ni siquiera void, esto es, porque un constructor de clase devuelve a su misma clase. Su función principal es inicializar el nuevo objeto que se instancia de la clase. Tipos de Clases Public: son accesibles desde otras clases, ya sea directamente o por herencia, para acceder a ellas desde otros paquetes, primero se tienen que importar. Abstract: son aquellas que cuentan con un método abstracto, las cuales no se instancian, sino que se utiliza como clase base para la herencia. Final: Cuando se usan herencias, esta clase se utiliza para definir donde termina la cadena de herencias. Synchronizable: especifica que todos los métodos definidos en la clase son sincronizados, es decir, que no se puede acceder al mismo tiempo a ellos desde distintas tareas. Uso de Comentarios En java existen tres tipos de comentarios // comentarios para una sola línea /* Texto */ comentarios de una o más líneas 14
/** Texto */ comentario de documentación para una o más líneas, usado también para generar automáticamente la documentación del programa con el comando javadoc Palabras Reservadas! Cabe hacer notar que aunque las palabras const y goto están reservadas, no se utilizan. Adicionalmente, Java emplea los nombres (los cuales tampoco pueden utilizarse como propios): true, false y null Espacios en blanco En Java, un espacio entre dos palabras, un tabulador o un carácter de nueva línea son considerados un espacio en blanco. Los espacios en blanco son obligatorios únicamente para delimitar elementos del código que no están separados de antemano por algún operador o separador válido. Así, técnicamente hablando (aunque no es lo más recomendable) podríamos tener todo un código escrito en una sola línea o dividido en centenares de ellas. 15
!! if (i > 5) System.out.println( Y es mayor que 5 ); Es exactamente lo mismo que: if(i>5)system.out.println( Y es mayor que 5 ); Y que: if( i> 5) System. out.println ( Y es mayor que 5 ) ; Es inválido sin embargo dividir identificadores, palabras reservadas o cadenas literales con caracteres de nueva línea; lo siguiente por ejemplo causaría un error de compilación: System.out.println( Y es mayor que 5 ); Para separar una cadena literal en dos líneas, coloque una diagonal invertida ( \ ) antes del carácter de nueva línea de la siguiente forma: System.out.println( Y es mayor\ que 5 ); Practica #1: Primer aplicación en Java 16
Identificadores Los identificadores nombran variables, funciones, clases, y objetos; cualquier cosa que queramos identificar o usar. Se caracterizan por comenzar con una letra, guión bajo (_) o un símbolo de peso ($), de ahí los siguientes caracteres pueden ser letras o dígitos. Se distinguen mayúsculas y minúsculas y no hay longitud máxima. Ejemplo: tipo identificador [= valor], [identificador [= valor]]; int variable; char nombre, apellido_paterno; float $cantidad; Tipos de Valores En Java se utilizan cinco tipos de elementos: Enteros, almacenan datos numéricos que no contienen punto decimal: byte (8bits), short (16 bits), int 32( bits), long (64 bits). Reales o punto flotante, almacenan datos numéricos que contienen punto decimal: float (32 bits), doublé (64 bits). Booleanos o lógicos: True, False. Caracteres: char Cadenas: String Para almacenar más de un carácter se usan las variables de tipo String. Se recomienda (cuando la longitud del valor lo permita) utilizar el tipo double para números reales o de punto flotante y el tipo int para los enteros. Separadores Los separadores definen la forma y función del código, los admitidos en Java son: ( ) Paréntesis: Para contener listas de parámetros, llamada a métodos, definir precedencia de expresiones, contener expresiones para el control de flujo. { Llaves: Para contener los valores de matrices inicializadas automáticamente, definir un bloque de código, clases, métodos y ámbitos locales. [ ] Corchetes: Para declarar tipos matriz y cuando se hace referencia a valores de una matriz. ; Punto y coma: Separa sentencias. 17
, Coma: Separa identificadores consecutivos en la declaración de variables, para encadenar sentencias dentro de un for.. Punto: Para separar nombres de paquetes, subpaquetes, clases, además de separar una variable o método de una variable de referencia. Operadores Operadores Aritméticos + Suma (también utilizado para concatenar cadenas) - Resta * Multiplicación / División % Modulo (obtiene el residuo de una división) Operadores Unarios + Valor Positivo - Valor Negativo ++ Suma 1 al operando -- Resta 1 al operando Operadores Relacionales y Condicionales > El operando izquierdo es mayor que el derecho >= El operando izquierdo es mayor o igual que el derecho < El operando izquierdo es menor que el derecho <= El operando izquierdo es menor o igual que el derecho == El operando izquierdo es igual que el derecho!= El operando izquierdo es distinto que el derecho && Ambas expresiones son verdaderas, también conocido como AND Alguna de las expresiones es verdadera, también conocido como OR! La expresión de la derecha es false 18
Operadores a nivel de Bits Operadores de Asignación Son operadores compuestos de otros operadores para realizar la operación deseada y luego asignar el valor obtenido al operando situado a la izquierda del operador de asignación, de este modo se pueden hacer dos operaciones con un solo operador. += -= *= /= %= &= = ^= Operador Ternario if - then - else La forma general de este operador es la siguiente: Expresión? sentencia1 : sentencia2 19
En donde Expresión puede ser cualquiera que nos de cómo resultado un valor booleano, en caso de ser verdadero ejecuta la sentencia1, y en caso de ser falso ejecutará la sentencia2. class EjemploTernario { public static void main( String args[] ) { int a = 28; int b = 4; int c = 45; int d = 0; int e = (b == 0)? 0 : (a / b); int f = (d == 0)? 0 : (c / d); System.out.println( "a = " + a ); System.out.println( "b = " + b ); System.out.println( "c = " + c ); System.out.println( "d = " + d ); System.out.println(); System.out.println( "a / b = " + e ); System.out.println( "c / d = " + f ); Operadores Constantes Java permite el uso de expresiones constantes, las cuales sirven para declarar datos desde un inicio que son constantes y que no van a variar, la forma de hacerlo es utilizando la palabra final antes de declarar una variable tal como se muestra: final float PI = 3.1415926 Manejo de Arreglos En java se pueden declarar arreglos de cualquier tipo e incluso arreglos de arreglos. Para declarar un arreglo se debe escribir la siguiente sintaxis: 20
TipoElemento[] = nombredelarreglo = new TipoElemento[tamañoArreglo] char s[]; int Arreglo[] = new int[50]; int Tabla[][] = new int[4][5]; Crear un arreglo ya con variables String nombres [] = { Juan, Pedro, Hugo, Luis ; Lo que es equivalente a: String nombres[]; nombres = new String[4]; nombres[0] = new String ( Juan ); nombres[1] = new String ( Pedro ); nombres[2] = new String ( Hugo ); nombres[4] = new String ( Luis );! No se pueden crear arreglos estáticos en tiempo de compilación: int lista[50]; //Generará un error en tiempo de compilación Tampoco se puede rellenar un arreglo sin declarar el tamaño con el operador new : int lista[]; for (int i=o; i<9; i++) lista[i] = i; Todos los arreglos en Java cuentan con el atributo length, el cual se utiliza para conocer la longitud del arreglo. int a[][] = new int[10][3]; a.length; //10 a[0].length; //3 Practica #2: Uso de Variables y Arreglos 21
Tarea 2: Responder a las preguntas y realizar los programas solicitados. 1. En línea de comandos, que comando hace posible cambiarnos de carpeta? 2. En línea de comandos, que comando hace posible ver los archivos y directorios que se encuentran en la carpeta en donde nos ubicamos? 3. Cómo se compila un programa en Java? 4. Cómo se ejecuta un programa en Java? 5. Crear un programa que muestre en pantalla las preguntas anteriores con sus respectivas respuestas 6. Crear un programa que guarde con un arreglo que imprima 10 números. 7. Crear un programa que imprima en pantalla 15 comandos reservados de Java 8. Crear un programa en el cual realicen las operaciones matemáticas de Suma, Resta, Multiplicación y División. 9. Crea un programa en donde manejes el operador ternario Uso de Clases Declaración de una clase Es recomendable crear un archivo de texto en donde declararemos una clase por cada objeto identificado en nuestro problema, aunque es posible declarar varios objetos dentro de un mismo archivo de texto. [Tipo Clase] class nombreclase{ Si declaramos más clases en el mismo documento en donde se encuentra nuestra clase principal, la sintaxis es la siguiente: class nombreclase{ ; En donde: [Tipo Clase] determinan la accesibilidad de otras clases a la clase que se está declarando, así como el comportamiento de su herencia. Todos son opcionales y por el momento se empleará public. La palabra reservada class es obligatoria y le dice al compilador que el bloque de código siguiente es una declaración de clase. 22
nombreclase será el nombre de la clase según las reglas vistas con anterioridad. Como se mencionó ya, el nombre de la clase debe coincidir exactamente con el nombre del archivo.java que la contiene. Las llaves de apertura y cierre ( { ) delimitan el cuerpo de nuestra definición de clase. Todas las variables y métodos de la clase deberán ir encerrados en este bloque. Declaración e inicialización de los atributos de una clase Las variables de clase, conocidas formalmente como atributos, se colocan después de la llave de apertura de la clase. Como cualquier tipo de variable, los atributos se utilizan para almacenar y recuperar datos en nuestros programas. Los atributos deben colocarse de manera obligatoria afuera de cualquier método. También se les conoce como variables miembro o variables de instancia dado que cuando un objeto es instanciado, estas variables se encargarán de contener los datos específicos de cada objeto creado (en otras palabras, habrá una copia de ellas por objeto). Aunque inicialmente todas las variables miembro de un objeto contendrán el mismo valor, esto podrá cambiar después. La declaración e inicialización de los atributos de una clase tiene la siguiente sintaxis: [modificadores] tipo variable [= valor]; En donde: [modificadores] representan diversas palabras reservadas que definen la forma en que las variables de la clase son accedidos. Todos son opcionales y por ahora se empleará el modificador public. tipo representa el tipo de dato primitivo que la variable contendrá. Así, algunas variables contendrán números enteros, reales, caracteres o valores booleanos. variable será el nombre que se le asignará a la variable según las reglas vistas con anterioridad. valor será el valor que se desea asignar a la variable y es opcional. public int shirtid = 0; public char colorcode = G ; public float ordertotal; 23
Es posible de hecho, declarar simultáneamente (e incluso inicializar) varios atributos del mismo tipo; para ello se emplea el separador coma con la siguiente sintaxis: [modificadores] tipo identificador[=valor][,identificador2[=valor] ]; public String Nombre, Apellido, Direccion; public int contador=0, total=1; Declaración de los métodos de una clase Los métodos siguen a los atributos de la clase; su sintaxis es la siguiente: [modificadores] tipoderetorno identificador([argumentos]){ bloque_de_instrucciones En donde: [modificadores] representan diversas palabras reservadas que definen la forma en que los métodos son accedidos. Todos son opcionales y por el momento se empleará public. tipoderetorno indica el tipo de valor que el método regresa (en caso de haberlo). Los valores retornados por un método pueden ser empleados por el método que los invoca y podrá ser a lo mucho uno. Si el método no retorna nada, la palabra clave void deberá usarse como tipo de retorno. identificador será el nombre del método según las reglas vistas con anterioridad. [argumentos] representa la lista de variables cuyos valores son pasados al método para que éste trabaje y son opcionales. Los paréntesis de apertura ( y cierre ) son obligatorios aún cuando el método no requiera ningún argumento. bloque_de_instrucciones será la lista de sentencias que el método ejecuta. Una gran variedad de tareas pueden realizarse en el bloque de código o cuerpo de un método. Así como en otros lenguajes de programación, podrán crearse tantos bloques de instrucciones internos como se desee o convenga. Las llaves de apertura y cierre ( { ) delimitan el cuerpo de nuestro método. 24
! public void mensaje(){ String Mensaje = Hola a todos! ; imprimemensaje(mensaje); //Fin del método mensaje public void imprimemensaje(string Mensaje){ System.out.println(Mensaje); // Fin del método imprimemensaje Declaración, instanciamiento e inicialización de objetos Normalmente todo programa en Java deberá emplear cuando menos un objeto. Para usar objetos debemos: 1. Definir la clase del objeto en un archivo fuente en donde se detallen sus atributos y métodos. 2. Definir la clase principal que usará el o los objetos creados. 3. Declarar, instanciar e inicializar los objetos en la clase principal. 4. Invocar sus métodos de las instancias creadas. Tomemos por ejemplo el siguiente código Java en donde se define a una clase de objeto llamada Message: public class Message{ public void mensaje(){ String Mensaje = Hola a todos! ; imprimemensaje(mensaje); //Fin del método mensaje public void imprimemensaje(string Mensaje){ System.out.println(Mensaje); // Fin del método imprimemensaje Como podemos notar, esta clase no tiene atributo alguno y únicamente cuenta con dos método llamados mensaje() e imprimemensaje(), los cuales no retornan ningún valor, pero imprimemensaje(string Mensaje) si recibe un valor. 25
Dado que esta clase no contiene un método main(), será imposible ejecutarla, únicamente podremos compilarla. Para usarla, deberemos crear una clase principal o de prueba que llamaremos MessageTest en donde crearemos una instancia del objeto de clase Message e invocaremos su único método: public class MessageTest{ public static void main(string args[]){ Message mymessage = new Message(); mymessage.printmessage(); En el código anterior notamos una sintaxis nueva en la tercera línea; ésta es la declaración, instanciamiento e inicialización de un objeto de clase Message. La sintaxis genérica es la siguiente: nombredeclase identificador = new nombredeclase(); En donde: nombredeclase representa el nombre de la clase de objeto a instanciar. identificador será el nombre que se le asignará a la instancia (también llamada referencia de objeto). new será la palabra clave encargada de instanciar un objeto empleando como plantilla a la clase especificada por nombredeclase. Lo anterior puede realizarse también en dos líneas: nombredeclase identificador; identificador = new nombredeclase(); Para el caso anterior tendríamos: Message mymessage; mymessage = new Message(); Por último, analicemos la cuarta línea; aquí invocamos el método del objeto empleando una sintaxis genérica: 26
identificadordeobjeto.identificadordemétodo(); Dado que la sintaxis completa que se emplea para invocar un método varía considerablemente según la situación, se verá con detalle en un apartado más adelante. Java no permite el uso de apuntadores por parte del programador, lo cual podría verse como una desventaja aunque en realidad es todo lo contrario, gracias a que no puede haber manipulación de memoria es imposible invadir entornos ajenos al de nuestras aplicaciones y por lo tanto la seguridad de nuestro sistema estará siempre garantizada. Ejemplo del Elevador: Las principales funciones de un elevador son: Subir Bajar Abrir Puerta Cerrar Puerta Por lo que estas son métodos forman parte de la clase funciones del elevador, quedando en código así: //Ejemplo del Elevador // public class Elevador{ public static void main(string args[]) { //Creamos la instancia a la clase FuncionesElevador FuncionesElevador Funcion = new FuncionesElevador(); //Mandamos a llamar a los métodos de la clase FuncionesElevador Funcion.abrir(); Funcion.cerrar(); Funcion.subir(); Funcion.abrir(); Funcion.cerrar(); Funcion.bajar(); Funcion.abrir(); 27
class FuncionesElevador{ public void subir(){ System.out.println("Elevador subiendo"); public void bajar(){ System.out.println("Elevador bajando"); public void abrir(){ System.out.println("Abriendo Puerta"); public void cerrar(){ System.out.println("Cerrando Puerta"); ; Practica #3: Uso de Clases y Métodos Tarea 3: Ejercicio básico en Java e Investigación. 1.- Crear un programa que calcule el año en que nació una persona con proporcionar en una variable la edad. 2.- Investigar sobre las sentencias de salto (if/else y switch), como se usan y cuando se usan. 28
Control de Flujo If / Else En el ciclo if el código se ejecutará siempre y cuando la expresión_booleana sea evaluada como verdadera, en caso de que sea evaluada como falsa, se podrá incluir un else. Cuando se trate de un solo enunciado, se podrá hacer caso omiso de las llaves que delimitan al bloque. Además, se podrá hacer el uso de anidaciones, esto quiere decir que se puede poner un if, dentro del código de un if, tal como se muestra: if (x == y) System.out.println("x es igual a y"); else if (x > y) System.out.println("x es mayor que y"); else System.out.println("x es menor que y"); 29
//Ejemplo de Menu public class Principal{ public static void main(string args[]) { Menu menup = new Menu(); menup.muestramenu(); menup.elijeopcion(4); class Menu{ public void muestramenu(){ System.out.println("Menu de Catalogo de Ropa"); System.out.println("1.- Agregar Valor"); System.out.println("2.- Borrar Valor"); System.out.println("3.- Mostrar Valores"); System.out.println("4.- Salir"); public void elijeopcion(int opcion){ switch(opcion){ case 1: System.out.println("Opcion elegida 1"); break; case 2: System.out.println("Opcion elegida 2"); break; case 3: System.out.println("Opcion elegida 3"); break; case 4: System.out.println("Opcion elegida 4"); break; default: System.out.println("Opcion no valida"); break; ; 30
Switch Permite que el programa ejecute diferentes bloques de instrucciones basado en una expresión que puede tener más de dos valores. Su sintaxis es la siguiente: switch (variable){ case Valor_1: bloque_1; break; case Valor _2: bloque_2; break;... case Valor _n: bloque_n; break; [default: bloque_default;] En donde la variable podrá ser de cualquier tipo y se compara contra cada case: En caso de encontrar igualdad, la ejecución es transferida al bloque de enunciados que se encuentra a continuación del caso correspondiente. De no encontrar una igualdad, se ejecuta la opción default. Si no hay igualdad ni sentencia default, la ejecución pasa al primer enunciado después de la llave de cierre del switch. El case podrá estar constituido por una constante entera o por valores literales válidos, pero nunca variables o llamados a métodos. En caso de buscar coincidencia con caracteres, deberán estar encerrados en comillas simples. Es de suma importancia el agregar un enunciado break después del último enunciado de cada bloque, ya que de lo contrario todos los enunciados posteriores pertenecientes a los bloques restantes, se ejecutarán también. Bucle For Este bucle es una construcción que ejecuta un bloque de uno o más enunciados una determinada cantidad de veces. En Java, tiene la siguiente estructura: for(inicial; expresión_booleana; incremento){ bloque; 31
! En donde: inicial será por lo general una expresión de asignación que ponga una variable a un valor determinado de inicio y dicha variable será típicamente la que controle el ciclo. expresión_booleana será la expresión a evaluar; el ciclo se ejecutará mientras sea verdadera y terminará cuando sea falsa. incremento será la expresión que determine el incremento o decremento de la variable controladora. bloque será el o los enunciados a realizar en el ciclo. for (int count = 1; count <= 20; count++) System.out.println(count); La flexibilidad del ciclo for permite que la variable controladora no necesariamente debe ser inicializada dentro del ciclo, además, el incremento o decremento puede ser hecho en cualquier otra parte del ciclo: int count = 1; for ( ; count < 1000; ) System.out.println(count++); Al igual que una instrucción condicional, un ciclo for puede ser ejecutado dentro de otro, logrando así una construcción más compleja y efectiva. A partir de la versión J2SE 5, el lenguaje Java incorpora otra forma de utilización del bucle for en la cual no es necesario indicar el índice para recuperar un elemento, haciendo más claro el código. for ( parámetro : expresión ) sentencias Esta forma se utiliza principalmente para los arreglos, donde expresión debe ser un array o una instancia de la interfaz Iterable, que permite el uso de esta nueva forma del bucle for. Por ejemplo, si se quieren recuperar los valores de un arreglo, se puede hacer de la siguiente forma clásica: 32
! int impares [] = {1,3,5,7,9,11,13; for (int i =0; i<7; i++) System.out.println( Numero impar: + impares[i]);! Pero al utilizar la nueva forma introducida por la versión J2SE 5, se puede escribir el mismo código de la siguiente forma: int impares [] = {1,3,5,7,9,11,13; for (int num : impares) System.out.println( Numero impar: + num); public class EjemploFor2{ public static void main (String args[]){ Arreglo miarreglo = new Arreglo(); miarreglo.llenaarreglo(); miarreglo.imprimearreglo(); class Arreglo{ int arreglo[] = new int[10]; public void llenaarreglo(){ for(int x = 0; x<10; x++) arreglo[x] = x; public void imprimearreglo(){ for(int x : arreglo) System.out.println(arreglo[x]); ; Practica #4: Uso de control de flujo 33
Tarea 4: Ejercicio Elevador. 1.- Retomar el código fuente de Elevador, e implementar el uso de if/else el cual envíe instrucciones para abrir y cerrar puertas, esto es, si la puerta esta abierta, no puedes subir de piso, si la puerta esta cerrada puedes moverte entre pisos. Además de un switch para indicar a que piso se requiere ir, también el programa debe indicar si el elevador sube o baja. Guardar el archivo como Elevador2.java. Compilar el archivo mediante la línea de comandos, en caso que el compilador marque un error, corregir el código fuente, y compilar nuevamente. Si no hay error en el código fuente, ejecutar el programa. 2. Crear un programa llamado Ejemplo_if.java, en el cual elaboren utilizando clases un método que compare si un número almacenado en una variable es mayor que otro número almacenado en una segunda variable (los números los eligen ustedes aleatoriamente desde el block de notas), si el número es mayor imprimir en pantalla El número X es mayor que el número Y, en caso contrario imprimir El número Y es mayor que el número X. 3. Crear un programa llamado Ejemplo_swich.java, en el cual inicializamos en una variable X con un número del 1 al 10, y al entrar al switch, este debe elegir la opción correcta e imprimir en pantalla el número en forma de texto por ejemplo si X=2, el sistema debe imprimir en pantalla El número ingresado es Dos, en caso que X sea diferente del rango especificado que imprima Número invalido. Bucle While Es la sentencia más básica de Java, se ejecuta repetidamente una vez tras otra mientras una expresión booleana sea verdadera. Se utiliza para crear una condición de entrada, la cual controla el bucle y se comprueba antes de ejecutar cualquiera de las sentencias que se encuentran situadas en el interior del bucle, de tal modo que si la comprobación desde un inicio es false, el código dentro de la sentencia while no se ejecutará. while (expresión booleana){ sentencias; [iteración] 34
! Bucle Do - While Es utilizado cuando se desea que un ciclo while se ejecute al menos una vez, incluso si la expresión booleana es falsa desde la primera vez, esto quiere decir que se utiliza cuando se desea evaluar la expresión de terminación al final del bucle en vez de al principio como se hace en el bucle while. do{ sentencias; [iteración] while (expresión booleana) Control general de flujo break: Puede utilizarse en una sentencia switch o en un bucle, cuando se encuentra en una sentencia switch, hace que el control del flujo del programa pase a la siguiente sentencia que se encuentra fuera del entorno del switch, pero si se encuentra en un bucle, hace que el flujo de ejecución del programa deje el ámbito del bucle y pase a la siguiente sentencia. continue: no se puede utilizar en una sentencia switch, sino solamente en bucles, lo que hace es que la iteración en que se encuentra finaliza y se inicia la siguiente. Uno: for(){ Dos: for(){ continue; continue uno; break uno; Excepciones Java implementa excepciones para facilitar la construcción de código robusto. Cuanto ocurre un error en un programa, el código que encuentra el error lanza una excepción, que se puede capturar y recuperarse de ella. Java provee muchas excepciones predefinidas. 35
! try{ sentencias; catch(exception) { Sentencias; //Ejemplo de try- catch que introduce un retardo class trycatch{ public static void main(string[] args) { try{ System.out.print("Esperando"); for(int x=0; x<3; x++){ Thread.currentThread().sleep(1000); System.out.print("."); catch (Exception e){ System.out.println(e); Lectura Estándar La lectura estándar, es utilizada para capturar texto desde la línea de comandos en Java, esto nos sirve para ir almacenando datos en variables y poder ir interactuando mas con los programas realizados en Java. Existen dos para capturar texto desde la línea de comandos, la primera de ellas es mediante la clase IO y la segunda mediante la clase Scanner. En el caso de la primera opción, se debe importar la librería de java.io, en la cual se encuentran los métodos necesarios para que pueda funcionar nuestro programa. La sintaxis básica para la lectura estándar es la siguiente: 36
import java.io.*; public class Lectura{ public static void main(string[] args) throws IOException { String cadena; BufferedReader stdin = new BufferedReader (new InputStreamReader(System.in)); System.out.print("Ingresa un texto: "); cadena = stdin.readline(); System.out.println("Has escrito: " + cadena);! En donde: import java.io.* es la clase a importar para que funcionen los métodos a utilizar. throws IOException permite atrapar todas aquellas excepciones que tengamos en el programa. BufferedReader stdin = new BufferedReader (new InputStreamReader (System.in)), se declara una variable que pueda capturar texto de la línea de comandos. stdin.readline() este comando sirve para leer el texto de la línea de comandos y poder guardarlo en una variable de tipo String Para la segunda opción de captura de texto desde la línea de comandos, se puede utilizar la clase Scanner, la cual facilita la tarea de leer y analizar cadenas y tipos básicos de datos en las aplicaciones, incorporando para ello el uso de expresiones regulares. Un ejemplo básico donde se utiliza está clase es el siguiente código. 37
import java.util.scanner; class scanner{ public static void main(string[] args) { String nombre = ""; int edad = 0; Scanner s = new Scanner(System.in); System.out.print("Introduzce tu nombre: "); try{ nombre = s.nextline(); catch (Exception e){ System.out.println(e); System.out.print("Introduzce tu edad: "); try{ edad = s.nextint(); catch (Exception e){ System.out.println(e); System.out.println("Tu nombre es " + nombre + " y tienes " + edad + " anios" ); En donde: import java.util.scanner es la clase a importar para que funcionen los métodos a utilizar. Scanner s = new Scanner(System.in) declara una variable que pueda capturar texto de la línea de comandos. S.next() Lee una cadena de caracteres de la línea de comandos, pero al encontrar un espacio termina la cadena. s.nextline() Lee una cadena de caracteres de la línea de comandos, toma en cuenta los espacios. S.nextInt() Lee números enteros de la línea de comandos. S.nextDouble() Lee números de punto flotante de la línea de comandos. Practica #5: Uso de control de flujo, Excepciones y Lectura Estándar 38
Tarea 5: Ejercicio Catalogo. 1.- Retomar el código fuente de Catalogo, y utilizar la línea estándar para inicializar los valores a las variables de las clases creadas de Pantalón, Playera, entre otras. Guardar el archivo como Catalogo3.java. Compilar el archivo mediante la línea de comandos, en caso que el compilador marque un error, corregir el código fuente, y compilar nuevamente. Si no hay error en el código fuente, ejecutar el programa 2. Crear un programa llamado Tarea5, el cual deberá mostrar un menú en pantalla (con al menos 5 opciones) y desde la línea de comandos el usuario podrá elegir la opción deseada. Compilar el archivo y ejecutarlo Practica #6: Repaso de los temas vistos Tarea 6: Manejo de Menus. Crear un programa llamado Tarea6. el cual deberá mostrar un menú en pantalla (con al menos 5 opciones) y desde la línea de comandos el usuario podrá elegir la opción deseada. Guardar el archivo en la carpeta de Practica 6. Compilar el archivo y ejecutarlo. Aplicar Examen Parcial 39
Java Avanzado En los temas anteriores, se vio la estructura de Java, como funciona, así como los comandos básicos en donde se explicó como se utilizan los arreglos, para este capítulo se explicará mas a detalle el uso de arreglos unidimensionales y bidimensionales (también llamados matrices). Matrices de datos Una matriz en Java es muy similar a un arreglo, con la diferencia que presenta dos dimensiones. Para poder declararla se utiliza la siguiente sintaxis: tipo nombrematriz [x][y] En donde: tipo, es tipo de elemento a utilizar (int, string, double) nombrematriz, es el nombre que le asignamos a la matriz [x] [y], es en donde asignamos el tamaño a la matriz. public class EjemploMatriz{ public static void main (String Args[]){ int matriz[][] = new int [5][4];//declara la matriz int x, y, contador = 1; for(x=0;x<5;x++){ //for para las filas for(y=0; y<4; y++) //for para las columnas matriz[x][y] = contador++; for(x=0;x<5;x++){ System.out.println(" "); for(y=0; y<4; y++) System.out.print(matriz[x][y] + "\t"); Hay que tener en cuenta que en una matriz se basa en filas y columnas para esto el primer valor de la matriz referencia al número de filas y el segundo valor al número de columnas, el siguiente esquema muestra cómo serían los valores en una matriz de tamaño [ 3 ] [ 4 ]. 40