Tema 3. Tipos de datos simples

Tema 3. Tipos de datos simples Contenido del tema: Concepto de tipo. Tipos simples. Operadores. Expresiones. Semántica. Tipos y expresiones en lenguaje C++ Francisco J. Veredas Dpto. Lenguajes y Ciencias de la Computación 1 Concepto de tipo Qué es un dato? Valor Constante: no cambia durante la ejecución del programa. Variable: cambia durante la ejecución de un programa. Identificador: el dato tiene un nombre. Normas de estilo para diferenciar entre identificadores de constantes y de variable. Tipo Dominio: valores que puede tomar el dato. Operaciones permitidas. Cardinalidad (#): número de valores distintos. 2 1

Ejemplos de datos en un algoritmo Zonas de declaraciones de datos (constantes y variables) Tipo CONST N MAX_VALOR = 100 VAR N suma = 0 Valor Dominio: valores naturales Identificador Operadores: + - * DIV MOD 3 Operadores básicos Los operadores permiten manipular datos. Operadores básicos: conjunto mínimo. Construcción de nuevos operadores: busca optimizar la eficiencia. Operadores generales: Asignación (=): el valor de un dato se copia en otro dato. Es un operador universal para todos los tipos de datos, simples o compuestos. Comparación de igualdad (==): verifica si dos datos tienen el mismo valor. Se emplea en expresiones lógicas (devuelve VERDADERO o FALSO). No es un operador universal: no está definida para tipos compuestos. 4 2

Uso de operadores y tipos En nuestro pseudolenguaje, los operadores se aplican sobre datos con el mismo tipo. Algunos lenguajes de programación son más estrictos que otros respecto al tipado de datos: C/C++: flexible MODULA-2: estricto ADA: muy estricto 5 Clasificación de los tipos de datos Tipos simples o no estructurados No están compuestos por otros tipos. Contienen un solo valor. Son atómicos: indivisibles. Se dividen en: Predefinidos: propios del lenguaje empleado. Definidos por el usuario (programador). Tipos compuestos o estructurados: Se componen de otros tipos (simples o compuestos). 6 3

Tipos simples predefinidos Son la base de la programación. Dependen del lenguaje empleado. Pueden usarse sin necesidad de definirlos. En nuestro pseudolenguaje: N: números naturales Z: números enteros R: números reales B: booleanos C: caracteres 7 Propiedades de los tipos predefinidos Atómicos. Ordenados: admiten operadores relacionales: ==, >, <, >=, <=,!= Tipos escalares Sucesor, predecesor únicos (excepto R): Orden: Predecesor: Sucesor: Tipos ordinales ORD: T {0,..., #Τ 1} PRED: Τ Τ SUC: Τ Τ 8 4

Operadores para tipos predefinidos Naturales (N): +, -, *, DIV, MOD Enteros (Z): +, -, *, DIV, MOD, ABS Reales (R): +, -, *, /, SQRT, POW, etc. Lógicos (B): Valores: VERDADERO, FALSO Operadores: Y, O, NO Caracteres (C): ORD, CHR 9 Tipo natural (N) y tipo entero (Z) Dominio: conjunto N y conjunto Z Operadores específicos: + - (binario) * DIV MOD (unario). Funciones predefinidas específicas: ABS(expresión), POW (base, exponente), etc. Literales: 34, -999, 0, etc. Entrada/salida formateada: Leer(), Escribir(). Representación física: N: binario puro Z: signo-magnitud, complemento-1, complemento-2. Conversión interna entre caracteres y su representación física. 10 5

Tipo real (R) Dominio: conjunto R Operadores específicos: + - (binario) * / - (unario). Funciones predefinidas específicas: SQRT(expresión), POW (base, exponente), etc. Literales: 10, -12.25,.36, 3.9E-56 Entrada/salida formateada: Leer(), Escribir(). Distintas representaciones físicas: coma fija (precisión limitada), coma flotante (prec. variable). 11 Tipo carácter (C) Dominio: conjunto de caracteres gráficos y de control del sistema. Operadores: ninguno específico. Funciones predefinidas específicas: CHR(), CAP(). Literales: a, A, 0, &, \n, \0, \\, \, \. Entrada/salida: Leer(), Escribir(). No hay conversión Representación física: códigos E/S estándar. 12 6

Tipo lógico o booleano (B) Dominio: VERDADERO y FALSO. Operadores lógicos: Y O NO. a b a Y b a O b NO a F F F F V F V F V V V F F V F V V V V F Literales: VERDADERO y FALSO. Entrada salida: no permitida. NO b V F V F 13 Tipos predefinidos en C++ Enteros (int, long, short): +, -, *, /, % Naturales (unsigned int, unsigned short, unsigned long): +, -, *, /, % Reales (float, double): +, -, *, /, sqrt,... Lógicos (bool): Caracteres (char) Precisión doble Valores: true, false Operadores: &&,,! 14 7

Definición de tipos en C++. Ejemplo // Programa ejemplo de definición // de los tipos de las variables en C++ #include <iostream> using namespace std; int main () { int res1, res2; float dato; cout << Dame un valor entero ; cin >> res1; res2 = res1; // res2 contiene el mismo valor que res1 cout << Dame un valor real; cin >> dato; cout << Fin programa definicion de tipos ; } return 0; 15 Tipos simples definidos por el usuario Los tipos enumerados: Permiten definir nuevos tipos simples, de cardinalidad (n) reducida, y valores fácilmente interpretables. Se declaran en la sección de TIPOS de un algoritmo. ENUM {Id 1, Id 2,..., Id n } IdTipoEnumerado Literales: identificadores: Id 1, Id 2,..., Id n Son tipos ordinales: ORD(), SUC() y PRED(). No tienen operadores específicos. Representación física: como N o como Z. La entrada/salida no está permitida. El tipo booleano puede verse como un enumerado con dos valores: ENUM {VERDADERO, FALSO} B 16 8

Los tipos simples mejoran la legibilidad...... aunque el dominio sea arbitrario... CONST N ROJO = 1 /***********************/ N VERDE = 2 /* Valores arbitrarios */ N AMARILLO = 3 /***********************/... y no haya manera de restringirlo y/o controlarlo. VAR N color, semaforo INICIO color = ROJO // Más legible semaforo = 9 // Nada lo impide 17 Los tipos enumerados... Mejoran la legibilidad y permiten restringir y controlar el dominio. TIPOS ENUM {rojo, amarillo, verde} TpColor VAR TpColor semaforo N posicion INICIO semaforo = amarillo posicion = ORD(rojo) // Asigna 1 semaforo = PRED(verde) // Asigna amarillo semaforo = SUC(verde) // Error semántico semaforo = naranja // Valor no permitido semaforo = 1 // Error semántico 18 9

Tipos enumerados en C++ /*Como definir tipos enumerados y variables de dicho tipo.*/ enum TpColor {rojo, azul,verde}; int main() { TpColor c1,c2; c1 = rojo; c2 = c1; //c1 y c2 con el mismo valor return 0; } 19 Tipos de datos compuestos Se componen de otros tipos (simples o compuestos a su vez). Componentes homogéneos: arrays. Componentes heterogéneos: registros. No ordenados: no se les puede aplicar los operadores relacionales. La asignación entre datos del mismo tipo compuesto es siempre posible: copia completa del dato. 20 10

Expresiones aritméticas y lógicas Una expresión es una combinación de elementos que representan valores (operandos) y conectivas (aritméticas y/o lógicas) que representan operaciones (operadores). Ejemplos: s<=((d+4.0e-5)*32.1)/sqrt(valor) Y NO fin (angulo==45) O NO (33.56<POW(cifra, exp)) 21 Elementos léxicos de una expresión Operandos: Constantes literales. Constantes simbólicas. Variables. Llamadas a funciones. Operadores: Aritméticos. Relacionales. Lógicos. 22 11

Elementos sintácticos de una expresión Notación infija para los operadores binarios a * b suma >= 20.5 Notación prefija para los operadores unarios - x NO a Posibilidad de uso y anidamiento de paréntesis. (dato + 5) * 32 ((valor + 0.6 * (2.6 dato)) * 1E6 + 99.9) 23 Elementos semánticos de una expresión Todos los elementos son de un determinado tipo. Todos los operadores y funciones devuelven un determinado tipo. tipo argumento 1 tipo argumento 2... Operador o función tipo del resultado 24 12

Tipos de los operadores Sobrecarga de operadores N Z N Z + - * DIV MOD N Z R R + - * / R B B Y O B B NO B tipo simple tipo simple < > <= >=!= == B 25 Tipos de las funciones predefinidas N Z ABS N Z R SQRT R Z Z POW Z R Z POW R N Z CHR C ordinal ORD N Z C CAP C ordinal ordinal SUC PRED ordinal 26 13

Compatibilidad de tipos Los operandos binarios deben ser compatibles entre sí y con los operadores. Regla de estilo, que los tipos de los operandos de una expresión DEBEN SER IDÉNTICOS. Ejemplo: VAR N a, b = 3; R c, d = 2.0; B e INICIO a = (2 * 5) DIV b c = 4E3 * POW(10.5, d) / 25.0 e = a > b Y c < d a = b / 2.0 // Error semántico e = a > a // Error semántico 27 Conversiones de tipo Permiten mezclar en la misma expresión datos de distinto tipo. Tipos de conversión: Explícita: TipoDestino(expresión) Son indicadas por el programador: 2 + Z(3.6 / 2) Regla de estilo: todas las conversiones de tipo en una expresión deben ser explícitas. Implícitas: especificadas por el lenguaje Ejemplo: 2 + 3.5 (convierte el segundo operando al tipo del primero, esto es, natural o entero) Regla de estilo: deben evitarse las conversiones implícitas. 28 14

Evaluación de una expresión Reglas de precedencia: Los paréntesis tienen la mayor precedencia: los más internos preceden a los más externos. Si no se utilizan paréntesis, el orden en que se realizan las operaciones es el siguiente: 1º Operador unario lógico y aritmético: NO y - 2º Operadores multiplicativos: *, /, DIV, y MOD 3º Operadores aditivos (binarios): + y 4º Operadores relacionales: <, >, <=, >=, ==,!= 5º Operador lógico de conjunción: Y 6º Operador lógico de disyunción: O Los operadores con la misma precedencia se evalúan de izquierda a derecha. Recomendación: en caso de duda, usar paréntesis 29 La sentencia de asignación (=) Es un operador universal: aplicable a cualquier tipo de datos, simples o compuestos. variable = expresión lvalue Memoria r-value valor A la izquierda de la expresión debe haber una variable (contenedor). Los tipos de la variable y la expresión deben ser idénticos. Dos posibles acciones: (1) inicializar una variable después de declararla y (2) modificar el valor (estado) que ya tenga. 30 15

Precisiones sobre la asignación Modo de ejecución: 1) Se calcula el resultado correspondiente a la expresión que aparece a la derecha. 2) Se almacena el valor calculado en la variable cuyo nombre aparece a la izquierda. A=5 A=A+1 El tipo de la expresión de la derecha (r-value) debe ser idéntico al de la variable (l-value).. Pueden hacerse conversiones explícitas de tipos entre tipos compatibles antes de realizar la asignación. Ejemplo: suma = 3.5 + R(num), si suma es real y num natural. 31 Ejemplos de asignación de literales Suponiendo las siguientes declaraciones de variables... VAR Z N R C Num1 Num2 Num3 Letra1, Letra2 son válidas: Num1 = -10; Num2 = 32; Num3 = 1.5E2; Letra1 = 1 ; Letra2 = Ñ ; no son válidas: Num2 = -20; Num3 = 10; Letra1 = 1; Letra2 = ab ; 32 16

Otros ejemplos de asignaciones semaforo = verde semaforo = PRED(verde) a = ORD( 8 )-ORD( 0 ) a = (b*4) DIV (a+b) e = VERDADERO e = a > 4 c1 = a ; c2 = CAP(c1) c2 = CHR(126) c = R(a)/R(b) // TSemaforo // TSemaforo // N // Z // B // B // C // C // R 33 Expresiones en C++ El tipo de la expresión/variable de la derecha debe ser compatible con el tipo de la variable, aunque se aconseja, como regla de estilo, que sean tipos idénticos. Sin embargo, existen conversiones implícitas, desaconsejadas. Por ejemplo, float x; int y; x = y; //El tipo de y se pasa a float Usaremos conversiones explícitas. Por ejemplo, x = float(y); 34 17

Ejemplos de asignaciones en C++ int main () { int unsigned int float char Num1; Num2, Num4=2; Num3; Letra1, Letra2; Num1 = -10; Num2 = (32+10)/Num4; Num3 = 1.5E2; Letra1 = 1 ; Letra2 = Ñ ; Num2 = -20; // No es correcta Num3 = 10; // Se aconseja mejor usar 10.0 Letra1 = 65; // No es correcta, aunque Letra2 = ab ; // No es correcta } return 0; 35 Bibliografía Joyanes, L. Fundamentos de Programación. Algoritmos y Estructuras de Datos. 3ª Edición, McGraw-Hill, 2003. Joyanes, L. Programación en C++: Algoritmos, Estructuras de Datos y Objetos. McGraw Hill. 2000. Deitel, P., Deitel, H. C++ Cómo Programar. Prentice Hall. 1999. Wirth, N. Algoritmos y Estructuras de Datos. Prentice-Hall, 1987. 36 18