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TEMA 1: Elementos de un programa informático. JAVA.
Profesor: Néstor Martínez Ballester
Índice 1.1 Programa y lenguajes de programación. 1.2 P.O.O. El lenguaje JAVA. 1.3 Estructura y bloques fundamentales de un programa. 1.4 Entornos integrados de desarrollo. 1.5 Entrada y salida elemental. 1.6 Tipos de datos simples. 1.7 Constantes y literales. 1.8 Variables. 1.9 Operadores y expresiones. 1.10 Conversiones de tipos (CAST). 1.11 Algunas funciones predefinidas. 1.12 Bloques de instrucciones. 1.13 Documentación JAVA. 1.14 Consideraciones.
1.1 Programa y lenguajes de programación. ¿Qué es un programa? Es una serie de órdenes o
instrucciones ordenadas con una finalidad concreta que realizan una función determinada.
¿Qué es un lenguaje de programación? Lenguaje: conjunto de símbolos y palabras (léxico) y conjunto
de reglas (sintaxis y semántica) que permiten agrupar los símbolos para formar las frases del lenguaje.
De programación: Sirve para especificar algoritmos sobre un ordenador. Un programa se escribe como una secuencia de frases del lenguaje.
Tipos: Lenguajes de bajo nivel.
Lenguajes de alto nivel.
1.1 Programa y lenguajes de programación. Lenguajes de Bajo Nivel:
Lenguaje muy cercano a la máquina.
Las instrucciones del lenguaje son las instrucciones del microprocesador del ordenador.
Difícil y costoso de programar.
Cada máquina tiene su propio lenguaje.
Tipos: Lenguaje Máquina: Único que entiende el ordenador, el binario.
Lenguaje Ensamblador: Códigos mnemotécnicos. Cada instrucción ensamblador equivale a una sola instrucción en lenguaje máquina.
Ejemplo: Ensamblador Código Máquina (Hex)
Mov ax, 003 B8 03 00
1.1 Programa y lenguajes de programación. Lenguajes de Alto Nivel:
Lenguaje próximos al lenguaje humano.
Mayor independencia de la máquina. Mismo programa en distintas máquinas.
Programación más fácil y menos errores.
Instrucciones más flexibles y potentes.
Ejemplos:
Java, C, C++, C#...
1.1 Programa y lenguajes de programación.
¿Qué es el código fuente? Es el que escribe el programador en un lenguaje de programación que luego lo compila a código máquina.
¿Qué es el compilar? Consiste en transformar el lenguaje inteligible por la máquina a lenguaje inteligible por el programador.
El código fuente está escrito en un lenguaje de programación y el compilador es un programa que se encarga de transformar el código fuente en código máquina.
Cada lenguaje tiene su propio compilador.
1.1 Programa y lenguajes de programación. JAVA genera un lenguaje máquina intermedio
interpretable por una máquina virtual instalada en el ordenador donde se va a ejecutar.
Una máquina virtual es una máquina ficticia que traduce las instrucciones máquina ficticias en instrucciones para la máquina real.
Compiladores: convierten lenguajes de alto nivel a código
máquina. Realizan primero la traducción completa, y si no hay errores se genera el código máquina.
Intérpretes: convierten de lenguajes de alto nivel a código máquina. Se traduce y ejecuta instrucción a instrucción.
1.2 P.O.O. El lenguaje JAVA. Modelo de programación más utilizado actualmente.
La clase es el elemento central de un programa OO. Determina el comportamiento y características propias de sus componentes.
Al caso particular de una clase se le denomina objeto.
Un programa se entiende como un conjunto de objetos que interactúan entre sí.
Principal ventaja POO -> facilita el reúso del código ya realizado.
1.2 P.O.O. El lenguaje JAVA. JAVA es un lenguaje OO. (año 1991).
JAVA es multiplataforma (independencia de la máquina donde se va a ejecutar).
JAVA hace uso de una Máquina Virtual Java (JVM).
Procedimiento necesario para la ejecución de un programa en JAVA:
JAVA es un compilador (compila a bytecode (código intermedio más abstracto que el código máquina), código JVM) y a la vez un intérprete (se encarga de ejecutar ese código intermedio en la máquina real).
1.2 P.O.O. El lenguaje JAVA. JDK(Java Development Kit): contiene aplicaciones de
consola y herramientas de compilación, documentación y depuración. Incluye el JRE (Java Runtime Enviroment) consta de los mínimos necesarios para ejecutar una aplicación JAVA (JVM y librerías de clases).
Herramientas del JDK:
java: es la máquina virtual de Java.
javac: es el compilador de Java.
javadoc: es el generador de documentación.
Ejemplo: java –version
Actividad: Busca información sobre el comando javadoc.
1.2 P.O.O. El lenguaje JAVA. IMPORTANTE: Una vez instalado el JDK, hay que
modificar los valores de dos variables de entorno:
Variable PATH. Apunta donde está situado el directorio bin del JDK.
Variable CLASSPATH. Apunta donde están situadas las clases del JDK. $ echo $CLASSPATH
/etc/enviroment y .bashrc y /usr/bin/java (donde está instalado JAVA).
1.3 Estructura elemental de un programa
El programa más sencillo en JAVA: un único bloque principal llamado main que contiene, entre llaves, la secuencia de instrucciones a realizar.
Ejemplo: class holamundo
{
public static void main (String args [])
{
System.out.println (“Hola a todos”);
}
}
1.3 Estructura elemental de un programa Particularidades del bloque principal main:
Es público (public).
Es estático (static).
No devuelve ningún valor (void).
Admite una serie de parámetros (String args []).
1.4 Entornos integrados de desarrollo. Entorno Integrado de Desarrollo (IDE) es una
herramienta con la cual poder desarrollar y probar proyectos en un lenguaje determinado.
Importante: para un uso correcto del IDE hay que configurar la ruta del JDK, las rutas de las bibliotecas y demás recursos, sino el IDE nunca podrá ejecutar ni compilar programas. $ sudo apt-get install sun-java7-jdk
Otra forma:
$ sudo aptitude install java7-jdk
1.4 Entornos integrados de desarrollo. Para empezar a programar en JAVA vamos a usar el IDE
Geany (muy liviano e intuitivo, e instalación sencilla). $ sudo apt-get install geany
Existen mas IDEs para trabajar con JAVA, y más potentes: Eclipse.
Desarrollado por primeramente por IBM, aunque actualmente es libre mantenido por la Fundación Eclipse (www.eclipse.org).
Puede ser usado para otros lenguajes de programación instalando unos plugins.
Para proyectos más serios.
NetBeans. Es libre.
Para proyectos más serios.
Cuestión: ¿Es necesario un IDE para compilar y ejecutar JAVA?
1.5 Entrada y salida elemental. Aunque en un tema posterior se estudiarán los detalles sobre
cómo se realiza la entrada de datos y la salida de resultados en Java, por el momento se efectuará utilizando una interfaz desarrollada por los profesores de la asignatura denominada nsIO.
Esta interfaz permite utilizar ficheros de texto para realizar la entrada y la salida de una manera muy sencilla, para ello define dos clases: La clase output que permite preparar un fichero para escritura, en
particular la pantalla (output), escribir valores numéricos, lógicos, caracteres y secuencias o cadenas de caracteres (write y writeln), y cerrar el fichero cuando ya no se vaya a escribir más (close).
La clase input que permite preparar un fichero para lectura, en particular desde el teclado (input), leer un carácter (read), un entero (readint), un real (readdouble), y otros valores numéricos, así como leer una palabra (readword), una línea (readline), cerrar un fichero cuando termina la lectura (close), y otras.
1.5 Entrada y salida elemental. Vamos a usar la clase Scanner que deriva del paquete java.util, la cual sirve
para recuperar datos del teclado. Se inicializa así: Scanner entrada = new Scanner(System.in); o Scanner entrada = new Scanner(String);
Los métodos más interesantes y que vamos a usar son: nextByte(): Lee un tipo de dato Byte y lo devuelve para ser almacenado en
alguna variable. nextDouble(): Lee un tipo de dato Double y lo devuelve para ser almacenado en
alguna variable. nextFloat(): Lee un tipo de dato Byte y lo devuelve para ser almacenado en
alguna variable. nextInt(): Lee un tipo de dato Int y lo devuelve para ser almacenado en alguna
variable. next(): Lee un tipo de dato String y lo devuelve para ser almacenado en alguna
variable. Sólo lee un token o palabra. Lee hasta que encuentra el delimitador espacio en blanco.
nextLine(): Lee un tipo de dato String y lo devuelve para ser almacenado en alguna variable. Lee una línea entera.
hasNext(): Devuelve true si hay elementos por leer en la entrada estándar. useDelimitier(): Por defecto considera cada palabra hasta que encuentra el
delimitador espacio en blanco. Con esta función podemos cambiar dicho delimitador por cualquier otro.
1.5 Entrada y salida elemental. Para poder utilizar la clase Scanner se pondrá al principio
del paquete esta instrucción especial: import java.util.*;
Ejemplos
1.5 Entrada y salida elemental. Para poder utilizarlo, el nsIO, se pondrá al principio del
paquete esta instrucción especial: import nsIO.*;
Ejemplos: import nsIO.*; class Hola { public static void main (String args[]) { output pantalla = new output(); pantalla.writeln ("Hola a todos"); pantalla.close();
} }
import nsIO.*; class Adivinanza { public static void main (String args[]) { output pantalla = new output(); input teclado = new input(); int resultado; pantalla.writeln ("Piensa un n¶umero..."); teclado.readln(); pantalla.writeln ("Multipl¶³calo por 5..."); teclado.readln(); pantalla.writeln ("S¶umale 6..."); teclado.readln(); pantalla.writeln ("Multipl¶³calo por 4..."); teclado.readln(); pantalla.writeln ("S¶umale 9..."); teclado.readln(); pantalla.writeln ("Multipl¶³calo por 5..."); teclado.readln(); pantalla.writeln ("Escribe el resultado..."); ... ... pantalla.close(); teclado.close(); } }
1.6 Variables y asignación. Variable: Es una zona de memoria donde se puede almacenar
información del tipo que desee el programador. Declaración de una variable: contiene el identificador de la variable
y el tipo al que pertenece. Tipo de datos Identificador válido ;
Tipo al que pertenece una variable: Define el conjunto de valores que puede adquirir dicha variable. Y las operaciones que se pueden realizar con ella.
Asignación: da valores a las variables o los reemplaza por otros. Identificador = Expresión
Una expresión está formada por operandos, que pueden ser constantes, variables o subexpresiones, y operadores, y tiene un tipo asignado. En una instrucción de asignación, los tipos de la variable y la expresión deben de ser compatibles. Ejemplos: int var1, var2; char ch1, ch2='u'; float f1=2.0; f2=3.0+f1;
1.6 Variables y asignación. Las variables miembros de una clase se inicializan por
defecto, mientras las variables locales no se inicializan por defecto. Las numéricas a 0, los caracteres a ‘\0’ y las referencias a objetos y cadenas a null.
En Java las variables no pueden declararse fuera de una clase.
class suma { static int n1=50; //variable miembro de la clase public static void main (String args[]){ int n2=30; //variables locales }
}
Visibilidad de las variables: por regla general, en Java, todas las variables que están dentro de un bloque (entre { y }) son visibles y existen dentro de dicho bloque.
1.7 Algunas cuestiones sintácticas Las palabras que se usan en un programa son identificadores y palabras
reservadas.
Identificadores: son nombres que el programador da a variables, métodos y clases. Debe comenzar por una letra y a continuación cualquier combinación de letras, números, el carácter subrayado _, y el signo de dólar $.
Las palabras reservadas tienen un significado fijo en el lenguaje de programación y no se pueden usar como identificadores.
1.7 Algunas cuestiones sintácticas La documentación necesaria para explicar las diferentes partes que componen un programa se puede
incluir en el mismo a través de comentarios. Hay distintas maneras diferentes de poner comentarios en Java,
se pueden utilizar los símbolos /* para abrir comentario y */ para cerrarlo.
También se puede utilizar //, que hace que el compilador interprete todo lo que resta de la línea como comentario.
Por ejemplo:
class Hola {
public static void main (String args[]) {
/* Ahora va el saludo */
System.out.println ("Hola a todos");
}
}
O bien:
class Hola {
public static void main (String args[]) {
// Ahora va el saludo
System.out.println ("Hola a todos");
}
}
1.7 Algunas cuestiones sintácticas En Java existen caracteres especiales que tienen un papel de
separadores. Son los siguientes: Paréntesis () : Contiene listas de parámetros en la
definición y llamada a un método. Llaves {} : Sirven para englobar bloques de código y para
valores iniciales de vectores. Corchetes [ ]: Sirven para la declaración de vectores y para
hacer referencias a elementos de los mismos. Punto y coma ; : Separador de instrucciones. Coma , : Separador de identificadores del mismo tipo en
una declaración de variables, separación de argumentos en definición de métodos.
Punto . : Separador de nombres de paquetes de subpaquetes y clases y para referenciar elementos de un objeto.
1.8 Tipos de datos simples
String: cadena de caracteres. Ej: String nombre=“Néstor Martínez”;
1.8 Tipos de datos simples Actividad: Investiga sobre el juego de caracteres Unicode y
ASCII.
Utilización de tipos de datos:
1.9 Operadores y expresiones
1.9 Operadores y expresiones
1.9 Operadores y expresiones
1.9 Operadores y expresiones
1.9 Operadores y expresiones
1.9 Operadores y expresiones
1.9 Operadores y expresiones Precedencia de operadores.
Utiliza los paréntesis para controlar las operaciones sin tener que depender de la precedencia y para dejar los programas más legibles.
1.10 Conversiones de tipos (CAST) En una asignación (identificador=expresion), tanto la variable
como la expresión deben ser del mismo tipo o de tipos compatibles.
Conversiones implícitas: Se realiza de forma automática entre dos tipos de datos diferentes. Requiere que la variable destino (izquierda) tenga más precisión que la variable origen (derecha).
Ejemplo:
1.10 Conversiones de tipos (CAST) Conversiones explícitas: El programador fuerza la conversión
mediante una operación llamada casting con el formato:
(tipo) expresion
Ejemplo:
int idato=5;
byte bdato;
bdato = (byte)idato;
System.out.println(bdato); //sacará 5 por pantalla
NO se pueden realizar conversiones entre números y booleanos o reales y booleanos.
1.11 Algunas funciones predefinidas.
1.11 Algunas funciones predefinidas. La clase Math define métodos para calcular funciones
trigonométricas, redondear valores reales y otros cálculos.
Uso: Math.NombreMetodo(…);
Algunas constantes y métodos útiles son:
1.11 Algunas funciones predefinidas. Algunas constantes y métodos útiles son:
1.11 Algunas funciones predefinidas. Algunas constantes y métodos útiles son (continuación):
1.12 Bloques de instrucciones. Un bloque es una parte de un programa en Java englobada entre
llaves y formada por declaraciones iniciales y una secuencia de instrucciones (posterior a las declaraciones). SIEMPRE SE DECLARAN ANTES LAS VARIABLES Y LUEGO SE UTILIZAN.
Ejemplo:
1.12 Bloques de instrucciones. Los bloques pueden declararse o anidarse unos dentro de
otros.
Bloques externos (porque contienen a otros).
Bloques internos (cuando están contenidos dentro de otros).
Las declaraciones efectuadas al comienzo de un bloque tienen sólo validez en el interior del mismo (incluso en bloques internos), fuera del bloque no surten efecto.
Dentro de un bloque se pueden utilizar tanto los identificadores definidos en el mismo como en cualquier otro bloque externo que lo comprenda.
En distintos bloques anidados no se pueden definir identificadores con el mismo nombre, en caso de hacerse así se generará un error durante la compilación.
1.12 Bloques de instrucciones. Ejemplo bloques anidados:
1.12 Bloques de instrucciones. Se denomina ámbito de una variable a la parte del
programa en la que dicha variable es conocida y puede ser utilizada.
Una variable se dice que es local en el bloque en el que se define y global para para los bloques internos a éste.
1.12 Bloques de instrucciones. Las siguientes reglas están relacionadas con el concepto de
bloque y el uso de variables:
Todas las variables definidas en el mismo bloque deben tener nombres diferentes.
Una variable definida en un bloque es conocida desde esta definición hasta el final del bloque. Como caso particular, una variable definida en un bloque es conocida en todos los bloques internos a éste.
Las variables se deben definir al comienzo del bloque más interno en el que se utilizan.
1.13 Documentación JAVA. Todos los paquetes, librerías, clases y funciones los
podemos consultar en el API de JAVA: http://download.oracle.com/javase/6/docs/api/
1.14 Consideraciones. Sólo se puede definir una clase pública por fichero
fuente.
Si el fichero .java contiene una clase pública entonces debe tomar el mismo nombre de la clase.
La compilación correcta de un fichero .java genera en el mismo directorio un fichero llamado de la misma forma con extensión .class
Ejercicios 1. Escribir un programa en Java que pregunte Cómo te
llamas?, lea el nombre que introduces por teclado, por ejemplo Albert (acabando con NL) y escriba en pantalla Hola Albert.
2. Escribir un programa en Java que pregunte tu nombre, dirección y teléfono y escriba en pantalla una ficha.
3. Escribir un programa en Java que transforme en euros la cantidad que se introduce como dato en pesetas (1 euro son 166.386 pesetas).
4. Escribir un programa en Java que transforme una temperatura en grados Fahrenheit a grados Celsius (1oC=33.8oF).
Ejercicios 5. Escribir un programa en Java para calcular la
superficie y el volumen de una esfera a partir del valor del radio (supóngase que es un valor positivo).
6. Escribir un programa en Java para calcular el volumen de una esfera a partir del valor de su superficie (supóngase que es un valor positivo).
7. Una empresa de transporte por carretera ha adquirido vehículos nuevos que viajan más rápido que los antiguos. Les gustaría conocer cómo afectará esto a la duración de los viajes. Supóngase que la reducción media que se consigue del tiempo total de viaje es del 15%. Escribir un programa en Java que lea el horario de salida y llegada antiguo, calcule el nuevo horario de llegada y muestre en pantalla el nuevo tiempo de viaje y la nueva hora de llegada.