Introducción a las computadoras y a la programación. Programación en Java Facilitador: Eduardo López Cerritos http://eduardollc.hol.es/ Contacto: ellopezc@utn.ac.cr Tel: 86153974 / 60502508

Concepto de computadora Dispositivo electrónico utilizado para procesar información y obtener resultados. Obtiene datos de entrada los procesa y genera una salida.

Clases de computadoras PC: Estaciones de trabajo (workstation). Son pequeñas en trabajo, diseñadas para una única persona. Mainframe: Es una gran computadora que normalmente requiere algún tipo de plantilla de soporte y normalmente es usada y compartida por más de un usuario. Diferencia: Potencia.

Unidades de medida de almacenamiento Byte (B) = 8 bits Kilobyte (KB) = 1 024 bytes Megabyte (MB) = 1 024 Kilobytes Gigabytes (GB) = 1 024 Megabytes Terabytes (TB) = 1 024 Gigabytes Petabyte (PB) = 1 024 Terabytes Exabyte (EB) = 1 024 Petabytes Zettabytes (ZB) = 1 024 Exabytes Yotta (YB) = 1 024 Zettabytes

Memoria Principal (RAM) Se divide en celdas o posiciones numeradas denominadas bytes. Es la encargada de almacenar los programas y datos que se están ejecutando. Su principal característica es que el acceso a los datos o instrucciones desde esta memoria es muy rápido.

En la memoria se almacena: Los datos enviados para procesarse desde los dispositivos de entrada. Los programas que realizarán los procesos. Los resultados obtenidos preparados para enviarse a un dispositivo de salida.

Objeto de la programación. Resolver problemas de la forma más eficiente y que cumpla con los requerimientos de los usuarios mediante una computadora. Para llegar a ser un programador eficaz se necesita aprender a resolver problemas de un modo riguroso y sistemático.

Concepto de Algoritmo Es un método para resolver un problema. Sólo se puede llegar a realizar un buen programa con el diseño de un buen algoritmo y el uso correcto de una estructura de datos.

Resolución de un problema. Diseño del Algoritmo. Programa de computadora El diseño de la mayoría de los algoritmos requiere creatividad y conocimientos profundos de la técnica de la programación. Un lenguaje de computadora es un medio para expresar un algoritmo.

Características de un algoritmo Preciso: Indicar el orden de realización de cada paso. Definido. Si se sigue un algoritmo dos veces debe dar el mismo resultado. Finito. Si se sigue un algoritmo, se debe terminar en algún momento; o sea, debe tener un número finito de pasos El algoritmo debe tener: entrada proceso y salida.

Ejemplo de un algoritmo Un cliente ejecuta un pedido a una fábrica. La fábrica examina en su banco de datos la ficha del cliente, si el cliente es solvente entonces la empresa acepta el pedido; en caso contrario, rechazará el pedido.

Los pasos del algoritmo: 1. Inicio. 2. Leer el pedido. 3. Examinar la ficha del cliente. 4. Si el cliente es solvente, entonces aceptar el pedido. 5. Fin.

Práctica. 1. Diseñe un algoritmo para saber si un número es primo o no. 2. Realizar la suma de todos los números pares entre 2 y 1000. Desarrolle un algoritmo que calcule el factorial de un número n.

Software (Programas) Un programa de computadora es un conjunto de instrucciones que se introducen en la máquina y se utilizan para conseguir que la computadora produzca un resultado específico. Clasificación: Software del sistema (S.O, editores de texto, compiladores/intérpretes (lenguajes de programación) y los programas de utilidad) y de aplicación (Word, Excel, nóminas, contabilidad, etc), es decir los programas que escribirás en Java.

Los lenguajes de programación. Sirve para escribir programas de computadora, escritos después de realizar un algoritmo con el fin de dar solución a un problema. Programación: Operaciones que conducen a expresar un algoritmo en forma de un programa. Programadores: Escritores y diseñadores de programas.

Principales tipos de lenguajes. Lenguaje máquina. Lenguaje de bajo nivel (ensamblador). Leguajes de alto nivel.

Programa Los diferentes pasos de los algoritmos se expresan en los programas como instrucciones (leng. máquina), sentencias o proposiciones (leng. De alto nivel). Para elaborar un programa se necesita conocer la sintaxis propia del lenguaje. Instrucciones: I/O, aritmético-lógicas, selectivas o condicionales y repetitivas.

Lenguaje máquina Son aquellos que están escritos en lenguajes directamente inteligibles por la máquina, ya que sus instrucciones son cadenas binarias que especifican una operación, y las posiciones de memoria implicadas en la operación. Dependen del hardware de la computadora y difieren de una PC a otra

Inconvenientes del lenguaje máquina. Dificultad y lentitud en la codificación. Poca fiabilidad. Gran dificultad de verificar y poner a puntos los programas. Los programas obtenidos solo son ejecutables en el mismo procesador. Para evitar esto surge los lenguajes de bajo y alto nivel, estos permiten escribir programas con un lenguaje similar al lenguaje humano.

Lenguajes de bajo nivel Son más fáciles de utilizar que los anteriores, pero de igual forma dependen de la máquina en la que se desarrolle. El lenguaje de bajo nivel por excelencia es el ensamblador (assembly languaje). Las instrucciones en este son conocidas como nemónicas, ejm de operaciones aritméticas: en inglés, ADD, SUB, DIV, en español, SUM, RES, DIV. ADD M, N, P

Lenguajes de bajo nivel. Un programa escrito en ensamblador no puede ser ejecutado directamente por la PC, en esto se diferencia del lenjuaje máquina- sino que requiere una fase de traducción al lenguaje máquina. El programa original se conoce como fuente y el programa traducido en lenguaje máquina se conoce como programa objeto. Assembler: Encargado de efectuar la traducción del programa fuente a lenguaje máquina. Assembly languaje: Lenguaje de programación con estructura y gramática definida.

Desventajas de ensamblador Dependencia total de la máquina, lo que impide la portabilidad. La formación de programadores es más compleja.

Lenguajes de alto nivel Son los más utilizados por los programadores. Están diseñados para que las personas escriban y entiendan los programas de un modo mucho más fácil. Los programa escritos en esta categoría de lenguajes son independientes de la máquina. Es por eso que son portables.

Ventajas El tiempo de formación de programadores es relativamente corto. La escritura de los programas se basa en reglas sintácticas similares a los lenguajes humanos (read, print, etc). Las modificaciones son más fáciles. Reducción del coste de los programas. Transportabilidad.

Desventajas. Incremento del tiempo de puesta en marcha de los programas. No se aprovechan los recursos internos de la máquina. Aumento de la ocupación de memoria. El tiempo de ejecución de los programas es mucho mayor. Los programas fuentes tienen que ser traducidos por los traductores (compiladores e intérpretes).

Ejemplos Los de uso mayoritario: Están muy extendidos: C, C++, Visual Basic, Java, C#, VB-NET Están muy extendidos: Ada-95, Modula-2, FORTRAN, Pascal, Prolog, LISP, SmallTalk. Son de gran uso en el mundo Profesional: Delphi, Eiffel, Power Builder, SQL

Traductores de lenguaje Programas que traducen a su vez los programas fuentes escritos en lenguajes de alto nivel a código máquina. Se dividen en: Compiladores Intérpretes

Intérpretes. Es un traductor que toma un programa fuente, lo traduce y a continuación lo ejecuta. Ejemplos. BASIC Qbasic QuickBASIC Java: Es interpretado, traduce los códigos de bytes traducidos a su vez por el compilador Java correspondiente

Compiladores. Programa que traduce los programas fuentes escritos en lenguajes de alto nivel, C, FORTRAN – a lenguaje máquina. Después de compilar el produce un programa objeto o código objeto. El compilador traduce –sentencia a sentencia- el programa fuente. Compiladores típicos: C, C++, C#, Java, Pascal, FORTRAN, COBOL.

Compiladores vrs Intérpretes Programa fuente Programa fuente Intérprete Compilador Traducción y ejecución Línea a línea Programa objeto

Compilador

Interprete

Declaración de variables.

tipos para las variables: Tipos Primitivos Referencias a Objetos int, short, byte, long Strings char, boolean Arreglos float, double otros objetos Concepto: Almacenan directamente un valor que siempre pertenece al rango de ese tipo. Almacenan direcciones y no valores directamente Ejemplo: Una variable int almacena un valor entero como 1, 2, 0, -1, etc. Ejemplo: El área de memoria se solicita con el operador new.

Tipos primitivos : Byte Tipo de datos Byte es un entero de 8 bits. El valor mínimo es -128 (-2 ^ 7). El valor máximo es 127 (inclusive) (2 ^ 7 -1). El valor por defecto es 0. Tipo de datos Byte se utiliza para ahorrar espacio en grandes conjuntos, sobre todo en el lugar de los números enteros, ya que un byte es cuatro veces más pequeño que un int. Ejemplo: byte a = 100, byte b = -50

Tipos primitivos : Short Tipo de datos Short es un entero de 16 bits. El valor mínimo es -32,768 (-2 ^ 15). El valor máximo es de 32.767 (inclusive) (2 ^ 15 -1). Tipo de datos Short también se puede utilizar para ahorrar memoria como tipo de datos byte. Un tipo de dato short es 2 veces más pequeño que un int. El valor por defecto es 0. Ejemplo: short s = 10000, short r = -20000

Tipos primitivos : Int Tipo de datos int es un entero de 32 bits. El valor mínimo es -2147483648 (-2 ^ 31). El valor máximo es 2147483647 (inclusive)(2 ^ 31 -1). Int. se utiliza generalmente como el tipo de datos predeterminado para los valores enteros a menos que exista una preocupación acerca de la memoria. El valor por defecto es 0. Ejemplo: int a = 100000, int b = -200000

Tipos primitivos : Long Tipo de datos Long es un entero de 64 bits. El valor mínimo es -9223372036854775808 (-2 ^ 63). El valor máximo es 9223372036854775807 (inclusive) (2 ^ 63 -1). Este tipo se utiliza cuando se necesita una gama más amplia que int. El valor por defecto es 0. Ejemplo: long a = 100000, int b =-200000

Tipos primitivos : Float El Float es un dato de coma flotante de precisión simple de 32 bits. Float se utiliza principalmente para ahorrar memoria en grandes arrays de números. El valor por defecto es 0,0 f. Ejemplo: float f1 = 234.5f

Tipos primitivos : Double El doble es un dato de coma flotante de doble precisión de 64 bits. Este tipo de datos se utiliza generalmente como el tipo de datos predeterminado para valores decimales, en general, la opción por defecto. El valor por defecto es 0.0 D. Ejemplo: doble d1 = 123,4

Tipos primitivos : Boolean Boolean representa un bit de información. Sólo hay dos posibles valores: true y false. Este tipo de datos se utiliza para indicadores simples que hacen un seguimiento de condiciones. El valor predeterminado es falso. Ejemplo: boolean a = true

Tipos primitivos : Char Char es un carácter Unicode de 16 bits. El valor mínimo es '\u0000' (o 0). El valor máximo es '\uffff' (o 65.535 inclusive). Tipo de datos char se utiliza para almacenar cualquier carácter. Ejemplo: char letra = 'A'

Tipos de datos de referencia Las variables de referencia se crean mediante constructores definidos de las clases. Se utilizan para acceder a los objetos. Estas variables se declaran de un tipo específico que no se puede cambiar. Objetos de la Clase, y varios tipos de variables de array están bajo tipo de datos de referencia. El valor predeterminado de cualquier variable de referencia es nulo. Una variable de referencia se puede utilizar para referirse a cualquier objeto del tipo declarado o cualquier tipo compatible. Ejemplo: Carro unCarro = new Carro ("Ford");

DECLARACION DE VARIABLES. Reserva de espacio de memoria La variable no debe ser usada aun. DECLARACIÓN Primera asignación de contenido a la variable. Necesaria siempre antes de una de la variable. INICIALIZACIÓN La variable es utilizada en procesos del programa Su contenido puede cambiar nº veces. UTILIZACIÓN

Expresiones y operaciones.

Operadores aritméticos

Operadores de asignación Utilización Resultado > A > B verdadero si A es mayor que B >= A >= B verdadero si A es mayor o igual que B verdadero si A es menor que B A < B verdadero si A es menor o igual que B == A == B verdadero si A es igual a B  != A != B verdadero si A es distinto de B

Operadores de relacionales Operación Operador Utilización Operación equivalente Suma += A += B A = A + B Resta -= A -= B A = A - B Multiplicación *= A *= B A = A * B División /= A /= B A = A / B Resto de división  %= A %= B A = A % B Desplazamiento a la izquierda <<= A <<= B A = A << B Desplazamiento a la derecha >>= A >>= B A = A >> B Desplazamiento a la derecha sin signo >>>= A >>>= B A = A >>> B AND de bits &= A &= B A = A & B OR de bits |= A |= B A = A | B XOR de bits ^= A ^= B A = A ^ B

Operadores LÓGICOS 

Estructuras de control.

Estructuras de control. La mayoría de programas escritos en Java cuentan en su código fuente con diferentes estructuras que permiten gestionar el flujo de datos de la manera más adecuada. Por ello, si queremos empezar a desarrollar nuestros primeros proyectos en este popular lenguaje de programación, es necesario conocer el funcionamiento básico de los siguientes elementos: if, switch, while, for, do while y catch.

IF El condicional IF nos permite evaluar una expresión escrita entre paréntesis, y dependiendo de su resultado ( true o false ), ejecutar un código diferente. En el siguiente ejemplo comparamos los valores de dos variables, a y b, si son iguales imprimimos el texto “Verdadero” en pantalla, en caso contrario, mostramos el valor “Falso”.

SWITCH Cuando la evaluación de una expresión ofrece varios casos es apropiado usar el controlador switch para simplificar el programa. A continuación vemos un ejemplo donde la variable edad puede contener los valores: 20,30,40,50.

FOR El bucle for permite repetir la ejecución de un trozo de código un número determinado de veces, es decir, su funcionamiento es similar al de un contador. Entre paréntesis se escriben una serie de condiciones, mientras entre llaves se encuentra el conjunto de sentencias a realizar.

WHILE A diferencia del bucle anterior, while sólo necesita de una condición para ejecutar la sentencia encerrada entre llaves. El ciclo se romperá cuando dicha condición sea falsa.

DO WHILE En el bucle do while escribimos la sentencia antes que la condición, es decir, primero ejecutamos la sentencia y después comprobamos la condición

TRY CATCH Con la estructura try catch podemos capturar los posibles errores que ocasionan ciertas situaciones en un proyecto Java. De este modo, si no es posible ejecutar el código escrito dentro del bloque try, el programa alertará del tipo de error y su origen.