Diseño
de Algoritmos Orientados a Objetos.
Elaborado
por:
Lic.
Armando Hernández Gálvez
miércoles, 4 de julio de 2012
Temario del Curso Propedeutico (Ing. Sistemas)
Diseño de Algoritmos Orientados a Objetos.
Temario.
Tema
Sub-Tema.
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I “Conceptos Básicos y
Metodología de las 6’D”
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1.1 Introducción.
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1.2 ¿Qué es un algoritmo?
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1.3 Estructura de un algoritmo.
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1.4 Conceptos básicos del modelo
orientado a objetos.
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1.5
Metodología de las 6’D para la solución de
problemas.
1.6
Principios de la programación orientada a objetos.
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II “Elementos Básicos
para el Desarrollo de un Algoritmo.”
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2.1 Tipos de datos.
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2.2 Operadores y operandos.
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2.3 Expresiones.
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III “Técnica para la
Formulación de Algoritmos.”
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3.1 Diagramas de
clase.
3.2 Diagramas de
método.
3.3 Diagramas de flujo.
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IV “Estructuras
Algorítmicas.”
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4.1 Secuencial.
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4.2 Selectiva.
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4.3 Iterativa.
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Anexos
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Anexo 1.
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Anexo 2.
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BIBLIOGRAFÍAS:
Fundamentos
de programación.
Luis
Joyanes Aguilar
Mc
Graw-Hill
Algoritmos y
estructura de datos.
Niklaus
Wirth.
Mc
Graw-Hill
Diagramas
de flujo.
Mario
V. Farina.
Diana
Técnico
Lenguaje
de diagramas de flujo.
Forsythe.
Noriega
Limusa
Metodología
de la programación.
Luis
Joyanes Aguilar.
Mc
Graw-Hill
Problemas
de metodología de la programación.
Luis
Joyanes Aguilar.
Mc
Graw-Hill
Método
de las 6’D UML – Pseudocódigo – Java (Enfoque algorítmico)
Ing.
Juan José Flores Cueto
Universidad
de San Martín de Porres
Lograr que el participante aprenda a plantear la solución de problemas usando técnicas del diseño y formulación de algoritmos orientados a objetos.
Conceptos Básicos y Metodología de las 6'D
TEMA I “Conceptos Básicos y Metodología de las 6'D.”
1.1
Introducción.
Los problemas que se plantean diariamente en el interior
de una empresa, ya sean de gestión, técnicos, matemáticos, etc. suelen ser
resueltos mediante el uso de la capacidad intelectual y la habilidad manual de las
personas. Diremos entonces que el problema ha sido resuelto en forma manual.
Al utilizar
la computadora para la resolución de problemas se emplea la forma
automática, la cual aporta grandes ventajas como: la
rapidez de ejecución y la
fiabilidad en los resultados obtenidos.
Un gran
número de problemas conllevan complicados cálculos, así como el manejo de
grandes cantidades de datos.
Si se trata
de resolver el problema de una forma manual, en el primer caso, el riesgo de
equivocarse es grande, y en el segundo, el trabajo se convierte en pesado y
rutinario.
Sin embargo
empleando la forma automática se eliminan los inconvenientes que surgen al
hacerlo de forma manual, ya que la capacidad de la computadora se basa en las
características: rapidez, memoria
y precisión.
No obstante,
la computadora por sí sola no podría resolver ni el más sencillo problema que
se nos pueda ocurrir. Es preciso describirle con detalle y en su lenguaje todos
los pasos que debe desarrollar para encontrar la solución de un problema.
Esta
descripción detallada es conocida con el nombre de Programa
de computadora y es el que dirigirá el
funcionamiento de la misma, pero antes de escribir ese programa se debe
desarrollar un algoritmo
que encuentre la solución al problema y que posteriormente pueda ser
transformado a ese programa de computadora.
1.2 ¿Qué es un
algoritmo?
Por Algoritmo,
entenderemos la secuencia lógica de pasos que trata un conjunto de datos para
resolver un problema (de forma particular o general) y obtener un resultado
(información).
Por la
naturaleza de los datos que presenta un problema y el objetivo que se pretende
lograr, los algoritmos pueden ser clasificados en tres tipos.
Tipos de Algoritmos:
Tipos de Algoritmos:
- Numéricos.
- No Numéricos.
- Cotidianos.
Los Algoritmos Numéricos, están orientados a la solución de problemas que requieren la capacidad de hacer cálculos, a través de la computadora.
Los Algoritmos
No Numéricos, están orientados a la solución de
problemas, en donde se requiere la capacidad de la toma de decisiones de la
computadora más que de sus características (rapidez, memoria y precisión).
Los Algoritmos Cotidianos,
son aquellos que se desarrollan dentro de la vida diaria de todo ser humano y
que los hemos aprendido de una forma empírica, es decir, sin darnos cuenta de
ello.
Características
de algoritmos:
1. Debe
ser preciso.
2. Debe
estar definido.
3. Debe
ser finito.
1.3 Estructura
de un algoritmo.
Si un
algoritmo consiste en una secuencia lógica de pasos que tratan un conjunto de
datos con la finalidad de obtener resultados.
Desde el
punto de vista funcional la estructura de un algoritmo se compone de:
- Entrada (datos)
- Proceso (operaciones aritméticas y lógicas)
- Salida (información).
La Entrada,
está formada por el conjunto de pasos que toman los datos de un dispositivo
externo y los depositan en la memoria central, ya depurados y validados.
El Proceso,
es el conjunto de pasos que resuelven el problema aplicando operaciones
aritméticas y lógica a los datos de entrada, dejando los resultados (información)
en la memoria central.
Y la Salida,
la integran los pasos que hacen que la información sea presentada a través de
un dispositivo externo (un monitor, una impresora, etc.).
1.4 Conceptos básicos
del modelo orientado a objetos.
Un Clase,
es el nombre que se le asigna a un conjunto de elementos (objetos) que
contienen las mismas características y comportamiento (atributos y métodos) y
se distinguen entre ellos por su estado específico.
Un Objeto,
es considerado un elemento tangible o intangible que existe en el mundo real y
se crea a partir de una clase, por lo que forma parte de ella y cuenta con sus atributos
y métodos.
Un Método,
define el comportamiento que tienen los objetos, es decir lo que los objetos
pueden hacer y es parte de una clase.
Un Atributo,
es una característica o identificador que ayuda a describir un objeto y es
parte de una clase.
Tanto los
métodos como los atributos son parte de un objeto y tienen un tipo de acceso,
lo que permite la comunicación con otros objetos, dichos tipos de acceso pueden
ser: privados (private
-), protegidos
(protected #) y públicos
(public +).
Ejercicios
propuestos:
Objetos: bicicleta, auto, camino, avión y
motocicleta.
Clase:
Atributos:
Métodos:
Objetos: triangulo, rectángulo, cuadrado y
círculo.
Clase:
Atributos:
Métodos:
Objetos: tienda, casa, edificio y bodega.
Clase:
Atributos:
Métodos:
Clase: Países.
Atributos:
Métodos:
Objetos:
Clase: Persona.
Atributos:
Métodos:
Objetos:
Clase: Operaciones.
Atributos:
Métodos:
Objetos:
1.5 Metodología
de las 6’D para la solución de problemas.
La metodología
de las 6’D, consta de 6 etapas en donde cada una de
ella tiene su nombre que comienza con la letra “D”, dichas etapas son:
- Descripción
del problema.
- Definición
de la solución.
- Diseño
de la solución.
- Desarrollo
de la solución.
- Depuración
de la solución.
- Documentación.
La primera
etapa, Descripción del problema,
consiste en identificar claramente cuál es el problema que se quiere resolver,
obtener una descripción general del mismo y llegar a un enunciado claro y
preciso del problema.
La segunda
etapa, Definición de la solución,
su objetivo es encontrar las especificaciones que ayuden en la solución del
problema, definiendo el resultado concreto que se quiere alcanzar, los datos
que se deben ingresar o generar para obtener el resultado y la forma en que los
datos serán procesados para transformarlos en información.
La tercera
etapa, Diseño de la solución,
busca encontrar el diagrama y algoritmos que resuelvan el problema, para lo cual
debe usar un lenguaje de modelado como UML y definir el nombre del proyecto y
los diagramas, relaciones y clases que nos ayuden a llegar al desarrollo de los
algoritmos. Esta etapa se puede repetir en el caso de que el algoritmo no
encuentre la solución al problema encontrado en la etapa uno.
La cuarta
etapa, Desarrollo de la solución,
el objetivo de esta etapa es obtener un programa, codificando el algoritmo
desarrollado en la etapa anterior, utilizando un lenguaje de programación y su
serie de instrucciones que nos ayuden a transformar los diagramas y algoritmos
en programas de computadora, cada programa desarrollado debe tener comentario
que ayuden a entender mejor su desarrollo y hacer copias de seguridad cada vez
que se pretenda desarrollar una prueba.
La quinta
etapa, Depuración de la solución,
una vez codificadas las clases y programas deben ser puestas a prueba con la
finalidad de corregir los errores de sintaxis y de lógica que sean detectados
con el fin de conseguir el resultado deseado.
La sexta
etapa, Documentación, busca
obtener la serie de manuales necesarios para el uso del programa, dichos
manuales son: manual técnico, manual de programación y manual del usuario. En
el manual técnico se debe incluir: la definición del problema, resultados esperados
y datos necesarios, diagramas UML y diagramas de flujo o pseudocódigo, pruebas
desarrolladas y lista de programas con sus comentarios internos.
1.6 Principios
de la programación orientada a objetos.
Los
principios de la programación orientada a objetos son una serie de elementos
que nos ayudan a que un software orientado a objetos tenga un mejor desempeño,
un buen estilo de programación y que ayude a que su desarrollo sea más fácil,
dichos principios son:
- Abstracción.
- Encapsulamiento.
- Modularidad.
- Jerarquía
y Herencia.
- Polimorfismo.
La Abstracción,
es la descripción exterior de un objeto, que sirva para separar su
comportamiento esencial del no esencial, es decir el ¿qué hace? pero no el
¿cómo lo hace?, y poder utilizar esa descripción en el momento de su
programación.
El Encapsulamiento,
oculta los datos internos del funcionamiento de un objeto y solo permite el
acceso a esos datos por medio de sus interfaces públicas (métodos), es decir
restringe el acceso a los datos de la clase y con ello evitar que el objeto se
comporte de manera distinta a la esperada.
La Modularidad,
es la propiedad que permite dividir una aplicación en partes más pequeñas
llamadas módulos, que son fáciles de resolver, cada modulo debe ser tan
independiente como sea posible de los demás y debe tener la capacidad de
comunicarse con los demás módulos por medio de su interfaz.
La Jerarquía
y Herencia. La jerarquía
es la dependencia que tiene una clase con respecto otra u otras clases, con la
finalidad de formar la estructura jerárquica de clases que manejan los
lenguajes de programación orientados a objetos. Los tipos de jerarquía más
importantes en la abstracción de un problema son:
- Estructura
de clases, conocida también como jerarquía de generalización/especialización
(es un).
- Estructura
de objetos, conocida también como jerarquía de agregación (parte de ó tiene
un).
Por otra
parte la herencia, permite que un
objeto sea construido a partir de otro ya existente, con el fin de reutilizar
sus atributos y comportamiento visible, evitando la duplicación de código
previamente desarrollado. La herencia supone una clase base y una jerarquía de
clases llamadas derivadas, en donde las clases derivadas heredan las características
y comportamiento de las clases base que sean visibles (acceso público).
Elementos Básicos para el Desarrollo de un Algoritmo
TEMA II “Elementos Básicos para el Desarrollo
de un Algoritmo.”
2.1 Tipos de
datos.
Por tipo
de dato entendemos el agrupamiento de valores con
características similares que pueden existir en cualquier algoritmo o programa,
y los podemos clasificar de la siguiente manera:
a) Enteros
(int), son los números
del cero al infinito (0 al a), ya sea positivos o negativos.
b) Reales
(float y double),
son todos aquellos números que tienen punto decimal ya sean positivos o
negativos.
c) Carácter
(char),
están compuesto por letras de la A
a la Z, mayúsculas
o minúsculas, los dígitos del 0 al 9 y símbolos especiales (*, /, -, _, $, +,
#, ¿, ?, etc.), pero solo uno de ellos y debe estar delimitado por comilla
simple (‘ ’).
d) Lógico
ó Boleano (boolean),
están formados por solo dos valores posibles, Verdadero (true) y Falso (false).
e) Cadenas
de Caracteres (String),
son una combinación de letras mayúsculas o minúsculas, dígitos y caracteres
especiales, que deben estar delimitadas por comillas dobles (“ ”).
Los
diferentes tipos de datos los podemos asociar con los elementos llamados identificadores,
que son una secuencia de caracteres (letras, dígitos o símbolo de subrayado)
que permiten reservar un espacio de memoria para almacenar un valor que depende
del tipo de dato con el que se le asocie.
Los
identificadores pueden ser variables, constantes, clases, métodos, objetos o cualquier
otro elemento definido por el programador.
Para darle
el nombre a un identificador es necesario tomar en cuenta las siguientes
reglas:
1. Deben
comenzar con una letra.
2. Después
de la primera letra puede tener números o letras.
3. Pueden
tener una longitud de 1 a
254 caracteres.
4. No
debe tener espacios en blanco entre dos caracteres.
5. No
puede utilizar caracteres especiales con la excepción del guión bajo ( _ ) o
símbolo de subrayado.
6. No
debe ser una palabra reservada de un lenguaje de programación.
Dos de los
principales identificadores que se utilizan en el desarrollo de un algoritmo
son:
a) Las
Variables, son elementos que
reserva un espacio de memoria y que su valor puede cambia durante la ejecución
del algoritmo.
Declaración tipo_de_dato
nombre int x
b) Las
Constantes, son
elementos que reserva un espacio de memoria y que su valor no puede cambia
durante la ejecución del algoritmo.
Declaración nombre
= valor x
= 10
2.2 Operadores
y operandos.
Los Operadores,
son los símbolos (caracteres especiales) o palabras que le indican al
compilador o intérprete, el tipo de operación que debemos aplicar en una
expresión; y se clasifican de la siguiente manera:
a) Operadores
aritméticos.
Suma
|
+
|
Resta
|
-
|
Multiplicación
|
*
|
División
|
/
|
Residuo
|
%
|
Incremento
|
++
|
Decremento
|
--
|
b) Operadores
relaciónales.
Menor que
|
<
|
Mayor que
|
>
|
Igual a
|
==
|
Menor o
igual a
|
<=
|
Mayor o
igual a
|
>=
|
Diferente
de
|
!=
|
c) Operadores
lógicos.
Negación
(no)
|
!
|
Intersección
(y)
|
&&
|
Unión (o)
|
||
|
La intersección,
es verdadera solo si los dos miembros de la intersección son verdaderos.
La unión,
es verdadera cuando cualquiera de los dos miembros de la unión es verdadero.
Los
operadores cuentan con un orden lógico llamado orden
de precedencia y nos indica que tipo de operación se
debe desarrollar primero en una expresión, dicho orden es el siguiente:
Nivel
|
Operadores |
1
|
!
|
2
|
* / %
++ -- &&
|
3
|
+ -
||
|
4
|
< >
== <= >=
!=
|
Los Operandos,
son los datos (variables, constantes o valores) que están manipulados por un
conjunto de operadores, y además, representan un resultado concreto.
2.3
Expresiones.
Una Expresión,
es un conjunto de operandos entrelazados por ciertos operadores y cuya
finalidad es construir una función algebraica, para poder expresar un resultado.
Existen dos
tipos de expresiones que son:
a) Las
numéricas, son aquellas que
nos llevan a obtener un valor numérico como resultado, ejemplo. (a * b + c) /
(d - e).
5 x 10 + 2
-------------- = (5 * 10 + 2) / (3 +
4)
3 + 4
b) Las
lógicas,
son aquellas que nos conducen a un valor booleano, ya sea verdadero o falso, ejemplo.
Sueldo < 2000.
(20 > 5) &&
(3 > 4) Falso (false)
(20 > 5) ||
(3 > 4) Verdadero
(true)
Ejercicios
propuestos:
7·34-8+6
|
7·82-10
|
32-8+72-3
|
26-13+8·5
|
73-5+82·5¸2
|
3·8·72
------------
72+3
|
7·3+8-10
-------------------
72+5+2
|
92-8+3-5
------------------
105+22
|
22·8-5+10
-------------------
4-3+22
|
8-6+3·5
------------------
2·82
|
4X2-24X+5
|
60X2Z+8X+30
|
AND
( 30 > 10 ) ( 40 < 50 )
OR
|
AND
( (58*5)/15 > 10 ) ( Ö((5*8)/5) < 15 )
OR
|
AND
( Ö((85*5)/5)
> 10 ) ( 830 > ((382*4)/7)
)
OR
|
AND
( Ö((8*7-3)/15)
> Ö81 ) (
((232-50)/10) < 200 )
OR
|
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