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capitulo 2tipos de datos: Clases y objetos

ObjetivosCon el estudio de este capítulo usted podrá:

• Definir lo que es un tipo de datos.• Conocer los tipos de datos básicos. • Conocer los tipos de datos estructurados.• Especificar los tipos abstractos de datos.• Entender el concepto de encapsulación de datos a través de las clases.• Definir las clases como una estructura que encierra datos y métodos. • Especificar tipos abstractos de datos a través de una clase. • Establecer controles de acceso a los miembros de una clase.• Identificar los miembros dato de una clase como la representación de las propiedades de un objeto.• Identificar los métodos de una clase con el comportamiento o funcionalidad de los objetos.

Contenido2.1. Abstracción en lenguajes de programación.2.2. Tipos abstractos de datos.2.3. Especificación de los TAD.2.4. Clases y objetos.2.5. Declaración de una clase.2.6. Paquetes.2.7. Constructores.

2.8. Recolección de objetos.2.9. Objeto que envía el mensaje: this.2.10. Miembros static de una clase.2.11. Clase Object.2.12. Tipos abstractos de datos en Java.RESUMENEJERCICIOSPROBLEMAS

Conceptos clave♦ Abstracción. ♦ Componentes.♦ Constructores. ♦ Encapsulación.♦ Especificadores de acceso: public, protected, private.

♦ Interfaz. ♦ Ocultación de la información.♦ Reutilización.♦ Software.♦ Tipos de datos y variables.

Para profundizar (página web: www.mhe.es/joyanes)▪ Aplicación del tipo abastracto de dato conjunto.

�� Estructuras de datos en Java

IntrOduCCIón Enestecapítuloseexaminanlosconceptosdemodularidadyabstracción de datos.Lamodula-ridadeslaposibilidaddedividirunaaplicaciónenpiezasmáspequeñasllamadasmódulos.Laabstracción de datoseslatécnicaparainventarnuevostiposdedatosqueseanmásadecuadosaunaaplicacióny,porconsiguiente,facilitenlaescrituradelprograma.Latécnicadeabstraccióndedatosesunatécnicapotentedepropósitogeneralque,cuandoseutilizaadecuadamente,puedeproducirprogramasmáscortos,máslegiblesyflexibles.

Loslenguajesdeprogramaciónsoportanensuscompiladorestipos de datos fundamentales o básicos (predefinidos),talescomoint,charyfloatenJava,CyC++.Lenguajesdeprogra-macióncomoJavatienencaracterísticasquepermitenampliarellenguajeañadiendosuspropiostiposdedatos.

Un tipodedatodefinidoporelprogramadorsedenomina tipo abstracto de dato, TAD, (abstract data type, ADT).El términoabstractose refierealmedioenqueunprogramadorabstraealgunosconceptosdeprogramacióncreandounnuevotipodedato.

Lamodularizacióndeunprogramautilizalanocióndetipoabstractodedato(TAD)siemprequeseaposible.Siellenguajedeprogramaciónsoportalostiposquedeseaelusuarioyelconjun-todeoperacionessobrecadatipo,seobtieneunnuevotipodedatodenominadoTAD.

Unaclaseesuntipodedatoquecontienecódigo(métodos)ydatos.Unaclasepermiteen-capsulartodoelcódigoylosdatosnecesariosparagestionaruntipoespecíficodeunelementodeprograma,comounaventanaenlapantalla,undispositivoconectadoaunacomputadora,unafiguradeunprogramadedibujoounatarearealizadaporunacomputadora.Enestecapítuloseaprenderáacrear(definiryespecificar)yautilizarclasesindividuales.

�.�. ABStrACCIón En LEnGuAJES dE PrOGrAMACIónLos lenguajes de programación son las herramientasmediante las cuales los diseñadores delenguajespuedenimplementarlosmodelosabstractos.Laabstracciónofrecidaporloslenguajesdeprogramaciónsepuededividirendoscategorías:abstracción de datos(pertenecientealosdatos)yabstracción de control(pertenecientealasestructurasdecontrol).

Desdecomienzosdeladécadadelossesenta,cuandosedesarrollaronlosprimeroslenguajesdeprogramacióndealtonivel,hasidoposibleutilizarlasabstraccionesmásprimitivasdeambascategorías(variables,tiposdedatos,procedimientos,controldebucles,etc.).

�.�.�. Abstracciones de controlLosmicroprocesadoresofrecendirectamentesólodosmecanismosparacontrolarel flujoyejecución de las instrucciones: secuencia y salto. Los primeros lenguajes de programacióndealtonivelintrodujeronlasestructurasdecontrol:sentenciasdebifurcación(if)ybucles(for, while, do-loop, etc.).

Lasestructurasdecontroldescribenelordenenelqueseejecutanlassentenciasogruposdesentencia(unidades de programa).Lasunidadesdeprogramaseutilizancomobloquesbásicosdelaclásicadescomposición“descendente”.Entodosloscasos,lossubprogramasconstituyenuna herramienta potente de abstracción ya que, durante su implementación, el programadordescribeendetallecómofuncionan.Cuandoelsubprogramasellama,bastaconconocerloquehaceynocómolohace.Deestemodo,seconviertenencajasnegrasqueamplíanellenguajedeprogramaciónautilizar.Engeneral,lossubprogramassonlosmecanismosmásampliamenteutilizadosparareutilizarcódigo,atravésdecoleccionesdesubprogramasenbibliotecas.

Tipos de datos: Clases y objetos ��

Lasabstraccionesylasestructurasdecontrolseclasificanenestructurasdecontrolaniveldesentenciayaniveldeunidades.Lasabstraccionesdecontrolaniveldeunidadseconocencomoabstracciones procedimentales.

abstracción procedimental (por procedimientos)Es esencial paradiseñar softwaremodular y fiable la abstracciónprocedimental que sebasaenlautilizacióndeprocedimientosofuncionessinpreocuparsedecómoseimplementan.Estoes posible sólo si conocemos qué hace el procedimiento; esto es, conocemos la sintaxis y lasemánticaqueutilizaelprocedimientoofunción.Laabstracciónapareceenlossubprogramasdebidoalassiguientescausas:

• Conelnombredelossubprogramas,unprogramadorpuedeasignarunadescripciónabs-tractaquecapturaelsignificadoglobaldelsubprograma.Utilizandoelnombreenlugardeescribirelcódigo,permitealprogramadoraplicarlaacciónentérminosdesudescripcióndealtonivelenlugardesusdetallesdebajonivel.

• Los subprogramas proporcionan ocultación de la información.Las variables locales ycualquierotradefiniciónlocalseencapsulanenelsubprograma,ocultándosedeformaque no pueden utilizarse fuera del subprograma. Por consiguiente, el programador notienequepreocuparsesobrelasdefinicioneslocales.

• Losparámetrosdelossubprogramas,juntoconlaocultacióndelainformaciónanterior,permitencrearsubprogramasqueconstituyenentidadesdesoftwarepropias.Losdetalleslocalesdelaimplementaciónpuedenestarocultos,mientrasquelosparámetrossepuedenutilizarparaestablecerlainterfazpública.

EnJava,laabstracciónprocedimentalseestablececonlosmétodosofuncionesmiembrosdeclases.

otros mecanismos de abstracción de controlLaevolucióndeloslenguajesdeprogramaciónhapermitidolaaparicióndeotrosmecanismosparalaabstraccióndecontrol,comomanejo de excepciones, corrutinas, unidades concurrentes oplantillas(templates).Estasconstruccionessonsoportadasporloslenguajesdeprogramaciónbasadosyorientadosaobjetos,comoJava,Modula-2,Ada,C++,SmalltalkoEiffel.

�.�.�. Abstracciones de datosLosprimerospasoshacialaabstraccióndedatossecrearonconlenguajestalescomoFORTRAN,COBOLyALGOL60,conla introducciónde tiposdevariablesdiferentes,quemanipulabanenteros,númerosreales,caracteres,valores lógicos,etc.Sinembargo,estos tiposdedatosnopodíansermodificadosynosiempreseajustabanaltipodeunoparaelquesenecesitaban.Porejemplo,eltratamientodecadenasesunadeficienciaenFORTRAN,mientrasquelaprecisiónyfiabilidadparacálculosmatemáticosesmuyalta.

Lasiguientegeneracióndelenguajes,incluyendoPascal,SIMULA-67yALGOL68,ofre-cióunaampliaseleccióndetiposdedatosypermitióalprogramadormodificaryampliarlostiposdedatosexistentesmedianteconstruccionesespecíficas(porejemplo,arraysyregistros).Además,SIMULA-67fueelprimerlenguajequemezclódatosyprocedimientosmediantelaconstruccióndeclases,queeventualmenteseconvirtióenlabasedeldesarrollodeprograma-ciónorientadaaobjetos.


Laabstracción de datoseslatécnicadeprogramaciónquepermiteinventarodefinirnuevostiposdedatos(tiposdedatosdefinidosporelusuario)adecuadosalaaplicaciónquesedesearealizar.Laabstraccióndedatosesunatécnicamuypotentequepermitediseñarprogramasmáscortos,legiblesyflexibles.Laesenciadelaabstracciónessimilaralautilizacióndeuntipodedato,cuyousoserealizasintenerencuentacómoestárepresentadooimplementado.

Lostiposdedatossonabstraccionesyelprocesodeconstruirnuevostipossellamaabstrac-cióndedatos.Losnuevostiposdedatosdefinidosporelusuariosellamantipos abstractos de datos.

El concepto de tipo, tal como se definió en Pascal yALGOL 68, ha constituido un hitoimportante para la realización de un lenguaje capaz de soportar programación estructurada.Sinembargo,estoslenguajesnosoportantotalmenteunametodologíaorientadaaobjetos.Laabstraccióndedatosútilparaestepropósitonosóloclasificaobjetosdeacuerdoasuestructuraderepresentación,sinoquelosclasificandeacuerdoalcomportamientoesperado.Talcompor-tamientoesexpresableentérminosdeoperacionesquesonsignificativassobreesosdatos,ylasoperacionessonelúnicomedioparacrear,modificaryaccederalosobjetos.

En términosmás precisos,Ghezzi indica que un tipo de dato definible por el usuario sedenominatipoabstractodedato(TAD)si:

• Existeunaconstruccióndellenguajequelepermiteasociarlarepresentacióndelosdatosconlasoperacionesquelomanipulan;

• Larepresentacióndelnuevotipodedatoestáocultadelasunidadesdeprogramaqueloutilizan[GHEzzI87].

Las clases de Java o deC++ cumplen las dos condiciones: agrupan los datos junto a lasoperaciones,ysurepresentaciónquedaocultadeotrasclases.

Lostiposabstractosdedatosproporcionanunmecanismoadicionalmedianteelcualsereali-zaunaseparaciónclaraentrelainterfazylaimplementacióndeltipodedato.Laimplementacióndeuntipoabstractodedatoconstade:

1. Larepresentación:eleccióndelasestructurasdedatos.2. Lasoperaciones:eleccióndelosalgoritmos.Lainterfazdeltipoabstractodedatoseasociaconlasoperacionesydatosvisiblesalexterior

delTAD.

�.�. tIPOS ABStrACtOS dE dAtOSAlgunoslenguajesdeprogramacióntienencaracterísticasquenospermitenampliarellenguajeañadiendosuspropiostiposdedatos.Untipodedatodefinidoporelprogramadorsedenominatipoabstractodedatos(TAD)paradiferenciarlodeltipofundamental(predefinido)dedatos.Porejemplo,enJava,eltipoPunto,querepresentalascoordenadasxeydeunsistemadecoorde-nadasrectangulares,noexiste.Sinembargo,esposibleimplementareltipoabstractodedatos,considerandolosvaloresquesealmacenanenlasvariablesyquéoperacionesestándisponiblesparamanipularestasvariables.Enesencia,untipoabstractoesuntipodedatoqueconstadedatos(estructurasdedatospropias)yoperacionesquesepuedenrealizarsobreellos.UnTADsecom-ponedeestructuras de datosylosprocedimientosofuncionesquemanipulanesasestructurasdedatos.


Para recordarUn tipo abstracto de datos puede definirse mediante la ecuación:

taD = Representación (datos) + Operaciones (funciones y procedimientos)

Laestructuradeuntipoabstractodedato(clase),desdeunpuntodevistaglobal,secomponedelainterfazydelaimplementación(Figura2.1).

Lasestructurasdedatosrealeselegidasparaalmacenarlarepresentacióndeuntipoabstractodedatossoninvisiblesalosusuariosoclientes.LosalgoritmosutilizadosparaimplementarcadaunadelasoperacionesdelosTADestánencapsuladasdentrodelospropiosTAD.Lacaracterís-ticadeocultamientodelainformaciónsignificaquelosobjetostieneninterfaces públicas.Sinembargo,lasrepresentacioneseimplementacionesdeesasinterfacessonprivadas.

Figura �.� Estructura de un tipo abstracto de datos (TAD)

�.�.�. Ventajas de los tipos abstractos de datosUntipoabstractodedatosesunmodelo(estructura)conunnúmerodeoperacionesqueafectanaesemodelo.Lostiposabstractosdedatosproporcionannumerososbeneficiosalprogramador,quesepuedenresumirenlossiguientes:

1. Permiten una mejor conceptualización y modelización del mundo real. Mejoran larepresentaciónylacomprensibilidad.Clarificanlosobjetosbasadosenestructurasycomportamientoscomunes.


2. Mejoranlarobustezdelsistema.Sihaycaracterísticassubyacentesenloslenguajes,per-mitenlaespecificacióndeltipodecadavariable.Lostiposabstractosdedatospermitenlacomprobacióndetiposparaevitarerroresdetipoentiempodeejecución.

3. Mejoranelrendimiento(prestaciones).Parasistemastipeados (tipificados),elconoci-mientodelosobjetospermitelaoptimizacióndetiempodecompilación.

4. Separanlaimplementacióndelaespecificación.Permitenlamodificaciónylamejoradelaimplementaciónsinafectarlainterfazpúblicadeltipoabstractodedato.

5. Permiten la extensibilidaddel sistema.Los componentesde software reutilizables sonmásfácilesdecrearymantener.

6. Recogenmejorlasemánticadeltipo.Lostiposabstractosdedatosagrupanolocalizanlasoperacionesylarepresentacióndeatributos.

UnprogramaquemanejaunTADlohaceteniendoencuentalasoperacionesolafunciona-lidadquetiene,sininteresarseporlarepresentaciónfísicadelosdatos.Esdecir,losusuariosdeunTADsecomunicanconésteapartirdelainterfazqueofreceelTADmediantefuncionesdeacceso.PodríacambiarselaimplementacióndeltipodedatosinafectaralprogramaqueusaelTADyaqueparaelprogramaestáoculta.

�.�.�. Implementación de los tAdLasunidadesdeprogramacióndelenguajesquepuedenimplementarunTADrecibendistintosnombres:

Modula-2 móduloAda paqueteC++ claseJava clase

EnestoslenguajessedefinenlaespecificacióndelTAD,quedeclaralasoperacionesylosdatos,ylaimplementación,quemuestraelcódigofuentedelasoperaciones,quepermaneceocultoalexteriordelmódulo.

�.�. ESPECIFICACIón dE LOS tAdElobjetivodelaespecificaciónesdescribirelcomportamientodelTAD;constadedospartes,la descripciónmatemática del conjunto de datos y la de las operaciones definidas en ciertoselementosdeeseconjuntodedatos.

LaespecificacióndelTADpuedetenerunenfoqueinformal,quedescribelosdatosylasoperacionesrelacionadasen lenguaje natural.Otroenfoquemasriguroso, laespecificación formal,suponesuministrarunconjuntodeaxiomasquedescribenlasoperacionesensuas-pectosintácticoysemántico.

�.�.�. Especificación informal de un tAdConstadedospartes:

• Detallarenlosdatosdeltipolosvaloresquepuedentomar.• Describirlasoperacionesrelacionándolasconlosdatos.


Elformatoquegeneralmenteseemplea,primeroespecificaelnombredelTADylosdatos:

TADnombre del tipo(valoresysudescripción)

Acontinuacióncadaunadelasoperacionesconsusargumentos,yunadescripciónfuncionalenlenguajenatural,conesteformato:

Operación(argumentos) Descripción funcional

Comoejemplo,sevaaespecificareltipoabstractodedatosConjunto:

TAD Conjunto(coleccióndeelementossinduplicidades,puedenestarencualquierorden,seusapararepresentarlosconjuntosmatemáticosconsusoperaciones).

Operaciones,seponenlasoperacionesbásicassobreconjuntos:

Conjuntovacio.Creaunconjuntosinelementos.

Añadir(Conjunto, elemento).Comprueba si el elemento formaparte del conjunto; en caso negativo, es añadido.Laoperaciónmodificaalconjunto.

Retirar(Conjunto, elemento).Sielelementopertenecealconjunto,eseliminadodeéste.Laoperaciónmodificaalconjunto.

Pertenece(Conjunto, elemento).Verificasielelementoformapartedelconjunto,encuyocasodevuelvecierto.

Esvacio(Conjunto).Verificasielconjuntonotieneelementos,encuyocasodevuelvecierto.

Cardinal(Conjunto).Devuelveelnúmerodeelementosdelconjunto.

Union(Conjunto, Conjunto).Realizalaoperaciónmatemáticadelaunióndedosconjuntos.Laoperacióndevuelveunconjuntoconloselementoscomunesynocomunesalosdosconjuntos.

Sepuedenespecificarmásoperacionessobreconjuntos,tododependerádelaaplicaciónquesequieradaralTAD.

A tener en cuentaLa especificación informal de un TAD tiene como objetivo describir los datos del tipo y las operaciones según la funcionalidad que tienen. No sigue normas rígidas al hacer la especifi-cación, simplemente indica, de forma comprensible, la acción que realiza cada operación.

�.�.�. Especificación formal de un tAdLaespecificaciónformalproporcionaunconjuntodeaxiomasquedescribenelcomportamientodetodaslasoperaciones.Ladescripciónhadeincluirunapartedesintaxis,encuantoalostipos

�0 Estructuras de datos en Java

delosargumentosyaltipodelresultado,yunapartedesemántica,dondesedetallalaexpresióndelresultadoqueseobtieneparaunosvaloresparticularesdelosargumentos.LaespecificaciónformalhadeserlobastantepotenteparaquecumplaelobjetivodeverificarlacorreccióndelaimplementacióndelTAD.

ElesquemaquesigueconstadeunacabeceraconelnombredelTADylosdatos:

TAD nombre del tipo (valores que toma los datos del tipo)

Lesiguelasintaxisdelasoperaciones,quelistalasoperacionesmostrandolostiposdelosargumentosyeltipodelresultado:

SintaxisOperación(Tipo argumento, ...) -> Tipo resultado

Acontinuación se explica la semánticade lasoperaciones.Ésta se construyedandounosvaloresparticularesalosargumentosdelasoperaciones,apartirdelosqueseobtieneunaex-presión resultado. Éste puede tener referencias a tipos ya definidos, valores de tipo lógico oreferenciasaotrasoperacionesdelpropioTAD.

SemánticaOperación(valores particulares argumentos) ⇒ expresión resultado

Alhacerunaespecificaciónformal,siemprehayoperacionesdefinidasporsímismasqueseconsideranconstructoresdelTAD.SepuededecirquemedianteestosconstructoressegenerantodoslosposiblesvaloresdelTAD.Normalmente,seeligecomoconstructorlaoperaciónqueinicializa(porejemplo,ConjuntovacíoenelTAD Conjunto)ylaoperaciónqueañadeundatooelemento(estaoperaciónescomúnalamayoríadelostiposabstractosdedatos).Seacostumbraamarcarconunasteriscolasoperacionesquesonconstructores.

AcontinuaciónseespecificaformalmenteelTAD Conjunto;paraformarlaexpresiónresul-tadosehaceuso,siesnecesario,delasentenciaalternativasi-entonces-sino.

TAD Conjunto(colección de elementos sin duplicidades, pueden estar en cualquier orden, se usa para representar los conjuntos matemáticos con sus operaciones).

Sintaxis *Conjuntovacio -> Conjunto *Añadir(Conjunto, Elemento) -> Conjunto Retirar(Conjunto, Elemento) -> Conjunto Pertenece(Conjunto, Elemento) -> boolean Esvacio(Conjunto) -> boolean Cardinal(Conjunto) -> entero Union(Conjunto, Conjunto) -> Conjunto

Semántica ∀ e1,e2 ∈ Elemento y ∀ C,D ∈ Conjunto

Añadir(Añadir(C, e1), e1) ⇒ Añadir(C, e1) Añadir(Añadir(C, e1), e2) ⇒ Añadir(Añadir(C, e2), e1) Retirar(Conjuntovacio, e1) ⇒ Conjuntovacio Retirar(Añadir(C, e1), e2) ⇒ si e1 = e2 entonces Retirar(C,e2) sino Añadir(Retirar(C,e2),e1)


Pertenece(Conjuntovacio, e1) ⇒ falso Pertenece(Añadir(C, e2), e1) ⇒ si e1 = e2 entonces cierto sino Pertenece(C, e1) Esvacio(Conjuntovacio) ⇒ cierto Esvacio(Añadir(C, e1)) ⇒ falso Cardinal(Conjuntovacio) ⇒ Cero Cardinal(Añadir(C, e1)) ⇒ si Pertenece(C,e1) entonces Cardinal(C) sino 1 + Cardinal(C) Union(Conjuntovacio, Conjuntovacio) ⇒ Conjuntovacio Union(Conjuntovacio, Añadir(C, e1)) ⇒ Añadir(C, e1) Union(Añadir(C, e1), D) ⇒ Añadir(Union(C, D), e1)

�.�. CLASES Y OBJEtOSElparadigmaorientadoaobjetosnacióen1969delamanodeldoctornoruegoKristinNygaard,quealintentarescribirunprogramadecomputadoraquedescribieraelmovimientodelosbarcosatravésdeunfiordo,descubrióqueeramuydifícilsimularlasmareas,losmovimientosdelosbarcosylasformasdelalíneadelacostaconlosmétodosdeprogramaciónexistentesenesemomento.Descubrióqueloselementosdelentornoquetratabademodelar—barcos,mareasylíneadelacostadelosfiordos—ylasaccionesquecadaelementopodíaejecutarmanteníanunasrelacionesqueeranmásfácilesdemanejar.

Lastecnologíasorientadasaobjetoshanevolucionadomucho,peromantienenlarazóndeserdelparadigma:combinacióndeladescripcióndeloselementosenunentornodeprocesodedatosconlasaccionesejecutadasporesoselementos.Lasclasesylosobjetos,comoinstanciasoejemplaresdeellas,sonloselementosclavesobrelosquesearticulalaorientaciónaobjetos.

�.�.�. ¿Qué son objetos?Enelmundoreal,laspersonasidentificanlosobjetoscomocosasquepuedenserpercibidasporloscinco sentidos.Losobjetos tienenpropiedadesespecíficas, comoposición, tamaño,color,forma,textura,etc.quedefinensuestado.Losobjetostambiénposeenciertoscomportamientosqueloshacendiferentesdeotrosobjetos.

Booch1defineunobjetocomo“algoquetieneunestado,uncomportamientoyunaidenti-dad”.Imaginemosunamáquinadeunafábrica.Elestadodelamáquinapuedeestarfuncionan-do/parando(“on/off”),hayquetenerencuetasupotencia,velocidadmáxima,velocidadactual,temperatura,etc.Sucomportamientopuedeincluiraccionesparaarrancarypararlamáquina,obtenersutemperatura,activarodesactivarotrasmáquinas,conocerlascondicionesdeseñaldeerrorocambiarlavelocidad.Suidentidadsebasaenelhechodequecadainstanciadeunamáquinaesúnica,talvezidentificadaporunnúmerodeserie.Lascaracterísticasqueseeligenparaenfatizarelestadoyelcomportamientoseapoyaránencómounobjetomáquinaseutilizaráenunaaplicación.Enundiseñodeunprogramaorientadoaobjetos,secreaunaabstracción(unmodelosimplificado)delamáquinabasadaenlaspropiedadesyenelcomportamientoquesonútileseneltiempo.

1 Booch,Grady.Análisis y diseño orientado a objetos con aplicaciones.Madrid:DíazdeSantos/Addison-Wesley,1995(librotraducidoalespañolporlosprofesoresCuevayJoyanes).


MartinyOdelldefinenunobjetocomo“cualquiercosa,realoabstracta,enlaquesealmace-nandatosyaquellosmétodos(operaciones)quemanipulanlosdatos”.Pararealizaresaactividad,seañadenacadaobjetodelaclaselospropiosdatosasociadosconsuspropiosmétodosmiembroquepertenecenalaclase.

Unmensajeesunainstrucciónqueseenvíaaunobjetoyque,cuandoserecibe,ejecutasusacciones.Unmensajeincluyeunidentificadorquecontienelaacciónquehadeejecutarelobjetojuntoconlosdatosquenecesitaelobjetopararealizarsutrabajo.Losmensajes,porconsiguiente,formanunaventanadelobjetoalmundoexterior.

Elusuariodeunobjetosecomunicaconelobjetomediantesuinterfaz,unconjuntodeope-raciones definidas por la clase del objeto demodo que sean todas visibles al programa.Unainterfazsepuedeconsiderarcomounavistasimplificadadeunobjeto.Porejemplo,undispositivoelectrónicocomounamáquinadefaxtieneunainterfazdeusuariobiendefinida;porejemplo,esainterfazincluyeelmecanismodeavancedelpapel,botonesdemarcado,elreceptoryelbotón“enviar”.Elusuarionotienequeconocercómoestáconstruidalamáquinainternamente,elpro-tocolodecomunicacionesuotrosdetalles.Dehecho,laaperturadelamáquinaduranteelperiododegarantíapuedeanularla.

�.�.�. ¿Qué son clases?Entérminosprácticos,unaclaseesuntipodefinidoporelusuario.Lasclasessonlosbloquesdeconstrucciónfundamentalesdelosprogramasorientadosaobjetos.Boochdefineunaclasecomo“unconjuntodeobjetosquecompartenunaestructurayuncomportamientocomunes”.

Unaclasecontienelaespecificacióndelosdatosquedescribenunobjetojuntoconladescrip-cióndelasaccionesqueunobjetoconocecómohadeejecutar.Estasaccionesseconocencomoservicios o métodos. Unaclase incluye también todos losdatosnecesariospara describir losobjetoscreadosapartirdelaclase.Estosdatosseconocencomoatributos, variables o variables instancia.Eltérminoatributoseutilizaenanálisisydiseñoorientadoaobjetos,yeltérminovariable instanciasesueleutilizarenprogramasorientadosaobjetos.

�.�. dECLArACIón dE unA CLASEAntesdequeunprogramapuedacrearobjetosdecualquierclase,éstadebeserdefinida.Ladefinicióndeunaclasesignificaquesedebedaralamismaunnombre,darnombretambiéna loselementosquealmacenan susdatosydescribir losmétodosque realizarán lasaccionesconsideradasenlosobjetos.

Lasdefiniciones o especificacionesno sonuncódigodeprogramaejecutable.Seutilizanparaasignaralmacenamientoalosvaloresdelosatributosusadosporelprogramayreconocerlosmétodosqueutilizaráelprograma.Normalmente,sesitúanenarchivosformandolosdeno-minadospackages, seutilizaunarchivoparavariasclasesqueestánrelacionadas.

Formato

class NombreClase{ lista_de_miembros}


NombreClase Nombredefinidoporelusuarioqueidentificalaclase(puede incluirletras,númerosysubrayados).lista _ de _ miembros métodosydatosmiembrosdelaclase.

Ejemplo �.�Definición de una clase llamada Punto que contiene las coordenadas x e y de un punto en un plano.

class Punto{ private int x; // coordenada x private int y; // coordenada y public Punto(int x _ , int y _ ) // constructor { x = x _ ; y = y _ ; } public Punto() // constructor sin argumentos { x = y = 0; } public int leerX() // devuelve el valor de x { return x; } public int leerY() // devuelve el valor de y { return y; } void fijarX(int valorX) // establece el valor de x { x = valorX; } void fijarY(int valorY) // establece el valor de y { y = valorY; }}

Ejemplo �.�Declaración de la clase Edad.

class Edad{ private int edadHijo, edadMadre, edadPadre; datos

public Edad(){...} método especial: constructor

public void iniciar(int h,int e,int p){...} métodos public int leerHijo(){...}


public int leerMadre(){...} public int leerPadre(){...}}

�.�.�. Objetos Unavezqueunaclasehasidodefinida,unprogramapuedecontenerunainstanciadelaclase,denominadaobjeto de la clase.Unobjetosecreaconeloperadornew aplicadoaunconstructordelaclase.UnobjetodelaclasePuntoinicializadoalascoordenadas(2,1)sería:

new Punto(2,1);

Eloperadornewcreaelobjetoydevuelveunareferenciaalobjetocreado.Estareferenciaseasignaaunavariabledeltipodelaclase.Elobjetopermanecerávivosiemprequeestéreferen-ciadoporunavariabledelaclasequeesinstancia.

Formato para definir una referencia

NombreClase varReferencia;

Formato para crear un objeto

varReferencia = new NombreClase(argmntos _ constructor);

Todaclasetieneunoomasmétodos,denominadosconstructores,parainicializarelobjetocuandoescreado;tienenelmismonombrequeeldelaclase,notienentipoderetornoypuedenestarsobrecargados.EnlaclaseEdaddelEjemplo2.2,elconstructornotieneargumentos,sepuedecrearunobjeto:

Edad f = new Edad();

Eloperador de accesoaunmiembro(.)seleccionaunmiembroindividualdeunobjetodelaclase.Porejemplo:

Punto p;p = new Punto();p.fijarX (100);System.out.println(" Coordenada x es " + p.leerX());

El operador punto (.) se utiliza con los nombres de los métodos y variables instancia para especificar que son miembros de un objeto.Ejemplo: Clase DiaSemana, contiene el método visualizar()

DiaSemana hoy; // hoy es una referencia hoy = new DiaSemana(); // se ha creado un objeto hoy.visualizar(); // llama al método visualizar()


�.�.�. Visibilidad de los miembros de la clase Unprincipiofundamentalenprogramaciónorientadaaobjetoseslaocultación de la infor-mación,quesignificaqueadeterminadosdatosdelinteriordeunaclasenosepuedeaccederpormétodosexternosaella.Elmecanismoprincipalparaocultardatosesponerlosenunaclaseyhacerlosprivados.Alosdatosométodosprivadossólosepuedeaccederdesdedentrodelaclase.Porelcontrario,losdatosométodospúblicossonaccesiblesdesdeelexteriordelaclase.

Noaccesiblesdesdeelexteriordelaclase(acceso denegado)

Privado

DatosoMétodos

Accesibledesdeelexteriordelaclase

Público

DatosoMétodos

Figura �.� Secciones pública y privada de una clase

Paracontrolarelaccesoalosmiembrosdelaclaseseutilizantresespecificadores de acceso:public,privateyprotected.Cadamiembrodelaclaseestáprecedidodelespecificadordeaccesoquelecorresponde.

Formato

class NombreClase{ private declaración miembro privado; // miembros privados

protected declaración miembro protegido; // miembros protegidos

public declaración miembro público; // miembros públicos}

Elespecificadorpublicdefinemiembrospúblicos,quesonaquellosalosquesepuedeac-cederporcualquiermétododesdefueradelaclase.Alosmiembrosquesiguenalespecificadorprivatesólosepuedeaccederpormétodosmiembrosdelamismaclase.Alosmiembrosquesiguenalespecificadorprotectedsepuedeaccederpormétodosmiembrodelamismaclaseodeclasesderivadas,asícomopormétodosdeotrasclasesqueseencuentranenelmismopaquete.Losespecificadorespublic,protectedyprivatepuedenaparecerencualquierorden.Sinoseespecificaacceso(acceso por defecto)aunmiembrodeunaclase,aéstesepuedeaccederdesdelosmétodosdelaclaseydesdecualquiermétododelasclasesdelpaqueteenelqueseencuentra.

Ejemplo �.�Declaración de la clase Foto y Marco con miembros declarados con distinta visibilidad. Ambas clases forman parte del paquete soporte.


package soporte;

class Foto{ private int nt; private char opd; String q; public Foto(String r) // constructor { nt = 0; opd = 'S'; q = new String(r); } public double mtd(){...}}

class Marco{ private double p; String t; public Marco() {...}

public void poner() { Foto u = new Foto("Paloma"); p = u.mtd(); t = "**" + u.q + "**"; }}

tabla �.� Visibilidad, “x” indica que el acceso está permitido

tipo de miembro

Miembro de la misma clase

Miembro de una clase derivada

Miembro de clase del paquete

Miembro de clase de otro paquete

Private xEn blanco x xProtected x x x

Public x x x x

Aunquelasespecificacionespúblicas,privadasyprotegidaspuedenaparecerencualquierorden,enJavalosprogramadoressuelenseguirciertasreglaseneldiseñoquecitamosaconti-nuación,paraqueustedpuedaelegirlaqueconsideremáseficiente.

1. Ponerlosmiembrosprivadosprimero,debidoaquecontienenlosatributos(datos).2. Colocarlosmiembrospúblicosprimero,debidoaquelosmétodosylosconstructoresson

lainterfazdelusuariodelaclase.Enrealidad,talvezelusomásimportantedelosespecificadoresdeaccesoesimplementar

la ocultaciónde la información.Elprincipio de ocultación de la información indicaque todalainteracciónconunobjetosedeberestringirautilizarunainterfazbiendefinidaquepermitaignorarlosdetallesdeimplementacióndelosobjetos.Porconsiguiente,losdatosylosmétodos


públicosformanlainterfazexternadelobjeto,mientrasqueloselementosprivadossonlosas-pectosinternosquenonecesitanseraccesiblesparausarelobjeto.Loselementosdeunaclasesinespecificadorylosprotectedtienenlasmismaspropiedadesquelospúblicosrespectoalasclasesdelpaquete.

El principio de encapsulamiento significa que las estructuras de datos internas utilizadas en la implementación de una clase no pueden ser accesibles directamente al usuario de la clase.

�.�.�. Métodos de una claseLasmétodosenJavasiempresonmiembrosdeclases,nohaymétodosofuncionesfueradelasclases.Laimplementacióndelosmétodosseincluyedentrodelcuerpodelaclase.LaFigura2.3muestraladeclaracióncompletadeunaclase.

? Encapsulación.

Figura �.� Definición típica de una clase

Ejemplo �.�

La claseRacionaldefine el numerador y el denominador característicos de un número racional. Por cada dato se proporciona un método miembro que devuelve su valor y un método que asigna numerador y denominador. Tiene un constructor que inicializa un objeto a 0/1.

class Racional{ private int numerador; private int denominador;

public Racional() { numerador = 0; denominador = 1; }


public int leerN() { return numerador; } public int leerD() { return denominador; } public void fijar (int n, int d) { numerador = n; denominador = d; }}

Ejercicio �.�Definir una clase DiaAnyo que contenga los atributos mes y día, el método igual() y el método visualizar(). El mes se registra como un valor entero (1, Enero; 2, Febrero; etc.). El día del mes se registra en la variable entera día. Escribir un programa que compruebe si una fecha es la de su cumpleaños.

Elmétodomain()delaclaseprincipal,Cumple,creaunobjetoDiaAnyoyllamaalmétodoigual()paradeterminarsicoincidelafechadelobjetoconlafechadesucumpleaños,quesehaleídodeldispositivodeentrada.

import java.io.*;

class DiaAnyo{ private int mes; private int dia;

public DiaAnyo(int d, int m) { dia = d; mes = m; } public boolean igual(DiaAnyo d) { if ((dia == d.dia) && (mes == d.mes)) return true; else return false; } // muestra en pantalla el mes y el día public void visualizar() { System.out.println("mes = " + mes + " , dia = " + dia); }} // clase principal, con método mainpublic class Cumple{ public static void main(String[] ar)throws IOException { DiaAnyo hoy; DiaAnyo cumpleanyos; int d, m; BufferedReader entrada = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in));


System.out.print("Introduzca fecha de hoy, dia: "); d = Integer.parseInt(entrada.readLine()); System.out.print("Introduzca el número de mes: "); m = Integer.parseInt(entrada.readLine());

hoy = new DiaAnyo(d,m);

System.out.print("Introduzca su fecha de nacimiento, dia: "); d = Integer.parseInt(entrada.readLine()); System.out.print("Introduzca el número de mes: "); m = Integer.parseInt(entrada.readLine()); cumpleanyos = new DiaAnyo(d,m);

System.out.print( " La fecha de hoy es "); hoy.visualizar(); System.out.print( " Su fecha de nacimiento es "); cumpleanyos.visualizar();

if (hoy.igual(cumpleanyos)) System.out.println( "¡Feliz cumpleaños ! "); else System.out.println( "¡Feliz dia ! "); }}

�.�.�. Implementación de las clasesElcódigofuentedeladefinicióndeunaclase,contodossusmétodosyvariablesinstanciaseal-macenaenarchivosdetextoconextensión.javayelnombredelaclase,porejemplo,Racional.java.Normalmente,sesitúalaimplementacióndecadaclaseenunarchivoindependiente.

Lasclasespuedenprocederdediferentesfuentes:• Sepueden declarar e implementar sus propias clases.El código fuente siempre estará

disponible;puedenestarorganizadasporpaquetes.• Sepuedenutilizarclasesquehayansidoescritasporotraspersonasoinclusoquesehayan

comprado.Enestecaso,sepuededisponerdelcódigofuenteoestarlimitadoautilizarelbytecodedelaimplementación.Seránecesariodisponerdelpaquetedondeseencuentran.

• Sepuedenutilizar clases de los diversospackages que acompañan a su software dedesarrolloJava.

�.�.�. Clases públicasLadeclaracióndeunaclasepuedeincluirelmodificadorpubliccomoprefijoenlacabeceradelaclase.Porejemplo:

public class Examen{ // miembros de la clase}

LaclaseExamenpuedeserutilizadaporlasclasesqueseencuentranensumismoarchivo(package),oporclasesdecualquierotropaqueteoarchivo.Habitualmente,lasclasessedefinen


comopublic,anoserquesequierarestringirsuusoalasclasesdelpaquete.Unaclasedecla-radasinelprefijopublicestableceunarestricciónimportante,yesquesólopodráserutilizadaporlasclasesdefinidasenelmismopaquete.

AdvertenciaEl especificador de acceso public es el único que se puede especificar en la cabecera de una clase.

�.�. PAQuEtESLospaquetessonlaformaquetieneJavadeorganizarlosarchivosconlasclasesnecesariasparaconstruirlasaplicaciones.Javaincorporavariospaquetes,porejemplojava.lang ojava.io,conlasclasesbásicasparaconstruirprogramas:System, String, Integer ...

�.�.�. Sentencia package¿Cómosepuededefinirunpaquete?Lasentenciapackage seutilizaparaestecometido.Enprimerlugarsedebeincluirlasentenciapackagecomoprimeralíneadelarchivofuentedecadaunadelasclasesdelpaquete.Porejemplo,si lasclasesLapiz,BoligrafoyFoliosevanaorganizarformandoelpaqueteescritorio,elesquemaaseguireselsiguiente:

// archivo fuente Lapiz.java

package escritorio;

public class Lapiz {

// miembros de clase Lapiz

}

// archivo fuente Boligrafo.java

package escritorio;

public class Boligrafo{

// miembros de clase Boligrafo

}

// archivo fuente Folio.java

package escritorio;

public class Folio{

// miembros de clase Folio

}


Formato

package NombrePaquete;

Ensegundolugar,unavezcreadoelarchivofuentedecadaclasedelpaquete,sedebenubicarcadaunoenunsubdirectorioconelmismonombrequeeldelpaquete.EnelesquemaanteriorseubicaránlosarchivosLapiz.java,Boligrafo.javayFolio.javaenelcaminoescritorio.

Elusodepaquetestienedosbeneficiosimportantes:1. Lasrestriccionesdevisibilidadsonmenoresentreclasesqueestándentrodelmismopaquete.

Desdecualquierclasedeunpaquete,losmiembrosprotectedylosmiembrossinmodifi-cadordevisibilidadsonaccesibles,peronolosondesdeclasesdeotrospaquetes.

2. Laseleccióndelasclasesdeunpaquetesepuedeabreviarconlasentenciaimportdelpaquete.

�.�.�. ImportLasclasesqueseencuentranenlospaquetesseidentificanutilizandoelnombredelpaquete,elselectorpunto(.)y,acontinuación,elnombredelaclase.Porejemplo,ladeclaracióndelaclaseArteconatributosdelaclasePrintStream(paquetejava.io)yLapiz(paqueteescritorio):

public class Arte{ private java.io.PrintStream salida; private escritorio.Lapiz p;}

Lasentenciaimportfacilitalaseleccióndeunaclase,permiteescribirúnicamentesunom-bre,evitandoelnombredelpaquete.Ladeclaraciónanteriorsepuedeabreviar:

import java.io.PrintStream;import escritorio.*;public class Arte{ private PrintStream salida; private Lapiz p;}

Lasentenciaimportdebeaparecerantesdeladeclaracióndelasclases,acontinuacióndelasentenciapackage.Tienedosformatos:

Formato

import identificadorpaquete.nombreClase;

import identificadorpaquete.*;

Elprimerformatoespecificaunaclaseconcreta.Elsegundoformatoindicaqueparatodaslasclasesdeunpaquetenohacefaltacualificarelnombredelaclaseconelnombredelpaquete.


Confrecuenciaseutilizaelformato.*.Tienelaventajadepodersimplificarcualquierclasedelpaquete,perosepuedenseñalarlossiguientesproblemas:

• Sedesconocequéclasesconcretasdelpaqueteseestánutilizando.Porcontra,conunasentenciaimportporcadaclaseutilizadaseconocenlasclasesempleadas.

• Puedehabercolisionesentrenombresdeclasesdeclaradasenelarchivoynombresdeclasesdelpaquete.

• Mayortiempodecompilación,debidoaqueelcompiladorbuscalaexistenciadecualquierclaseenelpaquete.

NotaAunque aparezca la sentencia import paquete.*, el compilador genera bytecode sólo para las clases utilizadas.

Ejemplo �.�Se crea el paquete numerico con la clase Random y se utiliza la clase en una aplicación.

package numerico;

public Random{ // ...}

Alutilizarlaclaseenotroarchivo:

import java.util.*import numerico.*;

Enelpaquetejava.utilseencuentralaclaseRandom,porelloseproduceunaambigüedadconlaclaseRandomdelpaquetenumerico.EsnecesariocualificarcompletamenteelnombredelaclaseRandomde,porejemplo,java.util.

java.util.Random aleatorio; // define una referencia

�.�. COnStruCtOrESUnconstructoresunmétodoqueseejecutaautomáticamentecuandosecreaunobjetodeunaclase.Sirveparainicializarlosmiembrosdelaclase.

Elconstructortieneelmismonombrequelaclase.Cuandosedefinenosepuedeespecificarunva-lorderetorno,nuncadevuelveunvalor.Sinembargo,puedetomarcualquiernúmerodeargumentos.

Reglas 1. El constructor tiene el mismo nombre que la clase. 2. Puede tener cero o más argumentos. 3. No tiene tipo de retorno.


Ejemplo �.�La clase Rectangulo tiene un constructor con cuatro parámetros.

public class Rectangulo{ private int izdo; private int superior; private int dcha; private int inferior; // constructor public Rectangulo(int iz, int sr, int d, int inf) { izdo = iz; superior = sr; dcha = d; inferior = inf; } // definiciones de otros métodos miembro}

Alcrearunobjeto,sepasanlosvaloresdelosargumentosalconstructorconlamismasin-taxisqueladellamadaaunmétodo.Porejemplo:

Rectangulo Rect = new Rectangulo(25, 25, 75, 75);

SehacreadounainstanciadeRectangulopasandovaloresconcretosalconstructordelaclase,ydeestaformaquedainicializado.

�.�.�. Constructor por defectoUnconstructorquenotieneparámetrosse llamaconstructor por defecto.Unconstructorpordefectonormalmenteinicializalosmiembrosdatodelaclaseconvalorespordefecto.

ReglaJava crea automáticamente un constructor por defecto cuando no existen otros cons-tructores. Tal constructor inicializa las variables de tipo numérico (int, float ...) a cero, las variables de tipo boolean a true y las referencias a null.

Ejemplo �.�El constructor por defecto inicializa x e y a 0.

public class Punto{ private int x; private int y;

public Punto() // constructor por defecto { x = 0;


y = 0; }}

CuandosecreaunobjetoPunto,susmiembrosdatoseinicializana0.

Punto P1 = new Punto() ; // P1.x == 0, P1.y == 0

PrecauciónTenga cuidado con la escritura de una clase con sólo un constructor con argumentos. Si se omite un constructor sin argumento, no será posible utilizar el constructor por defecto. La definición NomClase c = new NomClase() no será posible.

�.�.�. Constructores sobrecargadosAl igual que se puede sobrecargar unmétododeuna clase, también se puede sobrecargar elconstructordeunaclase.Dehecho,losconstructoressobrecargadossonbastantefrecuentesyproporcionandiferentesalternativasparainicializarobjetos.

ReglaPara prevenir a los usuarios de la clase de crear un objeto sin parámetros, se puede: (1) omitir el constructor por defecto, o bien (2) hacer el constructor privado.

Ejemplo �.�La clase EquipoSonido se define con tres constructores: uno por defecto, otro con un argumento de tipo cadena y el tercero con tres argumentos.

public class EquipoSonido{ private int potencia; private int voltios; private int numCd; private String marca;

public EquipoSonido() // constructor por defecto { marca = "Sin marca"; System.out.println("Constructor por defecto"); } public EquipoSonido(String mt) { marca = mt; System.out.println("Constructor con argmto cadena "); } public EquipoSonido(String mt, int p, int v) { marca = mt;


potencia = p; voltios = v; numCd = 20; System.out.println("Constructor con tres argumentos "); } public double factura(){...}

};

LainstanciacióndeunobjetoEquipoSonidopuedehacersellamandoacualquierconstructor:

EquipoSonido rt, gt, ht; // define tres referenciasrt = new EquipoSonido(); // llamada al constructor por defectogt = new EquipoSonido("JULAT");rt = new EquipoSonido("PARTOLA",35,220);

�.�. rECOLECCIón dE OBJEtOSEnJava,unobjetosiemprehadeestarreferenciadoporunavariable;enelmomentoenqueunobjetodejadeestarreferenciado,seactivalarutinaderecoleccióndememoria,sepuededecirqueelobjetoesliberadoylamemoriaqueocupapuedeserreutilizada.Porejemplo:

Punto p = new Punto(1,2);

lasentencia p = nullprovocaqueelobjetoPuntosealiberadoautomáticamente.Elpropiosistemaseencargade recolectar losobjetosendesusoparaaprovechar lame-

moria ocupada. Para ello, hay un proceso que se activa periódicamente y toma los objetosquenoestánreferenciadosporningunavariable.ElprocesolorealizaelmétodoSystem.gc(garbage collection).Porejemplo,elsiguientemétodocreaobjetosContadorqueseliberanalperdersureferencia.

void objetos(){ Contador k, g, r, s; // se crean cuatro objetos k = new Contador(); g = new Contador(); r = new Contador(); s = new Contador(); /* la siguiente asignación hace que g referencie al mismo objeto que k, además el objeto original de g será automáticamente recolectado. */ g = k; /* ahora no se activa el recolector porque g sigue apuntando al objeto. */ k = null; /* a continuación sí se activa el recolector para el objeto original de r. */ r = new Contador();

} // se liberan los objetos actuales apuntados por g, r, s


�.�.�. Método finalize()Elmétodofinalize()esespecial,sellamaautomáticamentesihasidodefinidoenlaclase,justoantesquelamemoriadelobjetorecolectadovayaaserdevueltaalsistema.Elmétodonoesundestructordelobjeto,noliberamemoria;enalgunasaplicaciones,sepuedeutilizarparaliberarciertosrecursosdelsistema.

REGLAfinalize() es un método especial con estas características: • No devuelve valor, es de tipo void. • No tiene argumentos. • No puede sobrecargarse. • Su visibilidad es protected.

Ejercicio �.�Se declaran dos clases, cada una con su método finalize(). El método main()crea objetos de ambas clases; las variables que referencian a los objetos se modifican para que cuando se active la recolección automática de objetos se libere la memoria de estos; hay una llamada a System.gc() para no esperar a la llamada interna del sistema.

class Demo{ private int datos; public Demo(){datos = 0;} protected void finalize() { System.out.println("Fin de objeto Demo"); } }

class Prueba{ private double x; public Prueba (){x = -1.0;} protected void finalize() { System.out.println("Fin de objeto Prueba"); } }

public class ProbarDemo{ public static void main(String[] ar) { Demo d1, d2; Prueba p1, p2; d1 = new Demo(); p1 = new Prueba(); System.gc(); // no se libera ningún objeto


p2 = p1; p1 = new Prueba(); System.gc(); // no se libera ningún objeto p1 = null; d1 = new Demo(); System.gc(); // se liberan dos objetos d2 = new Demo(); } // se liberan los objetos restantes }

�.�. OBJEtO QuE EnVIA EL MEnSAJE: thisthisesunareferenciaalobjetoqueenvíaunmensaje,osimplemente,unareferenciaalobjetoquellamaunmétodo(estenodebeserstatic).Internamentesedefine:

final NombreClase this;

porconsiguiente,nopuedemodificarse.Lasvariablesylosmétodosdelasclasesestánreferen-ciados,implícitamente,porthis.Pensemos,porejemplo,enlasiguienteclase:

class Triangulo{ private double base; private double altura; public double area() { return base*altura/2.0 ; }}

Enelmétodoarea()sehacereferenciaalasvariablesinstanciabaseyaltura.¿Alabase,alturadequéobjeto?ElmétodoescomúnparatodoslosobjetosTriangulo.Aparentementenodistingueentreunobjetouotro,perocadavariableinstanciaimplícitamenteestácualificadaporthis.Escomosiestuvieraescrito:

public double area(){ return this.base*this.altura/2.0 ;}

Fundamentalmente,thistienedosusos:• Seleccionarexplícitamenteunmiembrodeunaclaseconelfindedarmasclaridadode

evitarcolisióndeidentificadores.Porejemplo: class Triangulo { private double base; private double altura; public void datosTriangulo(double base, double altura) { this.base = base; this.altura = altura; } // ... }

Sehaevitadoconthislacolisiónentreargumentosyvariablesinstancia.


• Queunmétododevuelvaelmismoobjetoquelollamó.Deesamanera,sepuedenhacerlla-madasencascadaamétodosdelamismaclase.DenuevosedefinelaclaseTriangulo:

class Triangulo { private double base; private double altura; public Triangulo datosTriangulo(double base, double altura) { this.base = base; this.altura = altura; return this; } public Triangulo visualizar() { System.out.println(" Base = " + base); System.out.println(" Altura = " + altura); return this; } public double area() { return base*altura/2.0 ; } }

Ahorasepuedenconcatenarllamadasamétodos:

Triangulo t = new Triangulo(); t.datosTriangulo(15.0,12.0).visualizar();

�.�0. MIEMBrOS static dE unA CLASECadainstanciadeunaclase,cadaobjeto,tienesupropiacopiadelasvariablesdelaclase.Cuandointeresequehayamiembrosquenoesténligadosalosobjetossinoalaclasey,portanto,seancomunesatodoslosobjetos,estossedeclaranstatic.

�.�0.�. Variables staticLasvariablesdeclasestatic soncompartidaspor todos losobjetosde laclase.Sedeclarande igualmaneraqueotravariable, añadiendocomoprefijo lapalabra reservadastatic.Porejemplo:

public class Conjunto{ private static int k = 0; static Totem lista = null; // ...}


Lasvariablesmiembrostaticnoformanpartedelosobjetosdelaclasesinodelapropiacla-se.Dentrodelasclase,seaccedeaellasdelamanerahabitual,simplementeconsunombre.Desdefueradelaclase,seaccedeconelnombredelaclase,elselectoryelnombredelavariable:

Conjunto.lista = ... ;

Tambiénsepuedeaccederatravésdeunobjetodelaclaseperonoesrecomendable,yaquelosmiembrosstaticnopertenecenalosobjetossinoalasclases.

Ejercicio �.�Dada una clase, se quiere conocer en todo momento los objetos activos en la aplicación.

SedeclaralaclaseEjemploconunconstructorpordefectoyotroconunargumento.Ambosincrementanlavariablestatic cuentaen1.Deesamanera,cadanuevoobjetoquedacon-tabilizado.Tambiénsedeclaraelmétodofinalize(),detalformaquealactivarsecuentadecreceen1.

Elmétodomain()creaobjetosdelaclaseEjemployvisualizalavariablequecontabilizaelnúmerodesusobjetos.

class Ejemplo{ private int datos; static int cuenta = 0;

public Ejemplo() { datos = 0; cuenta++; // nuevo objeto } public Ejemplo(int g) { datos = g; cuenta++; // nuevo objeto } // redefinición de finalize() protected void finalize() { System.out.println("Fin de objeto Ejemplo"); cuenta--; } }

public class ProbarEjemplo{ public static void main(String[] ar) { Ejemplo d1, d2;

System.out.println("Objetos Ejemplo: " + Ejemplo.cuenta); d1 = new Ejemplo(); d2 = new Ejemplo(11); System.out.println("Objetos Ejemplo: " + Ejemplo.cuenta);


d2 = d1; System.gc(); System.out.println("Objetos Ejemplo: " + Ejemplo.cuenta);

d2 = d1 = null; System.gc(); System.out.println("Objetos Ejemplo: " + Ejemplo.cuenta); } }

Unavariablestaticsueleinicializarsedirectamenteenladefinición.Sinembargo,existeuna construcción de Java que permite inicializarmiembrosstatic en un bloque de códigodentrodelaclase;elbloquedebevenirprecedidodelapalabrastatic.Porejemplo:

class DemoStatic{ private static int k; private static double r; private static String cmn; static { k = 1; r = 0.0; cmn = "Bloque"; }}

�.�0.�. Métodos staticLosmétodosdelasclasessellamanatravésdelosobjetos.Enocasionesinteresadefinirmétodosqueesténcontroladosporlaclase,demodoquenohagafaltacrearunobjetoparallamarlos:sonlosmétodosstatic.MuchosmétodosdelabibliotecaJavaestándefinidoscomostatic;es,porejemplo,elcasodelosmétodosmatemáticosdelaclaseMath:Math.sin(), Math.sqrt().

Lallamadaalosmétodosstaticserealizaatravésdelaclase:NombreClase.metodo(),respetandolasreglasdevisibilidad.Tambiénsepuedenllamarconunobjetodelaclase;peronoesrecomendabledebidoaquesonmétodosdependientesdelaclaseynodelosobjetos.

Losmétodosdefinidoscomostaticnotienenasignadalareferenciathis,porloquesólopuedenaccederamiembrosstaticdelaclase.Esunerrorqueunmétodo staticaccedaamiembrosdelaclasenostatic.Porejemplo:

class Fiesta{ int precio; String cartel; public static void main(String[] a) { cartel = " Virgen de los pacientes"; precio = 1;

...


al compilardadoserroresdebidoaquedesdeelmétodomain(), definidocomostatic, seaccedeamiembrosnostatic.

Ejemplo �.�La clase SumaSerie define tres variables static, y un método static que calcula la suma cada vez que se llama.

class SumaSerie{ private static long n; private static long m; static { n = 0; m = 1; } public static long suma() { m += n; n = m - n; return m; }}

�.��. CLASE ObjectObjecteslasuperclasebasedetodaslasclasesdeJava;todaclasedefinidaenJavaheredadelaclaseObjecty,enconsecuencia,todavariablereferenciaaunaclaseseconvierte,automática-mente,altipoObject.Porejemplo:

Object g;String cd = new String("Barranco la Parra");Integer y = new Integer(72); // objeto inicializado a 72g = cd; // g referencia al mismo objeto que cdg = y; // g ahora referencia a un objeto Integer

LaclaseObjecttienedosmétodosimportantes:equals()ytoString().Generalmente,seredefinenenlasclasesparaespecializarlos.

equals()

Comparaelobjetoquehacelallamadaconelobjetoquesepasacomoargumento,devuelvetruesisoniguales.

boolean equals(Object k);

Elsiguienteejemplocomparadosobjetos; lacomparaciónestrue sicontienen lamismacadena.

String ar = new String("Iglesia románica");


String a = "Vida sana";if (ar.equals(a)) //...no se cumple, devuelve false

toString()

Estemétodoconstruyeunacadena,queeslarepresentacióndelobjeto,ydevuelvelacadena.Normalmente,seredefineenlasclasesparadarasídetallesexplícitosdelosobjetosdelaclase.

String toString()

Por ejemplo, un objeto Double llama al método toString() y asigna la cadena a unavariable.

Double r = new Double(2.5);String rp;rp = r.toString();

�.��.�. Operador instanceofConfrecuencia,senecesitaconocerlaclasedelaqueesinstanciaunobjeto.Hayquetenerencuentaque,enlasjerarquíasdeclases,sedanconversionesautomáticasentreclasesderivadasysuclasebase;enparticular,cualquierreferenciasepuedeconvertiraunavariabledetipoObject.

Coneloperadorinstanceofsedeterminalaclasealaqueperteneceunobjeto,quetienedosoperandos:elprimeroesunobjetoy,elsegundo,unaclase.Evalúalaexpresiónatruesielprimeroesunainstanciadelsegundo.LasiguientefuncióntieneunaargumentodetipoObject,porloquepuederecibircualquierreferencia,seleccionandolaclasealaqueperteneceelobjetotransmitido(String,Vector,...):

public hacer (Object g){ if (g instanceof String) ... else if (g instanceof Vector) ...

El operador instanceof es un operador relacional, su evaluación da como resultado un valor de tipo boolean.

�.��. tIPOS ABStrACtOS dE dAtOS En JAVALaimplementacióndeunTADenJavaserealizadeformanaturalconunaclase.Dentrodelaclasevaaresidirlarepresentacióndelosdatosjuntoalasoperaciones(métodosdelaclase).Lainterfazdeltipoabstractoquedaperfectamentedeterminadaconlaetiquetapublic,queseaplicaráalosmétodosdelaclasequerepresentenoperaciones.

Porejemplo,sisehaespecificadoelTAD Puntopararepresentarlaabstracciónpuntoenelespaciotridimensional,lasiguienteclaseimplementaeltipo:

class Punto{


// representación de los datos private double x, y, z; // operaciones public double distancia(Punto p); public double modulo(); public double anguloZeta(); ...};

�.��.�. Implementación del tAd ConjuntoLa implementacióndeunTADserealizasegún laespecificaciónrealizadadel tipo.LaclaseConjuntoimplementaelTAD Conjunto,cuyaespecificaciónseencuentraenelapartado2.3.Laclaserepresentalosdatosdeformagenérica,utilizaunarrayparaalmacenarloselementos,detipoObject.

archivo conjunto.java

package conjunto;

public class Conjunto{ static int M = 20; // aumento de la capacidad private Object [] cto; private int cardinal; private int capacidad; // operaciones public Conjunto() { cto = new Object[M]; cardinal = 0; capacidad = M; } // determina si el conjunto está vacío public boolean esVacio() { return (cardinal == 0); } // añade un elemento si no está en el conjunto public void annadir(Object elemento) { if (!pertenece(elemento)) { /* verifica si hay posiciones libres, en caso contrario amplia el conjunto */ if (cardinal == capacidad) { Object [] nuevoCto; nuevoCto = new Object[capacidad + M]; for (int k = 0; k < capacidad; k++) nuevoCto[k] = cto[k]; capacidad += M; cto = nuevoCto; System.gc(); // devuelve la memoria no referenciada


} cto[cardinal++] = elemento; } } // quita elemento del conjunto public void retirar(Object elemento) { if (pertenece(elemento)) { int k = 0; while (!cto[k].equals(elemento)) k++; /* desde el elemento k hasta la última posición mueve los elementos una posición a la izquierda */ for (; k < cardinal ; k++) cto[k] = cto[k+1]; cardinal--; } } //busca si un elemento pertenece al conjunto public boolean pertenece(Object elemento) { int k = 0; boolean encontrado = false; while (k < cardinal && !encontrado) { encontrado = cto[k].equals(elemento); k++; } return encontrado; } //devuelve el número de elementos public int cardinal() { return this.cardinal; } //operación unión de dos conjuntos public Conjunto union(Conjunto c2) { Conjunto u = new Conjunto(); // primero copia el primer operando de la unión for (int k = 0; k < cardinal; k++) u.cto[k] = cto[k]; u.cardinal = cardinal; // añade los elementos de c2 no incluidos for (int k = 0; k < c2.cardinal; k++) u.annadir(c2.cto[k]); return u; } public Object elemento(int n) throws Exception { if (n <= cardinal) return cto[--n]; else throw new Exception("Fuera de rango"); }}


RESuMENLostiposabstractosdedatos(TAD)describenunconjuntodeobjetosconlamismarepresen-taciónycomportamiento.Lostiposabstractosdedatospresentanunaseparaciónclaraentrelainterfazexternadeuntipodedatosysuimplementacióninterna.Laimplementacióndeuntipoabstractodedatosestáoculta.Porconsiguiente,sepuedenutilizarimplementacionesalternativasparaelmismotipoabstractodedatosincambiarsuinterfaz.Laespecificacióndeuntipoabstractodedatossepuedehacerdemanera informal,obien,deformamasrigurosa,unaespecificaciónformal.Enlaespecificacióninformalsedescribenliteralmentelosdatosylafuncionalidaddelasoperaciones.Laespecificaciónformaldescribelosdatos,lasintaxisylasemánticadelasoperaciones,considerandociertasoperacionescomoaxiomas,quesonlosconstructoresdenuevosdatos.Unabuenaespecificaciónformaldeuntipoabstractodedatosdebepoderverificarlabondaddelaimplementación.Enlamayoríadeloslenguajesdeprogramaciónorientadosaobjetos,yenparticularenJava,lostiposabstractosdedatosseimplementanmedianteclases.Unaclaseesuntipodedatodefinidoporelprogramadorquesirvepararepresentarobjetosdelmundo real.Unobjetodeunaclase tienedos componentes:unconjuntode atributosovariablesinstanciayunconjuntodecomportamientos(métodos).Losatributostambiénsellamanvariablesinstanciaomiembrosdato,yloscomportamientossellamanmétodosmiembro.

class Circulo { private double centroX; private double centroY; private double radio; public double superficie(){} }

Unobjetoesunainstanciadeunaclase,yunavariablecuyotiposealaclaseesunareferenciaaunobjetodelaclase.

Circulo unCirculo; // variable del tipo clase Circulo [] tipocirculo = new Circulo[10]; // array de referencias

Ladefinicióndeunaclase,encuantoavisibilidaddesusmiembros, tienetressecciones:pública, privada y protegida.Lasecciónpúblicacontienedeclaracionesdelosatributosydelcomportamientodelobjetoquesonaccesiblesalosusuariosdelobjeto.Serecomiendaladeclaracióndelosconstructoresenlasecciónpública.Lasecciónprivadacontienelosmé-todosmiembroylosmiembrosdato,quesonocultosoinaccesiblesalosusuariosdelobjeto.Estosmétodosmiembroyatributosdatosonaccesiblessóloporlosmétodosmiembrodelobjeto.Losmiembrosdeunaclaseconvisibilidad protected sonaccesiblesparacualquierusuariodelaclasequeseencuentreenelmismo package; tambiénsonaccesiblesparalasclasesderivadas.Elaccesopor defecto, sinmodificador,tienelasmismaspropiedadesqueelacceso protected paralasclasesqueseencuentranenelmismo package.


Unconstructor esunmétodomiembroconelmismonombrequesuclase.Unconstructornopuededevolveruntipoperopuedesersobrecargado.

class complejo { public complejo(double x, double y){} public complejo(complejo z){} }

Elconstructor esunmétodoespecialquese invocacuandosecreaunobjeto.Seutiliza,normalmente,parainicializarlosatributosdeunobjeto.Porlogeneral,almenossedefineunconstructorsinargumentos,llamadoconstructorpordefecto.Encasodenodefinirseelconstructor,implícitamentequedadefinidounconstructorsinargumentosqueinicializacadamiembronuméricoa 0,losmiembrosdetipo boolean a true ylasreferenciasanull.Elprocesodecrearunobjetosellamainstanciación(creacióndeinstancia).EnJavasecreaunobjetoconeloperador new yunconstructordelaclase.

Circulo C = new Circulo();

EnJava,laliberacióndeobjetosesautomática;cuandounobjetodejadeestarreferenciadoporunavariableescandidatoaquelamemoriaqueocupasealiberaday,posteriormente,reutiliza-da.Elprocesosedenominagarbage collection,elmétodo System.gc() realizaelproceso.Lospaquetessonagrupacionesdeclasesrelativasauntema.Elsistemasuministrapaquetesconclasesquefacilitanlaprogramación.Sepuedeafirmarqueelpaquetejava.langesdondeseen-cuentranlasclasesmasutilizadas,porloqueesautomáticamenteincorporadoalosprogramas.Losmiembrosdeunaclasedefinidoscomo static noestánligadosalosobjetosdelaclasesinoquesoncomunesatodoslosobjetos,sondelaclase.Secualificanconelnombredelaclase,porejemplo:

Math.sqrt(x);

EJERcicioS2.1. Realizar una especificación informal del TAD Conjunto con las operaciones:

ConjuntoVacio, Esvacio, Añadir un elemento al conjunto,Pertenece un elemento alconjunto,Retirarunelementodelconjunto,Uniondedosconjuntos,InterseccióndedosconjuntoseInclusióndeconjuntos.

2.2. RealizarlaespecificaciónformaldelTADConjuntoconlasoperacionesindicadasenelEjercicio2.1.

ConsiderarlasoperacionesConjuntoVacioyAñadircomoconstructores.

2.3. ConstruirelTADNaturalpararepresentarlosnúmerosnaturales,conlasoperacio-nes:Cero, Sucesor, EsCero, Igual, Suma, Antecesor, DiferenciayMenor.

Realizar la especificación informal y formal considerando comoconstructores lasoperacionesCeroySucesor.


2.4. Diseñar el TADBolsa como una colección de elementos no ordenados y que pu-edenestarrepetidos.LasoperacionesdeltipoabstractosonCrearBolsa,Añadirunelemento,BolsaVacia (verificasi tieneelemento),Dentro (verificasiunelementospertenecea labolsa),Cuantos (determinaelnúmerodevecesqueseencuentraunelemento),UnionyTotal.

Realizar la especificación informal y formal considerando comoconstructores lasoperacionesCrearBolsa yAñadir.

2.5. DiseñarelTADComplejopararepresentarlosnúmeroscomplejos.LasoperacionesquesedebendefinirsonAsignaReal(asignaunvaloralapartereal),AsignaImaginaria(asigna un valor a la parte imaginaria), ParteReal (devuelve la parte real de uncomplejo),ParteImaginaria(devuelvelaparteimaginariadeuncomplejo),ModulodeuncomplejoySumadedosnúmeroscomplejos.Realizarlaespecificacióninformalyformalconsiderandocomoconstructoreslasoperacionesquedesee.

2.6. Diseñar el tipo abstracto de datosMatriz con la finalidad de representarmatricesmatemáticas.LasoperacionesadefinirsonCrearMatriz(creaunamatriz,sinelemen-tos, demfilasporncolumnas),Asignar(asignaunelementoenlafilai,columnaj),ObtenerElemento (obtieneelelementodelafilai,ycolumnaj),Sumar(realizala sumadedosmatrices cuando tienen lasmismasdimensiones),ProductoEscalar (obtienelamatrizresultantedemultiplicarcadaelementodelamatrizporunvalor).Realizar la especificación informal y formal considerando como constructores lasoperacionesquedesee.

2.7. ¿Quéestámalenlasiguientedefinicióndelaclase? import java.io.*;

class Buffer { private char datos[]; private int cursor ; private Buffer(int n) { datos = new char[n] }; public static int Long( return cursor;); public String contenido(){} }

2.8. Dadoelsiguienteprograma,¿eslegallasentenciademain()?class Punto { public int x, int y; public Punto(int x1, int y1) {x = x1 ; y = y1;}}

class CreaPunto{ public static void main(String [] a) {


new Punto(25, 15); //¿es legal esta sentencia? Punto p = new Punto(); //¿es legal esta sentencia? }}

2.9. Suponiendo contestado el ejercicio anterior, ¿cuál será la salida del siguienteprograma?class CreaPunto{ public static void main(String [] a) { Punto q; q = new Punto(2, 1); System.out.println("x = " + p.x + "\ty = " + p.y);

2.10. Dada lasiguienteclase,escribirelmétodofinalize()yunprogramaquecreeobjetos,despuéspierdalasreferenciasalosobjetoscreadosyseactiveelmétodofinalize().class Operador{ public float memoria; public Operador(void) { System.out.println("Activar maquina operador"); memoria = 0.0F; }

public float sumar(float f) { memoria += f; return memoria; }}

2.11. Se desea realizar una clase Vector3d que permita manipular vectores de trescomponentes(coordenadasx, y, z)deacuerdoconlassiguientesnormas:

• Sóloposeeunmétodoconstructor. • Tieneunmétodomiembroequals()quepermitesabersidosvectorestienensus

componentesocoordenadasiguales.

2.12. IncluirenlaclaseVector3ddelEjercicio2.11elmétodonormamaxquepermitaobtenerlanormadedosvectores(Nota:Lanormadeunvector v = x, y, zes

2 2 2x y z+ + ).

2.13. RealizarlaclaseComplejoquepermitalagestióndenúmeroscomplejos(unnúmerocomplejo=dosnúmerosrealesdouble:unapartereal+unaparteimaginaria).Lasoperacionesaimplementarsonlassiguientes:

• establecer()permite inicializarunobjetode tipoComplejo apartirdedoscomponentesdouble.


• imprimir()realizalavisualizaciónformateadadeun Complejo. • agregar()(sobrecargado)paraañadir,respectivamente,unComplejoaotroy

añadirdoscomponentesdoubleaunComplejo.

2.14. AñadiralaclaseComplejodelEjercicio2.13lassiguientesoperaciones: • Suma:a + c = (A+C,(B+D)i). • Resta:a - c = (A-C,(B-D)i). • Multiplicación: a*c = (A*C-B*D,(A*D+B*C)i) • Multiplicación: x*c = (x*C, x*Di), donde x es real. • Conjugado: ∼a = (A ,-Bi). Siendo a = A+Bi; c = C+Di

2.15. Implementar laclaseHora.Cadaobjetodeestaclase representaunahoraespe-cíficadeldía, almacenando lashoras,minutosy segundos comoenteros.Sehade incluir un constructor,métodosde acceso, unamétodoadelantar(int h, int m, int s)paraadelantarlahoraactualdeunobjetoexistente,unmétodoreiniciar(int h, int m, int s)quereinicializalahoraactualdeunobjetoexistenteyunmétodoimprimir().

pRoBlEMaS

2.1. ImplementarelTADBolsadescritoenelEjercicio2.4.ProbarlaimplementaciónconunprogramaqueinvoquealasoperacionesdeltipoabstractoBolsa.

2.2. ImplementarelTADMatrizespecificadoenelEjercicio2.6.EscribirunprogramaquehaciendousodeltipoMatrizrealiceoperacionesdiversas(lectura,suma...)yescribalasmatricesgeneradas.

2.3. ImplementarlaclaseFechaconmiembrosdatoparaelmes,díayaño.Cadaobjetodeestaclaserepresentaunafecha,quealmacenaeldía,mesyañocomoenteros.Sedebeincluirunconstructorpordefecto,métodosdeacceso,unmétodoreini-ciar (int d, int m, int a)parareiniciarlafechadeunobjetoexistente,unmétodoadelantar(int d, int m, int a) paraavanzaraunafechaexistente(dia,d;mes,m;yañoa)yunmétodoimprimir().Escribirunmétododeutilidad,normalizar(), que asegure que losmiembros dato están en el rango correcto1 ≤ año, 1 ≤ mes ≤ 12, día ≤ días (mes),dondedías(Mes)esotrométodoquedevuelveelnúmerodedíasdecadames.

2.4. Ampliarelprogramaanteriordemodoquepuedaaceptarañosbisiestos.

Nota:unañoesbisiestosiesdivisiblepor400,osiesdivisiblepor4peronopor100.Porejemplo,losaños1992y2000sonañosbisiestosy1997y1900nosonbisiestos.

tipos de datos: clases y objetos -...

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