UML y ejemplo de uso de clases

UML

Antes de ponernos con el ejemplo voy a explicar muy rápido lo que es UML. Es cómo se diseñan los programas e indica que clases hay, como son, y como se relacionan las clases entre sí, indicando si una clase es abstracta, que clases son las hijas, si una función necesita crear un objeto de otra clase, o si en vez de una variable en una clase tenemos un objeto de otra clase … (recuerda que el objetivo de una clase es encapsular información. Si quisieramos hacer una clase DNI, esa clase tendría un objeto de la clase Persona que encapsula los datos de esa persona, luego la clase DNI incluirá la fecha de expedición y mas cosas propias del DNI, pero no de la persona porque se eso de encarga la otra clase).

Aquí puedes ver todos los ejemplos que hemos hecho hasta ahora.

A la izquierda tienes la definición normal de una clase con ejemplos de cómo poner las variables y las funciones. Solo veo aclarar que aquí el tipo de la función o de la clase se pone al final mientras que en el código va antes.

Luego en vehículo tenemos el ejemplo de polimorfismo que hemos puesto. Fijate que las funciones abstractas se escriben inclinadas. Que una clase hereda de otra se especifica con esa flecha.

Finalmente a la derecha esta el ejemplo de la persona con el DNI. Como el DNI contiene una Persona, se llama composición y se especifica con el simbolo de la linea con el rombo negro.

Para empezar esta bien con esto. Hay más cosas que saber (como cuando una clase solo necesita a otra para una sola función y no esta compuesta por ella [es igual que la composición, pero el rombo esta en blanco]).

Lo que falta lo veremos más adelante en el ejemplo.

Ejemplo:

Vamos a realizar el siguiente programita:

En este programa nos basamos en el ejemplo anterior de los vehículos. Creamos una clase principal (llamada aplicación), que tendrá objetos de la clase Persona (Los numeros sobre la linea significan que cada objeto de la clase persona pertenecen solo a 1 aplicación, y que una aplicación puede tener de 0 a muchas personas)

La clase Persona es abstracta, y las clases cartero y panadero heredan de ella (son una especialización de Persona). Las funciones que se llaman igual que la clase se llaman constructores y se usan para dar los valores iniciales a la clase.

Vamos a añadir una función mostrarDatos() que devuelve los valores de la persona como un texto (lo que hicimos en el capitulo anterior en la función main() ). Y esta vez vamos a hacer algo un poco distinto: Al calcular la edad vamos a coger la fecha actual en el ordenador. Para ello, usaremos una función que incorpora Java que nos permite recibir la fecha, y esa fecha convertirla en un numero.

Vamos a ello. Para empezar, mostramos la clase Persona:

//Mostrar clase Persona acabada

De este código solo hay dos cosas que quizás no entiendas:

1_ Las funciones abstractas tienen que llevar el texto abstract al inicio. Y al haber una función abstracta la clase es abstracta: No se pueden crear objetos de esta clase directamente, si no objetos hijos.

2_ Al coger el año del orenador usamos la clase „Calendar“ de Java. Para ello se pone en la parte de arriba del todo „import Java.util.Calendar“. Luego se usa de la forma que se muestra: Se coge una instancia de la clase (Eso es porque es un Singelton. No te preocupes, es un patrón de diseño que veremos en el siguiente capítulo). Cuando tenemos la instancia, llamamos a la función get, que nos devolverá un valor. Le decimos que el valor que queremos es el año.

El código del calendario se puede mostrar así para hacerlo más fácil de leer:

Calendar cal = Calendar.getInstance();

int anyo = cal.get(Calendar.YEAR);

Ahora veamos las clases hijas:

// Codigo clase Panadero

//Codigo clase Cartero

Como estas clases heredan de Persona, se pone al principio que „extienden“ esta clase. Para específicar la función trabajar hay que poner antes el „@Override“ para indicar al programa que es la misma función que hay en Persona, pero que la estas modificando. Esto se hace también si quieres modificar en la clase actual alguna función de la clase padre.

Cuando en estas clases se usa „super“ se llama a la clase padre. En este caso se usa en los constructores para pasarle los datos iniciales, y para llamar a la función coger datos. Una persona te da los datos, que luego los usa el carpintero o el panadero para decirte su profesión.

Finalmente vamos a escribir la clase principal. Creamos una función que le dice a la persona que trabaje (para que nos diga que oficio tiene y sus datos), y luego en la función main creamos un panadero y un cartero. Como queremos cambiar de uno a otro sin problemas para usar los beneficios del polimorfismo, usamos la clase Persona para crearlos.

En total, tiene que quedar así:

En println estamos usando un texto raro. El „\n“… ¿Que significa? Que añadimos manualmente un salto de linea mas. Con esto hacemos el resultado más fácil de leer. Así. El texto del final con este ejemplo debe ser:
run:

Creamos la primera persona y la mostramos

Nombre: Pepe. Telefono: 1. Año de nacimiento: 1986. Edad: 29

Soy carpintero y corto madera

Creamos la segunda persona

Nombre: Jorge. Telefono: 2. Año de nacimiento: 1991. Edad: 24

Soy panadero y hago pan

BUILD SUCCESSFUL (total time: 0 seconds)

Clases, herencia y polimorfismo

Clases, herencia y polimorfismo

Ahora que ya sabes las bases de programación, vamos a ver un paso más avanzado. Primero vamos a aclarar los conceptos de clase, herencia y polimorfismo. Luego, veremos UML para explicar el ejemplo que vamos a hacer (UML es una forma de representar mediante gráficos un conjunto de clases y su relacción entre ellas), y finalmente haremos el ejemplo.

Clases:

Como dijimos en el capitulo anterior, una clase es una colección de variables y funciones que indica como serán los objetos que se hagan de ella. Sería un molde de repostería del que sacamos los distintos objetos-pasteles. El ejemplo sería que tenemos la clase persona, que se compone de las variables fecha de nacimiento, telefono y nombre, y la función de calcular la edad. Y de esa clase podremos hacer varios objetos. Por ejemplo:

  1. Nombre= PericoFecha nacimiento = 1991

    Telefono = 11111111

  2. Nombre= FulanoFecha nacimiento = 1977

    Telefono = 2222222

  3. Nombre= FulanoFecha nacimiento = 1977

    Telefono = 2222222

¿Los dos objetos del final son iguales? No, tienen el mismo valor, pero están alojados en distintos puntos de la memoria y se tratan como dos objetos diferentes. Es como si tienes una variable numerica llamada X con el valor 5 y otra variable numérica llamada Y con el valor 5. No son la misma variable, pero tienen el mismo valor.

El objetivo de las clases es agrupar variables y funciones en grupos lógicos (como la citada persona) pero también encapsular esa información. Por ejemplo, imagina que tenemos otra clase llamada DNI. Esa clase puede tener las mismas variables y funciones que una persona. Entonces… ¿Para que hacer la clase persona? Pues porque así en vez de tener en la clase DNI las variables de la persona y las variables del dni (como material de fabricación, fecha de expedición, tamaño…), puede tener un objeto de la clase persona y luego el resto de variables propias del DNI, y si la clase persona tiene datos que son privados, la clase DNI no podrá acceder a ellos. Los datos de la persona estan encapsulados en su clase. Y el código final es más fácil de leer al reducir la función de calcular la edad, nombre, telefono y fecha de nacimiento a solo crear un objeto y llamar a las partes necesarias. Esto último lo verás en el ejemplo al final.

Herencia:

Una vez que tienes una clase lista y terminada, y tienes que crear una nueva clase que comparte muchas cosas en común, es posible crear una clase con las cosas que tienen ambas clases en común y hacer que estas dos clases hereden de la clase „padre“ (la que tiene las cosas en común) y en las clases „hijas“ se pondrán las cosas específicas de cada una.

Un ejemplo típico es decir que tenemos la clase “Coche“, con su depósito, puertas, tamaño, etc… ¿Que pasa si queremos hacer la clase „Motocicleta“? Para empezar no tiene puertas…

La solución es crear una clase padre que podríamos llamar „vehiculo“, que tiene las variables comunes como el depósito, el tamaño, etc. De esa clase heredarán las clases „Coche“ (que añade la variable numero de puertas y maletero) y la clase „Motocicleta“ que añade cilindrada y tipo de carnet.

Polimorfismo:

El polimorfismo es un paso más allá de la herencia. Quiere decir que si creamos un objeto del tipo vehiculo, podemos asignarle un coche o una moto. Por desgracia, el ejemplo pasado no nos sirve sin mas, hace falta hacer un par de cambios:

  • La clase padre tiene que ser abstracta. Esto quiere decir que por lo menos una función no tiene nada de código dentro. Luego lo vemos en el ejemplo.
  • Las clases hijas son las que se encargarán de darle el código.

Para que pueda funcionar, vamos a añadir una función a la clase vehiculo llamada „avanzar“. Esta función será abstracta. No tiene código dentro y se declararía asi:

public abstract void avanzar();

Recuerda del capítulo anterior: Esta función sería publica, se puede llamar. No es estática como la del capítulo anterior, por lo que hace falta crear un objeto de una clase hija (las clases abstractas no pueden tener objetos) para acceder a la función. Indicamos que es abstracta con „abstract“, la función se llama „avanzar“, y como no tenemos código ponemos el punto y coma al final.

Luego las clases hijas tendrían por ejemplo en la moto:

@override

public void avanzar(){

System.out.println(„giro el puño de aceleración“);

}

Mientas en el coche tendría:

@override

public void avanzar(){

System.out.println(„piso el pedal de aceleración“);

}

El @override indica al programa que estas reescribiendo una función de la clase padre. Esto se puede hacer también en herencia.

Finalmente, cuando vaya a usar uno u otro, pondré en la función main algo como:

vehiculo veh = new moto();

veh.avanzar();

veh = new coche();

veh.avanzar();

Vaya, aquí es la primera vez que hemos creado un objeto y no te he hablado todavía de los constructores de objeto. Eso lo explico en el ejemplo más adelante. Con esto te digo que el resultado es:

giro el puño de aceleración

piso el pedal de aceleración

Has creado un solo objeto, que has hecho que sea una moto, y luego un coche, y usando la misma función tiene resultados distintos. Esto es bueno para mantener el código, dar una jerarquía mejor, y dar un patrón de comportamiento a las clases hijas (porque si solo hubiera herencia, al ser funciones que hacen distintas cosas no las veríamos como algo común para la clase padre, y podrían llamarse de forma distinta y no se podría automatizar el avanzar independientemente de si es un coche o una moto)

Tu primer programa

Hoy vamos a ver el tema que considero más complejo y largo porque es el que más contenido mete de una sola vez. El resto es más sencillo, y si se te ha quedado algo de aqui a medias, como más adelante se sigue usando, espero que se aclare. Del mismo modo, si más adelante tienes problemas para entender algo, vuelve aqui.

Primeros pasos:

Antes de empezar a programar, abre tu editor de preferencia (repito, para mi el Netbeans, tu el que quieras) y crea un proyecto (suele haber un botón para ello. Esto te creará una carpeta donde se guardará el código que escribas para usarlo más tarde).

En Netbeans, elije en categorías “Java” y dentro “Java Application”. Dale al botón de siguiente y ponle al proyecto el nombre que quieras, como “Proba”, “Prueba”,”CursoProgramacion01″, o lo que prefieras.

Ya estas listo para programar.

Se te ha creado una pantilla automática mostrando la clase principal y la función principal. Te explico un poco el tema:

  • Java es un lenguaje de programación orientado a objetos. Lo que creas son clases (cada clase contiene la información sobre una cosa real) en donde se ponen funciones y variables, u objetos a partir de una clase (por ejemplo, tenemos la clase “Persona”, luego en otra clase como “Familia” puedes tener dos objetos de la clase Persona llamados por ejemplo Pepe y Pepa respectivamente). Si esto es lioso ahora no te preocupes, mas adelante lo vemos mas a fondo y con ejemplos lo entiendes bien.
  • La función Main es la función principal. Cuando empieza un programa, empieza aquí.

Eso es lo que estas leyendo ahora mismo. Voy a hacer una pausa para explicar un poco las palabras que hemos visto y no entiendes para aclararlas un poco antes de seguir:

  • Variable: Es una unidad de información. Puede ser por ejemplo un numero, una palabra, una frase, etc. Para cada unidad de información se usará una variable distinta. Por ejemplo, si volvemos a usar la clase persona, podemos darle tres variables: Año de nacimiento (de tipo numero), nombre (de tipo texto), y numero de telefono (de tipo numero)
  • Sentencia: cada una de las distintas ordenes que le das al ordenador en un programa. Crear una variable es una sentencia. Darle un valor es otra sentencia. etc. Mas adelante veremos mas tipos de sentencias. todas ellas acaban en “;” para indicar que se acaban, porque pueden tener varias lineas de longitud.
  • Funciones: Al programar hay varias sentencias iguales que se utilizan una vez, y otra y otra. Para no estar cogiendo todo el rato las mismas 5 sentencias, copiarlas y pegarlas, creamos funciones. Con esto haces el código más sencillo de leer. Piensa en una función como una máquina en la que metes unos valores/variables y a cambio te da una variable distina. Luego las vemos más a fondo.

Escribimos código

Comenzamos con el programa. Escribe (ESCRIBE, no copies y pegues. Si no, no aprendes) esto dentro de la función Main

De tal forma que quede así:

Si le das al simbolo del play te ejecuta el programa y te muestra:

Nombre: Pepe. Año nacimiento: 86. Telefono: 666666666
BUILD SUCCESSFUL (total time: 0 seconds)

Analizemos lo que hemos puesto

Como hemos dicho, al iniciar el programa se llama a la función “main”. Así que empieza por la primera sentencia:


Sentencia 1

String nombre = "Pepe";

Esta sentencia crea una variable de tipo texto (String) llamada nombre, a la que se le asigna el valor “Pepe” (cuando se mete texto, tiene que ir entre comillas “” )

Prueba a cambiar el texto entre las comillas (“). Prueba a poner “Federica Bernarda Lombarda” en lugar de “Pepe”, y vuelve a ejecutar el programa (darle al boton play) y te dará este resultado:

Nombre: Federica Bernarda Lombarda. Año nacimiento: 86. Telefono: 666666666


Sentencia 2

int anyoNacimiento = 86;

Esta sentencia crea una variable de tipo numérico (int de Integer que es un numero entero. Si quieres usar un numero decimal hay que usar otros tipos como “float” o “double”) llamada anyoNacimiento (fijate que esta junto y con ny en lugar de ñ. Esto es porque los nombres de las variables son convertidas a idioma del ordenador al compilar, y si hay espacio o carácteres raros como acentos, ñ, ß o similares, el ordenador no lo entiende bien y te da fallos). Fijate que va sin comillas, al contrario que los textos.

Prueba a poner por ejemplo 1976 en lugar de 86


Sentencia 3

int telefono = 666666666;

Igual que la anterior


Sentencia 4

System.out.println(“Nombre: ” + nombre + “. Año nacimiento: ” +
anyoNacimiento + “. Telefono: ” + telefono );

Esta sentencia es especial: Tiene 2 lineas de longitud (y podría tener más). Pero la sentencia acaba cuando se llega al punto y coma.

La parte de System.out es que llama a un objeto llamado out dentro de la colección de clases y objetos “System”. Esta clase out se encarga de mostrar cosas. Este objeto tiene varias funciones. Entre ellas print (imprime en el texto de abajo todo el texto que pongas entre paréntesis), o la que usamos aqui: Println. La diferencia es que cada vez que uses println vas a crear una linea de texto con su salto de linea al final, pero si usas print “a secas” se va a poner el texto nuevo seguido del anterior en vez de en una nueva linea.

Entre parentesis esta lo que se pasa a la función: Un texto (String). Los textos tienen de bueno que se pueden añadir unos a otros. Por eso se “suman”. Al poner <"Nombre" + nombre> le decimos al programa que escriba el texto Nombre y le añada el contenido de la variable “nombre”, que ahora mismo es “Pepe”

Mejoramos el programa: Añadimos funciones

Pongamos que queremos saber la edad que tiene la persona en un determinado año.

Para saberlo, vamos a crear una función. Recuerda: Piensa en una función como una máquina en la que metes unos valores/variables y a cambio te da una variable distina

Cuando se hace una función, hay que definir dos cosas:

  • Que variables recibe
  • Que variable da como resultado.

Luego en su interior se ponen las sentencias que se repiten a menudo o que queremos apartar de una función más grande para hacerla más fácil de leer.

Vamos a escribir esto:

 

Te comento la primera linea:

  • Al principio se tiene que poner si quieres que la función sea publica o privada (“public” o “private”). Esto significa si cuando se crea un objeto de esta clase se puede ejecutar este trozo de código o no. Algunas funciones es necesario dejarlas privadas si el código va a ser usado luego por mas personas o para asegurarte de que no cometes fallos.
  • Static se tiene que usar en esta clase. En la clase en la que está la función main todas las funciones que use esa función tienen que ser static, o no las podrás usar en main.
  • “int” indica que es lo que devuelve. En este caso es un entero (int). Pero si quisiera devolver un texto pondría String.
  • HallarEdad: Es el nombre de la función. Cuando quiera ejecutar este código llamare a esta función con su nombre y le pondré lo que viene a continuación:
  • (int nacimiento, int anyoActual) : Entre parentesis indico que valores le meto a la función. Estos se llaman parámetros. Le meto dos numeros: Uno que se llama nacimiento (que será la fecha de nacimiento de la persona) y anyoActual que es el año en el que estamos ahora. Recordemos que no se puede usar la ñ ni poner espacios en los nombres, por lo que ponemos ny y juntamos las palabras. Para leer facilmente la segunda ponemos la primera letra en mayusculas.

Luego en el contenido de la función (entre los corchetes) te lo explico rápido:

  • Creamos una variable de tipo numero, llamada edad, y la ponemos de valor 0.
  • Esto es nuevo: Le asignamos el resultado de restar a anyoActual el valor de nacimiento. Esto no modifica a anyoActual, ni a nacimiento. Solo a Edad, que recibe el valor calculado al otro lado. Puedes añadir al final de la linea un “*2” (sin comillas) para multiplicar el resultado por 2. Esto no modifica nada a las otras dos variables, solo a Edad.
  • Con la palabra “return” decimos que tiene que devolver la función. En este caso decimos que tiene que devolver el valor de Edad (recuerda, devuelve valor, no la variable)

Esto esta muy bien, pero… No esta optimizado. Es otra cosa importante. Simplificarlo hace que el programa vaya más rápido y ocupe menos memoria. Para programas tan pequeños no suele ser necesario pero en programas mas grandes la diferencia se nota. Al final del artículo te comento como optimizarlo.

Vamos a añadir la función. Escribe esto en la función main:

Lo que estamos haciendo al final es que escriba en la linea el valor que devuelve la función. A la función la pasamos el valor que contiene la variable año de nacimiento (1986) y le pasamos el año actual (2015). Recuerda, estamos pasando el valor de la variable, no la variable. Esto no modifica a la variable.

Al final, la función devuelve un numero (29) y la pone en el texto de la frase. del mismo modo que se comentó antes.

Prueba a ejecutar y verás como funciona. Ahora la frase te calcula también la edad.

Otra forma de usar la función sería crear una nueva variable y asignarle el resultado de la función. Por ejemplo

String Edad = hallarEdad(anyoNacimiento, 2020);

Optimizando la función

 

En la linea 1 se asigna un valor y en la 2 se asigna otro valor. ¿Por que no mejor hacer solo una asignación?

int Edad = anyoActual - nacimiento;

En la ultima linea se devuelve el valor de Edad, y en la anterior se le da un valor a Edad. ¿Y si directamente devuelve el valor que se asignaría a Edad?

 

Así queda simplificado en una sola linea. Evitamos al ordenador que reserve memoria para una variable, y le ahorramos 3 calculos (asignación, resta, asignación)

Aquí estamos haciendolo una sola vez. Pongamos que en vez de tardar 0.1 segundos en hacerse todo con esto ahora tardaría 0.07. Entonces si estuviesemos trabajando con un programa que tuviese que hacer esto miles o millones de veces, en vez de tardar por ejemplo 10 minutos podría acabar en 7. Pillas la idea, ¿Verdad?

Conclusión:

Ahora ya sabes algunos datos comunes, como funcionan los programas, funciones, etc.

Realmente te separa ya muy poco para poder hacer otros programas sencillos: Saber el resto de tipos de datos que hay, otras clases de la API de Java que te puedan facilitar cosas como las clases de matemáticas, etc. Muchas de estas cosas las puedes encontrar en otras páginas de internet si tienes ganas y aun no he publicado la siguiente entrada.

Prueba a hacer más funciones: Haz una función que devuelva la edad que tendrá la persona en un numero de años (puede recibir en un parámetro el resultado de la anterior función automáticamente si llamas a la función de calcular la edad al llamar esto, en otro parámetro se puede meter en cuantos años y podría quedar algo así): “edadEnAnyos(hallarEdad(anyoNacimiento, 2015), 25) ” para conseguir la edad que tendrá en 15 años una persona que en el 2015 naciese en el año de nacimiento indicado.

Tomate esta entrada con tiempo. En la siguiente veremos las clases, herencia, polimorfismo, y el resto de tipos de datos.

Introducción a la programación

Palabras previas:

En este curso aprenderás lo básico de programación. Esta pensado para que de 0 comprendas los fundamentos y puedas realizar tus propios programas.

Este curso va a estar centrado sobre todo en Java. ¿Porque este y no otro?

A grandes rasgos:

  • C y C++ requieren de librerías externas para todo lo que no sea en consola de comandos y que se tenga en cuenta la memoria
  • C# funciona solo en windows. Si lo usas olvidate de mac o linux. C# es en un 99,9% java pero en .Net (tecnología de Microsoft). Si no tienes problema con eso adelante, pero a mi me gusta más usar tecnologías de empresas que no han sido denunciadas por monopolio.
  • Visual Basic tiene el mismo problema de .Net que C#
  • Xcode/objetive C: Solo sirve si quieres hacer algo para iOS (iPhone, iPad). O para Mac si no te sirven ni C, C++ o Java.
  • Pyton/ Ruby/ Lua/ Ada/ Perl/ etc. No son estandar generales de la industria. Estan bien para hacer ciertas aplicaciones, saber usarlos no está de más, son fáciles de aprender y tienen ventajas de Java en ellas. Pero normalmente en las empresas suelen pedir Java antes que estas.

 

  • Java: En java “puro” tu programa correrá igual en Linux, Windows o Mac. Aparte es el lenguaje para programar en Android. Si necesitas una librería (normalmente) no necesitas buscarla y descargarla de internet porque esta incluida en el pack.

Y dentro de java puedes usar el editor que quieras (en programación los llamamos IDE): Bloc de notas, Eclipse, o lo que sea. Yo uso Netbeans. Es el “Oficial” y su aspecto me parece más estable que Eclipse, que es el otro gran entorno de desarrollo. Idealmente deberías usar ambos al menos una vez y ver como hacer de todo en los dos. Pero luego usarás más el que más te guste.

Puedes bajarte Java y Netbeans aqui:
http://www.oracle.com/technetwork/es/java/javase/downloads/index.html

Si quieres otro buscalo en Google.

Dar ordenes a máquinas

Existen definiciones más formales sobre el tema, pero simplificando para todos los públicos:
-El objetivo de hacer un programa, es dar una serie de ordenes a la máquina/ordenador que se esté usando para que haga algo.

 

Ya está. Eso es todo. Si te fijas en el código fuente de un programa verás que todo es Instrucción tras instrucción:

  • Haz esto
  • Comprueba lo otro

Esa es la mayor simplificación posible. El ordenador hace estas ordenes tan rápido como le es posible, y gracias a eso funciona la informática.

Dejame ponerte un ejemplo: En un videojuego tu crees que estas viendo como un personaje hace algo, pero realmente la máquina lo que hace es comprobar que teclas estás pulsando, coloca al jugador en posición, actualiza el resto del entorno, y dibuja todo lo que ve la cámara (para los expertos: Si, lo se, estoy simplificando mucho la cosa pero de nuevo, a grandes rasgos,esto es lo que hay que hacer) y hace esto entre 30 y 60 veces por segundo.

 

Y con eso esta la introducción lista. En la siguiente entrada veremos como hacerte tu primer programa, como va el tema, las famosas variables y funciones, y todo eso.

hasta entonces