PDF de programación - Introducción a Ciencias de la Computación I (con Java)

Introducci´on a Ciencias de la

Computaci´on I

(con Java)

Elisa Viso G.
Canek Pel´aez V.
Facultad de Ciencias, UNAM

´Indice general

1. Introducci´on

1.1. Conceptos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Sistemas num´ericos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. La Arquitectura de Von Neumann . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Ejecuci´on de programas
1.5.1. Filosof´ıas de programaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Caracter´ısticas de Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. El Proceso del Software

2.1. ¿Qu´e es la programaci´on? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1. Conceptos en la orientaci´on a objetos . . . . . . . . . . . .
2.2. Dise˜no orientado a objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Dise˜no Estructurado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2.1. Tarjetas de responsabilidades

3. Clases y Objetos

3.1. Tarjetas de responsabilidades
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Programaci´on en Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
3.3. Expresiones en Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .

3.2.1. Declaraciones en Java
3.2.2. Alcance de los identificadores
3.2.3.

Implementaci´on de m´etodos en Java

3.3.1. Declaraci´on y definici´on simult´aneas

4. Manejo de cadenas y expresiones

Implementaci´on de una Base de Datos

4.1. Manejo de cadenas en Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.
. . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Una clase Men´u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1. Salir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2
3
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´INDICE GENERAL

4.3.2. Agrega estudiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3. Quita estudiante
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4. Busca estudiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.5. Lista todo el curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.6. Lista los que cumplan con alg´un criterio . . . . . . . . . .
4.3.7. Valor por omisi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.8. M´etodo principal de MenuCurso . . . . . . . . . . . . . . .

5. Datos estructurados

5.1. La clase para cada registro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. La lista de registros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1. Paso por valor y por referencia
5.2.2. Eliminado de registros
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3. La clase MenuLista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Herencia

6.1. Extensi´on de clases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. Arreglos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1. Arreglos de una dimensi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2.
Iteraci´on enumerativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.3. Arreglos de m´as de una dimensi´on . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4. Los arreglos como par´ametros y valor de regreso . . . . . .
6.3. Aspectos principales de la herencia . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1. Super y subclases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4. Polimorfismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5. Clases abstractas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.

Interfaces

7. Administraci´on de la memoria durante ejecuci´on

7.1. El stack y el heap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Recursividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.1. Las torres de Hanoi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Ordenamientos usando estructuras de datos

8.1. Base de datos en un arreglo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2. Manteniendo el orden con listas ligadas . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.1. Revisita de la clase ListaCurso . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3. *Ordenamiento usando ´arboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.1. Construcci´on de ´arboles binarios para ordenamientos
. . .
8.3.2. La clase ArbolOrden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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´INDICE GENERAL

8.3.3.
Inserci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.4. Listar toda la base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.5. Conservaci´on de la aleatoriedad de la entrada . . . . . . .
8.3.6. B´usquedas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.7. Listado condicionado de registros . . . . . . . . . . . . . .
8.3.8. Eliminaci´on de nodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.9. La clase MenuOrden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Manejo de errores en ejecuci´on

9.1. Tipos de errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1. Excepciones en tiempo de ejecuci´on (RuntimeException) . .
9.2. La clase Exception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3. C´omo detectar y cachar una excepci´on . . . . . . . . . . . . . . .
9.4. Las clases que extienden a Exception . . . . . . . . . . . . . . . .
9.4.1. Relanzamiento de excepciones . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5. El enunciado finally . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6. Restricciones para las excepciones . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
9.7. Recomendaciones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9.6.1. Apareamiento de excepciones

10.Entrada y salida

10.4.1. Entrada y salida est´andar

10.1. Conceptos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2. Jerarqu´ıa de clases
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3. Entrada y salida de bytes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4. Entrada y salida de car´acteres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5. El manejo del men´u de la aplicaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.1. La clase OutputStream . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.2. Lectura desde teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6. Redireccionamiento de in, out y err
. . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7. Persistencia de la base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7.1. C´omo guardar datos en un archivo en disco
. . . . . . . .
10.7.2. C´omo leer registros de un archivo de disco . . . . . . . . .
10.7.3. C´omo agregar a un archivo ya creado . . . . . . . . . . . .
10.8. Escritura y lectura de campos que no son cadenas . . . . . . . . .
10.8.1. Escritura en archivos binarios . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8.2. Lectura de archivos binarios . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8.3. Acceso semi directo a archivos binarios . . . . . . . . . . .
10.8.4. Lectura directa de registros
. . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8.5. Escritura directa de registros . . . . . . . . . . . . . . . . .

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´INDICE GENERAL

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10.9. Lectura y escritura de objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.10.Colof´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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416

11.Hilos de ejecuci´on

11.1. ¿Qu´e es un hilo de ejecuci´on? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.2. La clase Thread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3. La interfaz Runnable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.1. Constructores de la clase Thread . . . . . . . . . . . . . .
11.4. Sincronizaci´on de hilos de ejecuci´on . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.4.1. M´etodos sincronizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.4.2. Sincronizaci´on de m´etodos y la herencia . . . . . . . . . .
11.4.3. M´etodos est´aticos sincronizados . . . . . . . . . . . . . . .
11.4.4. Enunciados sincronizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.4.5. Modelos de sincronizaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.5. Comunicaci´on entre hilos de ejecuci´on . . . . . . . . . . . . . . . .
11.5.1. Ejemplo: un servidor de impresora
. . . . . . . . . . . . .
11.5.2. M´as detalles sobre la espera y la notificaci´on . . . . . . . .
11.6. Alternativas para la programaci´on de procesos . . . . . . . . . . .
11.6.1. Desalojo voluntario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.7. Abrazo mortal (deadlock )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.8. C´omo se termina la ejecuci´on de un proceso . . . . . . . . . . . .
11.8.1. Cancelaci´on de un proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.8.2. Terminaci´on de la ejecuci´on de un proceso . . . . . . . . .
11.9. Terminaci´on de la aplicaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.10.Depuraci´on en hilos de ejecuci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.11.Otros temas relacionados con hilos de ejecuci´on . . . . . . . . . .

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´Indice de Figuras

1.1. Arquitectura de von Neumann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Proceso para ejecutar un programa escrito en ensamblador . . . .
1.3. Codificaci´on en ensamblador de f´ormulas matem´aticas.
. . . . . .
1.4. Enteros en signo y magnitud.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. N´umeros en complemento a 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Suma de dos n´umeros con complemento a 2 . . . . . . . . . . . .
1.7. Sumando 1 al m´aximo entero positivo . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8. Notaci´