Programacin I Programacin Orientadas a Objetos

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Programación IProgramación Orientadas a Objetos

• Ing. MSc. José R. Fuentes
• UNI - RUPAP

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Contenido del Curso

• Introducción a la POO
• Elementos del Lenguaje
• Sentencias de Control
• Arreglos
• Métodos
• Clases y Paquetes
• Subclases e interfaces.
• Excepciones
• Ficheros
• Estructuras dinámicas
• Programas para Internet

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Capítulo I Importancia de la POO
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Contenido.

• Introducción a la POO.
• Introducción
• Historia de la POO
• Concepto de Objeto y clase
• Abstracción
• Encapsulamiento
• Herencia
• Polimorfismo

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Introducción

• La Programación Orientada a Objetos también
  conocida como POO. Más que una técnica, es una
  filosofía, una nueva forma de modelar el mundo
  real, es un nuevo paradigma que nos ayuda a
  realizar nuestras aplicaciones con mayor
• Rapidez
• Facilidad
• Productividad
• Naturalidad
• Economía.

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Introducción

• Conoces algún paradigma que exista en la
  actualidad o que haya existido?
• Ejemplo
• La tierra es plana.
• La luz viaja a la misma velocidad a través del
  Universo.
• No solo de pan vive el hombre.
• Si el hombre pudiera volar entonces tendría alas
  como los pájaros

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Qué es programación orientada a objetos (POO)?

• Es un método de implementación en el que los
  programas se organizan como colecciones
  cooperativas de objetos, cada uno de los cuales
  representa una instancia de alguna clase, y cuyas
  clases son, todas ellas, miembros de una
  jerarquía de clases unidas mediante relaciones de
  herencia.
• La POO
• Utiliza objetos no algoritmos, como sus bloques
  lógicos de construcción fundamentales.
• Cada objeto es una instancia de alguna clase.
• Las clases se relacionan unas con otras por medio
  de relaciones de herencia.
• Sí en un programa falta alguno de estos elementos
  no es OO.

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Qué es programación orientada a objetos (POO)?

• Un lenguaje es OO sí y solo sí
• Soporta objetos que son abstracciones de datos
  con una interfaz de operaciones con nombre y un
  estado local oculto.
• Los objetos tienen un tipo asociado clase.
• Los tipos clase pueden heredar atributos de los
  supertipos superclases (Cardelli y Wegner).
• P.e. Smalltalk, Object Pascal, C, Eiffel, CLOS,
  Java...
• La programación sin herencia es no OO se
  denomina programación con tipos abstractos de
  datos.
• Lenguajes basados en objetos (Cardelli y Wegner).
  P.e. Ada.

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Analisis Orientado a Objetos (AOO)

• Surge por influencia del DOO.
• Enfatiza la construcción de modelos del mundo
  real, utilizano una visión del mundo orientada a
  objetos.
• El AOO es un método de análisis que examina los
  requisitos desde la perspectiva de las clases y
  objetos que se encuentran en el vocabularios del
  dominio del problema.

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Qué es diseño orientado a objetos?

• Lo que sí es
• El diseño orientado a objetos es un método de
  diseño que abarca el proceso de descomposición
  orientada a objetos y una notación para describir
  los modelos lógico y físico, así como los modelos
  estático y dinámico del sistema que se diseña.
• Una herramienta que permite a los ingenieros de
  software crear software que se sea
• Menos rígido.
• Menos frágil.
• Más resusable.
• Se utiliza el término DOO para referirse a
  cualquier método que encamine a una
  descomposición OO.
• Es la forma de modelar los problemas planteados a
  través de la orientación a objetos. Obligando así
  al diseñador a ver el problema desde un punto
  vista mas global.

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Cómo se relacionan el AOO, DOO y POO?
Definición de clases y objetos en el dominio
del problema
AOO
DOO
Modelos OO Físico, Lógico, Estático y
Dinámico
POO
Producto final
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Historia de la POO

• Simula (1967) fue desarrollado por Ole-Johan
  Dahl y Kristen Nygaard en el Norwegian Computing
  Center como un lenguaje apropiado para programar
  simulaciones.
• Introduce el concepto de clases para la
  implementación de Tipos Abstractos de Datos
  (DAT).
• Smalltalk (principios de 1986) forma parte del
  visionario proyecto de Alan Kay en Xerox PARC
  Dynabook.
• Una computadora con la que cualquiera podría
  interactuar, construir sus propios modelos y
  simularlos.
• Smalltalk evolucinó desde el primer prototipo de
  1971 hasta la primera versión comercial,
  Smalltalk-80 en 1983.
• Se amplía el modelo de objeto y se hace mas puro.
  Utiliza run-time binding.

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Historia de la POO

• C (finales de los años 80) fue diseñado en los
  laboratorios Bell de ATT, por Bjarne
  Stroustrup...to provide Simulas facilities for
  program organization together with Cs efficiency
  and flexibility for systems programming.
• Es una versión orientado a objetos del lenguaje
  C.
• 1979-1983 desarrollo de C con clases.
• 1982-1985 evolución hasta la primera versión
  comercial de C en 1985.
• 1985-1988 evolución hasta C Release 2.0.
• 1988-1998 proceso de estandarización ISO.

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Historia de la POO

• Eiffel fue diseñado por Bertran Meyer en el seno
  de su recién creada empresa Interactive Software
  Engineering (ISE).
• La primera versión apareció a finales de 1985,
• Recoge influencias de
• Orientación a Objetos de Simula 67
• Trabajos teóricos en tipos abstractos de datos
  (Liskov, Guttag).
• Verificación y semántica axiomática de programas
  (Hoare, Dijkstra).

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Historia de la POO

• Java (1995) fue diseñado en los laboratorios de
  Sun Microsystems.
• Se presentó a finales de 1995, a principios de
  1997 apareció Java 1.1 y en 1999 Java 1.2.
• La gran idea el código fuente se compila al
  código de una máquina virtual y !! los
  exploradores de Internet implementan la máquina
  virtual!!
• Es una mezcla de C (sintaxis) y Smalltalk
  (recolector de basura). Está diseñado como un
  lenguaje portable, cuyo código pueda correr en
  cualquier computadora vía un browser web.

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Generaciones de los lenguajes de alto nivel en
base a su aportación

• Lenguajes de primera generación (1954-1958)

• Lenguajes de segunda generación (1959-1961)

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Generaciones de los lenguajes de alto nivel en
base a su aportación

• Lenguajes de tercera generación (1962-1970)

• El hueco generacional (1970-1980)
• Se inventaron muchos lenguajes diferentes, pero
  pocos perduraron.
• Para este curso interesan los lenguajes que
  suelen llamarse basados en objetos y orientados a
  objetos. Éstos, son los que mejor soportan la
  descomposición orientada a objetos.

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Evolución hacia los lenguajes orientados a objetos
Fortran
Algol
CPL
BCPL
Simula
Pascal
B
Modula-2
Ada
C
Modula-3
Ada95
Eiffel
Smalltalk
C
Java
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Tipos de paradigmas de programación

• Estilos de programación y tipos de abstracciones
  que emplean

• Cada estilo requiere una actitud mental
  diferente, una forma distinta de pensar en el
  problema.
• Para todas las cosas orientadas a objetos, el
  marco de referencia conceptual es el modelo OO.

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Paradigmas de programación

• Son formas, métodos y técnicas básicas de diseño,
  desarrollo e implantación de sistemas
• Procedural
• Relacional
• Lógico
• Orientado a Objetos
• Orientado a Agentes

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Paradigma procedural

• Las estructuras de datos y las funciones son
  entidades separadas.
• Una función puede aplicarse a muchas estructuras
  diferentes
• Cada estructura puede tener diferentes funciones
  de acceso a ellas.

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Paradigma relacional

• Emplea estructuras de datos para representar la
  información y las relaciones de los elementos
  dentro del dominio de las aplicaciones, cuya
  representación se basa en un conjunto de
  relaciones o tablas.

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Paradigma lógico

• Todos los problemas
• Se representan mediante listas (LISP)
• Son matemáticos (APL)
• Se modelan mediante cadenas de decisión (PROLOG)

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Metodologías de programación

• Programación no estructurada
• Programación procedural
• Programación modular-estructurada
• Programación Orientada a Objetos
• Programación Orientada a Agentes

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Programación no estructurada

• Desventajas
• Complejo
• Redundancia de código

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Programación procedural
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Programación modular-estructurada
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Programación Orientada a Objetos
Programa
29
Programación Orientada a Agentes
Programa
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Concepto de Modelo

• Modelo Es la representación o caracterización de
  un fenómeno (físico, social, químico, económico,
  abstracto, etc.).
• Modelo matemático Formulación que expresa las
  características fundamentales de un sistema en
  términos matemáticos.

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Características de un Modelo

• El modelo nos permite
• Hacer una abstracción de la realidad.
• Simplificar la realidad de acuerdo al punto de
  vista de un usuario.
• Resolver el problema por partes (Modularidad,
  Granularidad)
• Obtener resultados previsibles.

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El Modelo de Objetos

• La tecnología orientada a objetos se apoya en
  sólidos fundamentos de la ingeniería, cuyos
  elementos reciben el nombre global de modelo de
  objetos.
• El modelo de objetos abarca los principios de
• abstracción,
• encapsulación,
• modularidad,
• jerarquía,
• tipos,
• concurrencia y
• persistencia
• Ninguno de estos elementos es nuevo. Lo nuevo es
  como se conjugan en el modelo OO.

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Concepto de Objeto y e Clase

• Las clases Son tipos de declaraciones
  abstractas.
• Son tipos especiales de datos definidos por el
  usuario.
• Este tipo de datos puede tener datos y funciones
  o estructuras anidadas.
• Las clases nos sirven para definir los objetos.
• Los objetos Son instancias de las clases.
• Son variables del tipo de la clase definida.

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Objeto y clase

• Los objetos tienen estados que indica sus
  transiciones y tienen operaciones para expresar
  un comportamiento deseado.
• Un objeto es una caja negra la cual contiene
  código (secuencia de instrucciones) y datos
  (información sobre la cual actúan las
  instrucciones).
• El código y los datos son entidades separadas
• Un programa es un conjunto de objetos que se
  comunica mediante mensajes.

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Objeto y clase

• Sumar dos números, digamos 1 y 2
• a1 b2 cab
• Solución procedural
• Tome a, cuyo valor es 1, y b, cuyo valor es 2,
  y realice la suma. Tome el resultado, 3, y
  colóquelo en la variable llamada c.
• SoluciónPOO
• Tome el objeto a, que tiene un valor de 1, y
  envíele un mensaje el cual tiene un argumento
  b con un valor de 2. El objeto a, recibe el
  mensaje y lleva a cabo la acción solicitada que
  consiste en sumar el valor del argumento a él
  mismo. Crea un nuevo objeto, dele a éste el
  resultado, 3, y asigne este objeto a c.

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Objeto y clase
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Objeto y clase

• Las solicitudes que pueden hacersele a un
  objeto están definidas por su interface. El tipo
  del objeto determina la interface de éste.

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Abstracción

• Abstracción es...
• la amplificación de lo esencial
• y la eliminación de lo irrelevante.
• Queremos tratar con abstracciones
• lo esencial, son las partes de un problema que no
  tienden a cambiar.
• Los detalles de implementación cambian todo el
  tiempo.
• Una abstracción denota características
  esenciales de un objeto que lo distinguen de
  todos los demás tipos de objeto y proporciona así
  fronteras conceptuales nítidamente definidas a la
  perspectiva del observador.

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La abstracción depende del punto de vista del
observador y del contexto
Abstracción para ensamble automatizado
Abstracción para una simulación de tráfico
Abstracción de un avión

• Alas
• Fuselaje
• Motores

• Tiempo de llegada
• Tiempo de vuelo
• Nivel de combustible
• Pista de aterrizaje

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Ejemplo Utilizando el concepto de OO Modelar un
desarmador.

• Clase Desarmador
• Tipo de acceso (público, privado, protegido)
• Características (Datos).
• Mango (plastico, metal, baquelita).
• Varilla (plastico, metal, baquelita).
• Tamaño (chico lt15cm, grande gt30cm).
• Tipo de punta (cruz, plano, poligono)
• Torque que soporta (x newtons/cm)

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Ejemplo Utilizando el concepto de OO Modelar un
desarmador.

• Clase Desarmador
• Tipo de acceso (público, privado, protegido)
• Características (Datos).
• Funciónes, Cualidades, Propiedades (Métodos).
• Selección del desarmador (Mango,Tipo,tamaño)
• Desatornillar (Sujetar del mango, poner en el
  tornillo sobre ranura del tornillo, aplicar x
  torque en sentido y)
• Atornillar (Sujetar del mango, poner en el
  tornillo sobre ranura del tornillo,aplicar x
  torque en sentido -y)
• Objeto
• Desarmador Desarmador_CH, Desarmador_Chino.

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Ejercicio Utilizando el concepto de OO Modelar
los siguientes objetos

• Desarmador.
• CD.
• Licuadora.
• TV
• Aparato electrodoméstico.
• A. Figuras geométricas
• B. Matriz
• C. Aceleración de objetos.
• D. Mujer atractiva.
• E. Persona alegre.
• F. Alma.

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Ejemplo de abstracciónNúmeros Racionales (1)

• class CRacional
• int Numerador
• int Denominador
• void AsignarDatos (int num, int den)
• Numerador num
• if (den 0 ) den 1 // denominador
  no puede ser 0
• Denominador den
• void VisualizarRacional()
• System.out.println (Numerador /
  Denominador)
• public static void main (String args )
• // Punto de entrada a la aplicación
• CRacional r1 new CRacional () // Crear
  un objeto Cracional
• r1.AsignarDatos(2,5)
• r2.VisualizarRacional( )
• // fin del método principal
• fin de la clase

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1.6 Encapsulamiento

• Encapsular es agrupar en una misma entidad las
  estructuras de datos y las funciones, ocultando
  la implementación bajo una interface.
• Implementación es la manera cómo se llevan a cabo
  las operaciones, es decir que tipo de datos se
  utilizan, cuanta memoria utilizan, etc.
• Si todos los datos miembro de una clase
  estuvieran disponibles para cualquiera, entonces
  el cliente podrá hacer lo que quiera con la clase
  y no habría manera de forzar un comportamiento en
  especial. De ahí, la necesidad de mantener
  claramente separada y protegida la interface y la
  implementación.

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Encapsulamiento

• El encapsulamiento (encapsulación) es el proceso
  de almacenar es un mismo compartimento los
  elementos de una abstracción que constituyen su
  estructura y su comportamiento sirve para
  separar el interfaz contractual de una
  abstracción y su implantación.

• El encapsulamiento oculta los detalles de
  implementación de un objeto.

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EncapsulamientoEjemplo

• Al cliente de la clase Point, le es irrelevante
  como se almacenan las componentes (x,y) del
  punto. Lo único que le interesa es como crear un
  punto y que puede hacer con él.

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Modularidad

• La modularidad es la propiedad que tiene un
  sistema que ha sido descompuesto en un conjunto
  de módulos cohesivos y débilmente acomplados.

• La modularidad empaqueta las abstracciones en
  unidades lógicas.

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Composición reuso de la implementación

• El reuso de código es una de las más grandes
  ventajas que proporcionan los lengujes orientados
  a objetos.
• La forma más simple de reusar una clase, es usar
  un objeto de esa clase. Pero podemos, además,
  colocar un objeto de esa clase, dentro de otra
  clase. A esto se le llama creación de un objeto
  miembro. Este concepto es llamado composición.
• La composición, generalmente es referenciada como
  una relación has-a (tiene un), por ejemplo, un
  carro tiene un motor.

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Asociación y agregación reuso de la
implementación

• La composición se puede dar de dos maneras
• Asociación
• Las partes que forman al objeto están visibles al
  exterior
• Ofrecen flexibilidad porque la relación con sus
  componentes visibles se pueden redefinir en
  tiempo de ejecución.
• Agregación
• Todo el objeto en su conjunto es visible hacia el
  exterior
• Ofrecen seguridad porque no se pueden alterar en
  tiempo de ejecución.

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Asociación y agregación reuso de la
implementación
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Herencia

• Definición (Herencia). Herencia es el mecanismo
  que permite que un clase A herede propiedades de
  una clase B. Decimos "A hereda de B". Objetos de
  la clase A tienen así acceso a los atributos y
  métodos de la clase B sin necesidad de
  redefinirlos.
• Definición (Superclase/Subclase) Si la clase A
  hereda de la clase B, entonces B es la superclase
  de A. A es subclase de B.

A
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Jerarquía

• Definición
• La jerarquís es una clasificación u ordenación
  de abstracciones.
• Jerarquías de un sistema complejo
• Estructura de clases (jerarquía de clases).
• Estructura de objetos (jerarquía de partes).
• Herencia
• Es la jerarquía de clases más importante.
• Define una relación entre clases, en la que una
  clase comparte la estructura de comportamiento
  definida en una o más clases (lo que se denomina
  herencia simple o herencia múltiple).

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Ventajas de la herencia

• Utilizar el software generado.
• Las aplicaciones se hacen más rápido.
• El costo se reduce.

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Ejemplos de jerarquía herencia simple

• La herencia
• Representa una jerarquía de abstracciones, en la
  que una subclase hereda de una o más superclases.
• denota una relación es un.P.e. Un oso es un
  tipo de mamífero, una case es un tipo de bien
  inmueble, etc.
• Implíca una jerarquía de generalización\especializ
  ación.
• La subclase especializa el comportamiento o
  estructura, más general de sus superclases.

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1.8 Polimorfismo

• poly muchos, varios
• morph forma o apariencia.
• En la programación orientada a objetos, morph
  forma se refiere a la interface o a las
  propiedades de los objetos mientras que poly
  que la interface o los atributos de los objetos
  son diferentes.
• Las interfaces son fundamentales en los sistemas
  orientados a objetos ya que es la manera de
  conocerlos.
• Se dice que dos o mas objetos son polimórficos si
  tienen interfaces idénticas pero comportamiento
  diferente desde el punto de vista del cliente
  esos objetos son indistinguibles.
• El polimorfismo se logra cuando una clase hereda
  la interfaz de otra clase ya sea total o parcial
  o bien, con tipo o sin tipo.

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Polimorfismo

• Cuando se le envía una solicitud a un objeto, la
  operación que se ejecuta depende tanto del
  mensaje como del objeto que lo recibe. Los
  objetos que atienden mensajes idénticos pueden
  tener implementaciones diferentes.

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Beneficios del modelo de objetos

• Ayuda a explotar la potencia expresiva de los
  lenguajes de programación basados en objetos y
  orientados a objetos.
• Uso de jerarquías de clases en el proceso de
  diseño.
• Promueve la reutilización no sólo del software,
  sino de diseños enteros, conduciendo a la
  creación de marcos de desarrollo de aplicaciones
  reutilizables.
• Patrones de diseño, frameworks, etc.
• Produce sistemas que se constuyen sobre formas
  intermedias estables, que son más flexibles al
  cambio.
• Se aplica en una gran diversidad de áreas Bases
  de datos, aeronáutica, análisis matemático,
  animación, robótica, composición de música, etc.

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Para futuras discusiones...

• Cosas que pensar...
• Qué es lo que hace que un diseño de software sea
  bueno?
• Usando OO automáticamente se asegura obtener un
  buen diseño?
• Cómo usamos los elementos del modelo orientado a
  objetos (abstracción, encapsulación, etc.) de
  manera conjunta, para obtener un buen diseño?
• Cuáles son los principios que usaremos para
  guiarnos durante el diseño?