Análisis y Diseño de Algoritmos                                                                                                      

Prof: Ing. Victor Garro

Asistente: Marco Elizondo Vargas

 

PROGRAMACION EN C++

 

 

CAPITULO 1 Conceptos Básicos de Programación

 

En este capítulo vamos a introducir el lenguaje de programación C++ que se va a utilizar en la asignatura, describiendo algunos conceptos básicos y plasmando la estructura general de un programa escrito en este lenguaje. A lo largo de los sucesivos temas se seguirá la notación BNF para ir describiendo las diferentes reglas sintácticas del lenguaje. De esta forma se irá introduciendo de una manera formal la sintaxis de C++.

 

1.1 ELEMENTOS DEL LENGUAJE

 

Comenzaremos viendo los elementos más simples que integran un programa escrito en C++, es decir palabras, símbolos y las reglas para su formación.

 

a) Identificadores: Son nombres elegidos por el programador para representar entidades (variables, tipos, constantes, etc.) en el programa. El usuario puede elegir cualquier identificador excepto un pequeño grupo que se reserva para usos específicos.

C++ distingue entre letras mayúsculas y minúsculas, por lo que a efectos del programa serán identificadores distintos hola, Hola y hoLa.

 

La gramática que define la sintaxis de los identificadores es la siguiente:

 

<ident> ::= <carácter_ident> {<carácter_ident>|<dígito>}

<carácter_ident> ::= a | b |···| z | A | B |··· | Z | _

<dígito> ::= 0 | 1 | 2 | ··· | 9

 

No se impone en principio ningún límite en cuanto a la longitud de los identificadores.

Dichos limites dependerán del compilador que se esté empleando. Más aún, en esta

asignatura no emplearemos identificadores tan largos como para darnos problemas en este sentido.

 

b) Palabras reservadas: Tienen un significado predeterminado para el compilador y sólo pueden ser usadas con dicho sentido. En C++ se escriben siempre con minúsculas.

 

and and_eq asm auto bitand bitor

bool break case catch cdecl char

class compl const const_cast continue default

delete do double dynamic_cast else enum

explicit export extern false float for

friend goto if inline int long

mutable namespace new not not_eq operator

or or_eq private protected public register

reinterpret_cast return short signed sizeof

static static_cast struct switch template this

throw true try typedef typeid typename

union unsigned using virtual void volatile

wchar_t xor xor_eq while

 

c) Identificadores estándares: Tienen un significado predefinido dentro del lenguaje,

pero a diferencia de las palabras reservadas, el programador puede redefinirlos dentro de su programa (aunque esto normalmente no es aconsejable). Dos ejemplos de dichos

identificadores estándares serán presentados en este tema: los flujos de entrada y salida cin y cout.

 

d) Literales constantes: Se distingue entre números reales, números enteros y cadenas

de caracteres.

 

<literal > ::= <num_entero> | <num_real> | <car> | <cadena_car>

<num_entero> ::= [+|-] <dígito> {<dígito>}

<num_real> ::= <num_entero>.{<dígito>} [<factor_esc>]

<factor_esc> ::= (e|E) <num_entero>

<car> ::= ‘ <carácter> ‘

<cadena_car> ::= “ {<carácter>} “

 

Cuando se usa e en un literal constante real se dice que el número está expresado en punto flotante (notación científica). En cuanto a las cadenas de caracteres (o strings), en C++ se expresan mediante una secuencia de caracteres cualesquiera1 encerrados entre comillas simples.

 

IMPORTANTE: El símbolo \ tiene un significado especial en C/C++ como introductor de caracteres especiales (e.g., \n para un salto de línea, \t para una tabulación, \” para las comillas dobles, etc.), lo que deberá tenerse en cuenta a la hora de su introducción como literal. Si se desea usar literalmente, utilícese ‘\\’.

 

e) Delimitadores: Son símbolos que indican el comienzo o fin de una entidad.

 

! % ^ & ( ) - + =

{ } ~ [ ] \ ; • :

< > ? , . / “

 

f) Comentarios: Un comentario es una secuencia de caracteres que es ignorada por el

compilador. Se usan para documentar el programa, de manera que aunque no contribuyan a resolver el problema, sí ayudan a mejorar la comprensión del programa. Se pueden insertar en el programa de dos maneras: escribiendo un texto entre los símbolos /* y */ (este texto se puede extender a lo largo de varias líneas), o usando el símbolo // (se interpretará como comentario todo lo que siga hasta llegar al final de la línea).

Debe tenerse cuidado para no encerrar trozos de código útil dentro de un comentario, ya

que un comentario puede extenderse a lo largo de múltiples líneas. Encerrar trozos de código como comentarios es útil cuando se está desarrollando un programa para comprobar si ciertas partes funcionan o no, pero es un error muy común encerrar por descuido otras zonas de código que son necesarias o bien olvidarse de sacar órdenes de dentro de un comentario.

El anidamiento de comentarios (poner comentarios dentro de otros comentarios) puede dar problemas en algunos compiladores. En Visual C++ se dá este problema pero  nunca emplearemos este tipo de anidamiento.

 

 

g) Separadores: Son espacios en blanco, tabuladores, retornos de carro, fin de fichero y fin de línea. Habrá ocasiones en que se pongan para dar legibilidad al programa, y otras por necesidad. Los comentarios son considerados también separadores por el compilador.

 

CONSTANTES, VARIABLES Y TIPOS DE DATOS

 

En un programa intervienen objetos sobre los que actúan las instrucciones que lo componen.

Algunos de estos objetos tomarán valores a lo largo del programa. Dependiendo de si pueden cambiar de valor o no, podemos distinguir dos tipos de objetos:

 

• Constante: Objeto –referenciado mediante un identificador- al que se le asignará un

valor que no se podrá modificar a lo largo del programa.

• Variable: Objeto –referenciado por un identificador– que puede tomar distintos valores a lo largo del programa.

 

Será misión del programador asignar el identificador que desee a cada constante y variable. El identificador o nombre de cada objeto sirve para identificar sin ningún tipo de ambigüedad a cada objeto, diferenciándolo de los demás objetos que intervienen en el programa. En C++ hay que indicar (de la manera que más adelante se indicará) el nombre de las constantes y variables que vamos a usar, para que el compilador pueda asociar internamente a dichos nombres las posiciones de memoria correspondientes.

Para esto último es preciso también que junto con dichos nombres, se indique explícitamente para cada constante o variable el tipo de los datos que pueden contener.

En C++ existen una serie de tipos básicos predefinidos, así como herramientas para la

construcción de tipos más complejos. Los principales tipos de datos predefinidos en C++ son los siguientes:

 

• Enteros: el tipo básico es int. Las variables definidas de este tipo podrán tomar

típicamente valores entre -2147483648 y 2147483647. En determinadas circunstancias

podremos querer modificar este rango, para lo que disponemos de dos tipos de

modificadores short/long y signed/unsigned. o short int: el rango de representación es menor (–32768 a 32767 típicamente), y por lo tanto también lo es la memoria ocupada (la mitad).

o long int: mayor rango de representación4 (e.g., -9223372036854775808 a

9223372036854775807), y más memoria necesaria (el doble). o unsigned int: ocupa la misma memoria que un int, pero sólo toma valores

positivos (e.g., 0 a 4294967295).

o signed int: es equivalente a un int.

Los modificadores mencionados se pueden combinar, e.g., long unsigned int (ocupa

la misma memoria que un long int, pero sólo almacena números positivos, con lo que

el rango de representación es mayor). Adicionalmente, puede suprimirse la indicación

int en todos los casos anteriores, asumiéndose ésta por defecto (e.g., unsigned es lo

mismo que unsigned int).

 

• Carácter: se emplea el tipo char.

• Lógico: se utiliza el tipo bool. Los objetos de este tipo sólo pueden tomar dos valores:

true (cierto) y false (falso).

• Reales: los números reales (en realidad números en punto flotante, ya que los números

reales en sentido estricto no son representables en ningún computador digital) se

representan mediante los tipos float y double. El segundo tipo permite representar

números con mayor magnitud y precisión, empleando para ello el doble de memoria que float. Si se precisa mayor rango de representación o de precisión puede emplearse el modificador long sobre double, i.e., long double. No se pueden emplear los modificadores signed/unsigned sobre double.

 

Todos estos tipos tienen dos propiedades en común: cada uno está formado por elementos indivisibles o atómicos que además están ordenados. Los tipos de datos con estas características se denominan tipos de datos escalares. Cuando decimos que un valor es atómico, nos referimos a que no contiene partes componentes a las que pueda accederse independientemente. Por ejemplo, un carácter es indivisible, mientras que la cadena de caracteres “Hola” no. Cuando hablamos de que un conjunto de valores está ordenado, queremos decir que los operadores relacionales estándares (mayor que, menor que, igual, etc.) pueden aplicarse a los mismos.

Para declarar una variable basta con indicar el tipo de la misma y su nombre. La declaración termina con el punto y coma. Los siguientes ejemplos muestran declaraciones válidas:

 

int num;

unsigned x,y;

long double masaPlanetaria;

char car = ‘c’, letra;

short int corto;

 

Como puede apreciarse en el último ejemplo, es posible dar un valor inicial a una variable a la vez que se declara. Así, la sintaxis BNF de una declaración de variable es:

 

<decvar> ::= <tipo> <ident> [= <literal>] {, <ident> [= <literal>]};

 

La declaración de constantes es muy similar a la de variables, con dos diferencias

fundamentales: hay que usar la palabra reservada const para indicar que se está definiendo una constante, y la asignación de un valor inicial no es opcional, sino obligatoria:

 

<decconst> ::= const <tipo> <ident> = <literal>;

 

Ejemplos de declaraciones de constantes válidas5 son los siguientes:

 

const int HORAS = 24;

const double NUMERO_AVOGADRO = 6.023e+23;

const short ALUMNOS = 100;

const char ACEPTAR = ‘S’;

 

En algunos compiladores se permite que no se indique el tipo de una constante, asumiéndose que es entera por defecto. En Visual C++ siempre indicaremos explícitamente el tipo de las constantes que definamos.

 

Tanto las declaraciones de variables como de constantes pueden realizarse de dos maneras: global y local. El primer modo consiste en situar dicha declaración al principio del código, justo después de las inclusiones. El segundo modo consiste es situarlas dentro del programa principal, en la zona delimitada por las llaves.

 

 

 

Ejemplos:

 

 

GLOBAL

 

int num, x, y;

int main()

{

 

LOCAL

 

int main()

{

int num, x, y;

 

 

La diferencia entre ambas formas de declaración será evidente cuando en temas posteriores se introduzca la noción de función. De momento, la regla práctica que seguiremos será definir siempre variables y constantes de manera local. C++ permite que las declaraciones locales se realicen en cualquier punto del algoritmo situado entre el comienzo ({) y el final (}) del mismo. Siempre declararemos los objetos locales inmediatamente después de la llave de apertura.