1. Programación Orientada a Objeto (POO)
La
programación Orientada a Objetos es una metodología que basa la estructura de
los programas en torno a los objetos.
Los lenguajes
de POO ofrecen medios y herramientas para describir los objetos manipulados por
un programa. Más que describir cada objeto individualmente, estos lenguajes
proveen una construcción (Clase) que describe a un conjunto de objetos que
poseen las mismas propiedades.
2. Objeto
Es
una entidad (tangible o intangible) que posee características y acciones que
realiza por sí solo o interactuando con otros objetos.
Un
objeto es una entidad caracterizada por sus atributos propios y cuyo
comportamiento está determinado por las acciones o funciones que pueden
modificarlo, así como también las acciones que requiere de otros objetos. Un
objeto tiene identidad e inteligencia y constituye una unidad que oculta tanto
datos como la descripción de su manipulación. Puede ser definido como una encapsulación
y una abstracción: una encapsulación de atributos y servicios, y una
abstracción del mundo real.
Para
el contexto del Enfoque Orientado a Objetos (EOO) un objeto es una entidad que
encapsula datos (atributos) y acciones o funciones que los manejan (métodos).
También para el EOO un objeto se define como una instancia o particularización
de una clase.
Los
objetos de interés durante el desarrollo de software no sólo son tomados de la
vida real (objetos visibles o tangibles), también pueden ser abstractos. En
general son entidades que juegan un rol bien definido en el dominio del
problema. Un libro, una persona, un carro, un polígono, son apenas algunos
ejemplos de objeto.
Cada
objeto puede ser considerado como un proveedor de servicios utilizados por otros
objetos que son sus clientes. Cada objeto puede ser a al vez proveedor y
cliente. De allí que un programa pueda ser visto como un conjunto de relaciones
entre proveedores clientes. Los
servicios ofrecidos por los objetos son de dos tipos:
1.-
Los datos, que llamamos atributos.
2.-
Las acciones o funciones, que llamamos métodos.
Características
Generales
§ Un
objeto se identifica por un nombre o un identificador único que lo diferencia
de los demás. Ejemplo: el objeto Cuenta de Ahorros
número 12345 es diferente al objeto Cuenta de Ahorros número 25789. En este
caso el identificador que los hace únicos es el número de la cuenta.
§ Un
objeto posee estados. El estado de un objeto está
determinado por los valores que poseen sus atributos en un momento dado.
§ Un
objeto tiene un conjunto de métodos. El
comportamiento general de los objetos dentro de un sistema se describe o
representa mediante sus operaciones o métodos. Los métodos se utilizarán para
obtener o cambiar el estado de los objetos, así como para proporcionar un medio
de comunicación entre objetos.
§ Un
objeto tiene un conjunto de atributos. Los atributos
de un objeto contienen valores que determinan el estado del objeto durante su
tiempo de vida. Se implementan con variables, constantes y estructuras de datos
(similares a los campos de un registro).
§ Los
objetos soportan encapsulamiento. La
estructura interna de un objeto normalmente está oculta a los usuarios del
mismo. Los datos del objeto están disponibles solo para ser manipulados por los
propios métodos del objeto. El único mecanismo que lo conecta con el mundo
exterior es el paso de mensajes.
§ Un
objeto tiene un tiempo de vida dentro del programa o sistema que lo crea y
utiliza. Para ser utilizado en un algoritmo el objeto debe
ser creado con una instrucción particular (New
ó Nuevo) y al finalizar su utilización es destruido con el uso de otra
instrucción o de manera automática.
3. Clase
La
clase es la unidad de modularidad en el EOO. La tendencia natural del individuo
es la de clasificar los objetos según sus características comunes (clase). Por
ejemplo, las personas que asisten a la universidad se pueden clasificar
(haciendo abstracción) en estudiante, docente, empleado e investigador.
La
clase puede definirse como la agrupación o colección de objetos que comparten
una estructura común y un comportamiento común.
Es
una plantilla que contiene la descripción general de una colección de objetos.
Consta de atributos y métodos que resumen las características y el
comportamiento comunes de un conjunto de objetos.
Todo
objeto (también llamado instancia de una clase), pertenece a alguna clase.
Mientras un objeto es una entidad concreta que existe en el tiempo y en el
espacio, una clase representa solo una abstracción.
Todos
aquellos objetos que pertenecen a la misma clase son descritos o comparten el
mismo conjunto de atributos y métodos. Todos los objetos de una clase tienen el
mismo formato y comportamiento, son diferentes únicamente en los valores que
contienen sus atributos. Todos ellos responden a los mismos mensajes.
Su sintaxis
algorítmica es:
Clase la Clase>
…
FClase la Clase>;
Características
Generales
§ Una clase es un nivel de abstracción
alto.
La clase permite describir un conjunto de características comunes para los
objetos que representa. Ejemplo: La clase Avión se puede utilizar para definir
los atributos (tipo de avión, distancia, altura, velocidad de crucero,
capacidad, país de origen, etc.) y los
métodos (calcular posición en el vuelo, calcular velocidad de vuelo, estimar
tiempo de llegada, despegar, aterrizar, volar, etc.) de los objetos
particulares Avión que representa.
§ Un objeto es una instancia de una
clase.
Cada objeto concreto dentro de un sistema es miembro de una clase específica y
tiene el conjunto de atributos y métodos especificados en la misma
§ Las clases se relacionan entre sí
mediante una jerarquía. Entre las clases se establecen
diferentes tipos de relaciones de herencia, en las cuales la clase hija
(subclase) hereda los atributos y métodos de la clase padre (superclase),
además de incorporar sus propios atributos y métodos.
Ejemplos, Superclase: Clase Avión
Subclases de Avión: Clase
Avión Comercial, Avión de Combate, Avión de Transporte
§ Los
nombres o identificadores de las clases deben colocarse en singular (clase
Animal, clase Carro, clase Alumno).
4. Relación entre Clase y Objeto
Algorítmicamente,
las clases son descripciones netamente
estáticas o plantillas que describen objetos. Su rol es definir nuevos
tipos conformados por atributos y
operaciones.
Por
el contrario, los objetos son instancias
particulares de una clase. Las clases son una especie de molde de fábrica,
en base al cual son construidos los objetos. Durante la ejecución de un
programa sólo existen los objetos, no las clases.
La declaración de una variable de una
clase NO crea el objeto.
La
asociación siguiente: ; (por
ejemplo, Rectángulo R), no genera o no crea automáticamente un objeto
Rectángulo. Sólo indica que R será una referencia o una variable de objeto de
la clase Rectángulo.
La creación de un objeto, debe ser
indicada explícitamente por el programador, de forma análoga a como
inicializamos las variables con un valor dado, sólo que para los objetos se
hace a través de un método Constructor
(ver punto Métodos).
5. Atributo
Son
los datos o variables que caracterizan al objeto y cuyos valores en un momento
dado indican su estado.
Un
atributo es una característica de un objeto. Mediante los atributos se define
información oculta dentro de un objeto, la cual es manipulada solamente por los
métodos definidos sobre dicho objeto
Un
atributo consta de un nombre y un valor. Cada atributo está asociado a un tipo
de dato, que puede ser simple (entero, real, lógico, carácter, string) o estructurado (arreglo,
registro, archivo, lista, etc.)
Su sintaxis
algorítmica es: <Modo
de Acceso> <Tipo de dato> ;
Los
modos de acceso son:
§ Público:
Atributos (o Métodos) que son accesibles fuera de la clase. Pueden ser llamados
por cualquier clase, aun si no está relacionada con ella. Este modo de acceso también se puede representar con el
símbolo +
§ Privado:
Atributos (o Métodos) que sólo son accesibles dentro de la implementación de la
clase. También se puede representar
con el símbolo –
§ Protegido:
Atributos (o Métodos) que son accesibles para la propia clase y sus clases
hijas (subclases). También se puede
representar con el símbolo #
6. Método
Son
las operaciones (acciones o funciones) que se aplican sobre los objetos y que
permiten crearlos, cambiar su estado o consultar el valor de sus atributos.
Los
métodos constituyen la secuencia de acciones que implementan las operaciones
sobre los objetos. La implementación de los métodos no es visible fuera de
objeto.
La sintaxis algorítmica de
los métodos expresados como funciones y acciones es:
Para
funciones se pueden usar cualquiera de estas dos sintaxis:
<Modo
de Acceso> Función [(Lista Parámetros)]:
Para
acciones:
<Modo de Acceso> Acción
[(Lista Parámetros)]
donde los
parámetros son opcionales
Ejemplo: Un rectángulo es un objeto
caracterizado por los atributos Largo y Ancho, y por varios métodos, entre
otros Calcular su área y Calcular su perímetro.
Características Generales
§ Cada método tiene un nombre, cero o
más parámetros (por valor o por referencia) que recibe o devuelve y un
algoritmo con el desarrollo del mismo.
§ En particular se destaca el método
constructor, que no es más que el método que se ejecuta cuando el objeto es
creado.
Este constructor suele tener el mismo nombre de la clase/ objeto, pero aunque
es una práctica común, el método constructor no necesariamente tiene que
llamarse igual a la clase (al menos, no en pseudos-código). Es un método que recibe
cero o más parámetros y lo usual es que inicialicen los valores de los
atributos del objeto.
§ En
lenguajes como Java y C++ se puede definir más de un método constructor, que
normalmente se diferencian entre sí por
la cantidad de parámetros que reciben.
§ Los métodos se ejecutan o activan
cuando el objeto recibe un mensaje, enviado por un objeto o clase
externo al que lo contiene, o por el
mismo objeto de manera local.
Creación de
Objetos y Métodos Constructores:
Cada objeto o instancia de una clase debe ser
creada explícitamente a través de un método u operación especial denominado Constructor. Los atributos de un objeto
toman valores iniciales dados por el constructor. Por convención el método
constructor tiene el mismo nombre de la clase y no se le asocia un modo de
acceso (es público).
Algunos lenguajes proveen un método constructor
por defecto para cada clase y/o permiten la definición de más de un método
constructor.
Método de
Destructores de objetos:
Los objetos que ya no son utilizados en un
programa, ocupan inútilmente espacio de memoria, que es conveniente recuperar
en un momento dado. Según el lenguaje de programación utilizado esta tarea es
dada al programador o es tratada automáticamente por el procesador o soporte de
ejecución del lenguaje.
En la notación
algorítmica NO tomaremos en cuenta ese problema de administración de
memoria, por lo tanto no definiremos formas para destruir objetos. En cambio al
utilizar lenguajes de programación si debemos conocer los métodos destructores
suministrados por el lenguaje y utilizarlos a fin de eliminar objetos una vez
no sean útiles.
7. Mensaje
Es
la petición de un objeto a otro para solicitar la ejecución de alguno de sus
métodos o para obtener el valor de un atributo público.
Estructuralmente,
un mensaje consta de 3 partes:
§ Identidad del receptor:
Nombre del objeto que contiene el método
a ejecutar.
§ Nombre del método a ejecutar: Solo los métodos
declarados públicos.
§ Lista de Parámetros
que recibe el método (cero o mas parámetros)
Su sintaxis
algorítmica es:
( [ ] );
Cuando
el objeto receptor recibe el mensaje, comienza la ejecución del algoritmo
contenido dentro del método invocado, recibiendo y/o devolviendo los valores de
los parámetros correspondientes, si los tiene ya que son opcionales: ( [ ] )
Ejemplo
1, Definición de la
Clase Rectángulo
|
IMPLEMENTACIÓN
Clase Rectángulo;
// Atributos
Privado:
Real Largo,
Ancho;
// Métodos
// método constructor
Acción
Rectángulo(Real lar, anc);
Largo =
lar;
Ancho =
anc;
FAcción;
|
|
Público Función Área: Real
// Retorna el área
o superficie ocupada por el rectángulo
retornar(Largo *
Ancho);
FFunción Área;
Público
Función Perímetro: Real
// Retorna el perímetro del rectángulo
retornar(2 * (Largo +
Ancho));
FFunción Perímetro;
FClase
Rectángulo;
// Uso de
la clase rectángulo
Acción
Principal
Rectángulo
R; // se declara una variable de tipo
objeto Rectángulo, a la cual llamaremos R
Real
L, A; // se declaran las variables
reales L y A para largo y ancho del rectángulo
Escribir(“Suministre
a continuación los valores para el largo y el ancho”);
Leer(L); Leer(A);
R.Rectángulo(L,
A);
Escribir(“Resultados
de los cálculos:”);
Escribir(“Área:
”+ R.Área + “ - Perímetro ” + R.Perímetro);
FAcción
Principal;
II. REPRESENTACIÓN EN NOTACIÓN
ALGORÍTMICA DE UNA CLASE
Las
clases son el elemento principal dentro del enfoque orientado a objetos. En
este lenguaje las declaraciones forman parte de su propio grupo, el grupo
[Clases]. Cada una de las declaraciones de clase debe tener el siguiente
formato:
Clase [Hereda de:
Atributos
Público:
[Constantes]; [Variables]; o
[Estructuras];
Privado:
[Constantes];
[Variables]; o [Estructuras];
Protegido:
[Constantes];
[Variables]; o [Estructuras];
Operaciones
Público:
[Métodos]
Privado:
[Métodos]
Protegido:
[Métodos]
FClase
En
el caso de la especificación de los Atributos o de los Métodos los modos de
acceso Público (+), Privado (-) o Protegido (#)
pueden omitirse, solamente en el caso en el que los grupos [Constantes],
[Estructuras] y [Variables] son vacíos, es decir, no se estén declarando
Atributos ó Métodos.
NOTA: Otra
forma de especificar los modos de acceso es colocándolo antes del nombre DE
CADA UNO de los atributos o métodos
III. DIAGRAMAS DE CLASE
La
representación gráfica de una o varias clases se hará mediante los denominados
Diagramas de Clase. Para los diagramas de clase se utilizará la notación que
provee el Lenguaje de Modelación Unificado (UML, ver www.omg.org), a saber:
§ Las
clases se denotan como rectángulos divididos en tres partes. La primera
contiene el nombre de la clase, la segunda contiene los atributos y la
tercera los métodos.
§ Los
modificadores de acceso a datos y operaciones, a saber: público, protegido y
privado; se representan con los símbolos +, # y – respectivamente, al lado derecho del atributo. (+ público, # protegido, - privado).
En
la figura se muestra el método “color” que no tiene ningún parámetro y retorna
un valor entero y el método “modificar_tamaño” que tiene un real como parámetro
y no retorna nada (es una acción).
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Notación:
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Ejemplos
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Nombre Clase
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Ventana
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Rectángulo
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Atributos
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+ Real área;
# Lógico visible;
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Privado Real Lado
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Métodos
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+ color: Entero
+ modificar_tamaño(Real
porcentaje)
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Acción Cuadrado(Entero lad)
Público Función Área: Real
Público Función Perímetro: Real
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IV. RELACIONES ENTRE CLASES
Las
clases no se construyen para que trabajen de manera aislada, la idea es que
ellas se puedan relacionar entre sí, de manera que puedan compartir atributos y
métodos sin necesidad de rescribirlos.
La
posibilidad de establecer jerarquías entre las clases es una característica que
diferencia esencialmente la programación orientada a objetos de la programación
tradicional, ello debido fundamentalmente a que permite extender y reutilizar
el código existente sin tener que rescribirlo cada vez que se necesite.
Los
cuatro tipos de relaciones entre clases estudiados en este curso serán:
§ Herencia
(Generalización / Especialización o Es-un)
§ Agregación
(Todo / Parte o Forma-parte-de)
§ Composición
(Es parte elemental de)
§ Asociación
(entre otras, la relación Usa-a)
1. Relación de Herencia
(Generalización / Especialización, Es un)
Es
un tipo de jerarquía de clases, en la que cada subclase contiene los atributos
y métodos de una (herencia simple) o más superclases (herencia múltiple).
Mediante
la herencia las instancias de una clase hija (o subclase) pueden acceder tanto
a los atributos como a los métodos públicos y protegidos de la clase padre (o
superclase). Cada subclase o clase hija en la jerarquía es siempre una
extensión (esto es, conjunto estrictamente más grande) de la(s) superclase(s) o
clase(s) padre(s) y además incorporar atributos y métodos propios, que a su vez
serán heredados por sus hijas.
Representación:
§ En la notación algorítmica: Se
coloca el nombre de la clase padre después de la frase Hereda de del
encabezado de la clase y se usan sus atributos y métodos públicos o protegidos.
Ejemplo: Clase Punto3D Hereda de Punto2D
§ En el diagrama de clases: La
herencia se representa mediante una relación de generalización/especificación,
que se denota de la siguiente forma:
|
|
Ejemplo: El siguiente
diagrama de clases muestra la relación de Herencia entre la Clase Animal y sus
hijas
2. Relación de Agregación (Todo / Parte,
Forma parte de)
Es una relación que representa a los objetos compuestos por otros objetos.
Indica Objetos que a su vez están formados por otros. El objeto en el nivel
superior de la jerarquía es el todo y los que están en los niveles inferiores
son sus partes o componentes.
Representación en el Diagrama
de Clase
La relación forma parte de, no es
más que una asociación, que se denota:
 |
|||
 |
|||
Si motor forma parte de carro, la flecha apunta a la clase motor, y el diamante va pegado a carro.
La multiplicidad es el rango de
cardinalidad permitido que puede asumir la asociación, se denota LI..LS. Se
puede usar * en el limite superior para representar una cantidad ilimitada
(ejemplo: 3..*).
Ejemplo: Objeto Casa descrito en
términos de sus componentes
 |
3. Relación de Composición
Un componente es parte esencial de un elemento. La
relación es más fuerte que el caso de agregación, al punto que si el componente
es eliminado o desaparece, la clase mayor deja de existir.
Representación en el Diagrama
de Clases
La relación de composición,
se denota de la siguiente forma:
 |
 |
4. Relación de Asociación («uso», usa,
cualquier otra relación)
Es una asociación que se establece cuando dos clases
tienen una dependencia de utilización, es decir, una clase utiliza atributos
y/o métodos de otra para funcionar. Estas dos clases no necesariamente están
en jerarquía, es decir, no necesariamente una es clase padre de la otra, a
diferencia de las otras relaciones de clases.
El ejemplo mas común de esta relación es de objetos que son utilizados por los
humanos para alguna función, como Lápiz (se usa para escribir), tenedor (se usa
para comer), silla (se usa para sentarse), etc. Otro ejemplo son los objetos
Cajero y Cuenta. El Cajero “usa a” la cuenta para hacer las transacciones de
consulta y retiro y verificar la información del usuario.
Representación en el Diagrama
de Clases
La relación de uso,
se denota con una dependencia estereotipada:
Ejemplos:
V. FUNDAMENTOS DEL ENFOQUE ORIENTADO A
OBJETO
El
Enfoque Orientado a Objeto se basa en cuatro principios que constituyen la base
de todo desarrollo orientado a objetos. Estos principios son: la Abstracción , el
Encapsulamiento, la
Modularidad y la
Herencia.
Otros
elementos a destacar (aunque no fundamentales) en el EOO son: Polimorfismo,
Enlace dinámico (o binding),
Concurrencia y Persistencia.
Fundamento 1: Abstracción
Es
el principio de ignorar aquellos aspectos de un fenómeno observado que no son
relevantes, con el objetivo de concentrarse en aquellos que si lo son.
Una abstracción denota las características esenciales de un objeto (datos y
operaciones), que lo distingue de otras clases de objetos. Decidir el conjunto
correcto de abstracciones de un determinado dominio, es el problema central del
diseño orientado a objetos.
Los
mecanismos de abstracción son usados en el EOO para extraer y definir del medio
a modelar, sus características y su comportamiento. Dentro del EOO son muy
usados mecanismos de abstracción: la Generalización , la Agregación y la
clasificación.
§ La generalización es el mecanismo de
abstracción mediante el cual un conjunto de clases de objetos son agrupados en
una clase de nivel superior (Superclase), donde las semejanzas de las clases
constituyentes (Subclases) son enfatizadas, y las diferencias entre ellas son
ignoradas. En consecuencia, a través de la generalización, la superclase
almacena datos generales de las subclases, y las subclases almacenan sólo datos
particulares. La especialización es
lo contrario de la generalización. La clase Médico es una especialización de la
clase Persona, y a su vez, la clase Pediatra es una especialización de la
superclase Médico.
§ La agregación es el mecanismo de
abstracción por el cual una clase de objeto es definida a partir de sus partes
(otras clases de objetos). Mediante agregación se puede definir por ejemplo un
computador, por descomponerse en: la
CPU , la ULA ,
la memoria y los dispositivos periféricos. El contrario de agregación es la descomposición.
§ La clasificación consiste en la definición
de una clase a partir de un conjunto de objetos que tienen un comportamiento
similar. La ejemplificación es lo
contrario a la clasificación, y corresponde a la instanciación de una clase,
usando el ejemplo de un objeto en particular.
Fundamento 2: Encapsulamiento
(Ocultamiento de Información)
Es la propiedad
del EOO que permite ocultar al mundo exterior la representación interna del
objeto. Esto quiere decir que el objeto puede ser utilizado, pero los datos
esenciales del mismo no son conocidos fuera de él.
La
idea central del encapsulamiento es esconder los detalles y mostrar lo
relevante. Permite el ocultamiento de la información separando el aspecto
correspondiente a la especificación de la implementación; de esta forma,
distingue el "qué hacer" del "cómo hacer". La
especificación es visible al usuario, mientras que la implementación se le
oculta.
El
encapsulamiento en un sistema orientado a objeto se representa en cada clase u
objeto, definiendo sus atributos y métodos con los siguientes modos de
acceso:
§ Público (+)
Atributos o Métodos que son accesibles fuera de la clase. Pueden ser llamados
por cualquier clase, aun si no está relacionada con ella.
§ Privado (-)
Atributos o Métodos que solo son accesibles dentro de la implementación de la
clase.
§ Protegido (#):
Atributos o Métodos que son accesibles para la propia clase y sus clases hijas
(subclases).
Los
atributos y los métodos que son públicos constituyen la interfaz de la clase,
es decir, lo que el mundo exterior conoce de la misma.
Normalmente
lo usual es que se oculten los atributos de la clase y solo sean visibles los
métodos, incluyendo entonces algunos de consulta para ver los valores de los
atributos. El método constructor (Nuevo, New)
siempre es Público.
Fundamento 3: Modularidad
Es
la propiedad que permite tener independencia entre las diferentes partes de un
sistema. La modularidad consiste en dividir un programa en módulos o partes,
que pueden ser compilados separadamente, pero que tienen conexiones con otros
módulos. En
un mismo módulo se suele colocar clases y objetos que guarden una estrecha
relación. El sentido de modularidad está muy relacionado con el ocultamiento de
información.
Fundamento 4: Herencia
Es
el proceso mediante el cual un objeto de una clase adquiere propiedades
definidas en otra clase que lo preceda en una jerarquía de clasificaciones. Permite
la definición de un nuevo objeto a partir de otros, agregando las diferencias
entre ellos (Programación Diferencial), evitando repetición de código y
permitiendo la reusabilidad.
Las
clases heredan los datos y métodos
de la superclase. Un método heredado
puede ser sustituido por uno propio si ambos tienen el mismo nombre.
La
herencia puede ser simple (cada clase tiene sólo una superclase) o múltiple
(cada clase puede tener asociada varias superclases). La
clase Docente y la clase Estudiante heredan las propiedades de la clase Persona
(superclase, herencia simple). La clase Preparador (subclase) hereda
propiedades de la clase Docente y de la clase Estudiante (herencia múltiple).
Fundamento 5: Polimorfismo
Es una propiedad del EOO que permite que un método
tenga múltiples implementaciones, que se seleccionan en base al tipo objeto
indicado al solicitar la ejecución del método.
El polimorfismo operacional o Sobrecarga
operacional permite aplicar operaciones con igual nombre a diferentes
clases o están relacionados en términos de inclusión. En este tipo de
polimorfismo, los métodos son interpretados en el contexto del objeto
particular, ya que los métodos con nombres comunes son implementados de
diferente manera dependiendo de cada clase.
Por
ejemplo, el área de un cuadrado, rectángulo y círculo, son calculados de manera
distinta; sin embargo, en sus clases respectivas puede existir la implementación
del área bajo el nombre común Área. En la práctica y dependiendo del objeto que
llame al método, se usará el código correspondiente.
Ejemplos, Superclase: Clase Animal Subclases: Clases Mamífero, Ave, Pez
Se
puede definir un método Comer en cada subclase, cuya implementación cambia de
acuerdo a la clase invocada, sin embargo el nombre del método es el mismo.
Mamifero.Comer ≠
Ave.Comer ≠ Pez.Comer
Otro
ejemplo de polimorfismo es el operador +. Este operador tiene dos funciones
diferentes de acuerdo al tipo de dato de los operandos a los que se aplica. Si
los dos elementos son numéricos, el operador + significa suma algebraica de los
mismos, en cambio si por lo menos uno de los operandos es un String o Carácter,
el operador es la concatenación de cadenas de caracteres.
Otro
ejemplo de sobrecarga es cuando tenemos un método definido originalmente en la
clase madre, que ha sido adaptado o modificado en la clase hija.
Por ejemplo, un método Comer para la clase Animal y otro Comer que ha sido
adaptado para la clase Ave, quien está heredando de la clase Animal.
Cuando se desea
indicar que se está invocando (o llamando) a un método sobrecargado y que
pertenece a otra clase (por ejemplo, a la clase padre) lo indicamos con la
siguiente sintaxis:
Clase_Madre::nombre_método;
Para
el ejemplo, la llamada en la clase hija Ave del método sobrecargado Comer de la
clase madre Animal sería:
Animal::Comer
VI. EJEMPLOS
Ejemplo
1, Definición de la
Clase Rectángulo
|
Clase
Rectángulo;
// Atributos
Privado:
Real
Largo, Ancho;
// Métodos
Constructor Rectángulo(Real
lar, anc);
Largo = lar;
Ancho = anc;
FConstructor;
Público Función Área: Real
// Retorna
el área o superficie ocupada por el rectángulo
retornar(Largo
* Ancho);
FFunción Área;
Público
Función Perímetro: Real
// Retorna el perímetro del rectángulo
retornar(2 *
(Largo + Ancho));
FFunción Perímetro;
FClase
Rectángulo;
|
|
Clase
Principal
Acción
Usa_Rectángulo
Rectángulo
R; // se declara una variable de tipo
objeto Rectángulo, a la cual llamaremos R
Real
L, A; // se declaran las variables
reales L y A para leer el largo y ancho dado por el usuario
Escribir(“Suministre
a continuación los valores para el largo y el ancho”);
Leer(L,
A);
R.Rectángulo(L,
A);
Escribir(“Resultados
de los cálculos:”);
Escribir(“Área:
”+ R.Área + “ - Perímetro ” + R.Perímetro);
FAcción
Usa_Rectángulo;
FClase
Principal;
Ejemplo
2, Clase que implementa un punto en el plano real
Clase
Punto2D
//Atributos
Protegido Real X, Y; // representan las coordenadas X e Y de un
punto
// Métodos u operaciones
Público:
//constructores
Acción Punto2D
X = 0; Y = 0;
FAcción;
Acción Punto2D(Real
CX, CY)
X = CX; Y = CY;
FAcción;
// otros métodos de la
clase
Función
CoordenadaX: Real
// devuelve el valor de
la coordenada X del punto que hace la llamada
retornar(X);
Ffunción;
Función
CoordenadaY: Real
// devuelve el valor de
la coordenada Y del punto que hace la llamada
retornar(Y);
Ffunción;
Acción
CambiarX(Real NX)
// modifica el valor de
la coordenada X del punto que hace la llamada
X = NX;
Ffunción;
Acción CambiarY(Real
NY)
// modifica el valor de
la coordenada Y del punto que hace la llamada
Y = NY;
Ffunción;
Función
Distancia(Real CX, CY): Real
// devuelve la distancia
entre el punto actual y otro con coordenadas CX y CY
Real
D; // variable donde se
almacenará la distancia
D =
(RestaC(X, CX) + RestaC(Y, CY)) Ù
(1/2);
retornar(D);
Ffunción;
Función
Distancia(Ref Punto2D P): Real;
//devuelve la distancia
entre el punto actual y otro punto P
retornar(Distancia(P.X, P.Y));
Ffunción
Distancia;
Protegido Función RestaC (Real X,Y):
Real;
// devuelve la resta
entre X y Y elevada al cuadrado
retornar((X
– Y) Ù
2));
Ffunción Resta_C;
FClase
Punto2D;
Clase
Prueba_Punto
Acción
Principal
Real CX, CY; // valores para las
coordenadas del punto a crear
Real D; // contiene la distancia entre los puntos
Escribir (“Introduzca las coordenadas X e Y del punto a crear: ”);
Leer(CX, CY);
Punto P = nuevo Punto2D(CX ,
CY);
Punto P1 = nuevo Punto2D; //
crea un punto en el origen, es decir, en el punto (0.0 , 0.0)
D =
P.Distancia(P1.CoordenadaX , P1.CoordenadaY;
Escribir (“Distancia entre el punto P
y el origen: ” + D);
P1.CambiarX (15.0); P1.CambiarY(18.75); // se cambia a al punto (15.0 , 18.75)
Escribir
(“Nuevo punto P1: (“ +
P1.CoordenadaX + “ , “+
P1.CoordenadaY + “) “);
D =
P.Distancia(P1);
Escribir (“La nueva Distancia entre P y P1 es: “+ D);
fAcción Principal;
FClase
Prueba_Punto;
Ejemplo
3, Clase Punto3D que se deriva de la clase Punto2D
Clase
Punto3D Hereda de Punto2D;
// Atributos
Protegido Real Z; // coordenada Z del punto
// Métodos u operaciones
Público:
// métodos constructores
Punto3D
Acción Punto3D
// Crea un punto con coordenadas (0,0,0)
reutilizando el constructor de un punto de 2D
Punto2D;
Z = 0;
FAcción;
Acción Punto3D(Real
CX, CY, CZ)
// Crea un punto de tres coordenadas
reutilizando el constructor de un punto de 2D
Punto2D(CX,
CY);
Z = CZ;
FAcción;
// otros métodos de la
clase
Función
CoordenadaZ: Real
// devuelve el valor de la coordenada Z del
punto que hace la llamada
retornar(Z);
Ffunción;
Acción CambiarZ(Real
NZ)
// modifica el valor de
la coordenada Z del punto que hace la llamada
Z = NZ;
Ffunción;
Función
Distancia3D(Real CX, CY, CZ): Real
// devuelve la distancia
entre el punto actual y otro con coordenadas CX, CY y CZ
Real
D; //contiene la distancia
D = RestaC(X,
CX) + RestaC(Y, CY) + RestaC(Z, CZ);
D
= D Ù
(1/2);
retornar(D);
Ffunción;
Función
Distancia3D(Ref Punto3D P): Real
// devuelve la distancia
entre el punto actual y otro punto P
retornar(Distancia3D(P.X, P.Y, P.Z));
Ffunción;
FClase Punto3D
 |
Plantea
tus reflexiones y respuestas a:
1.
¿Qué atributos y métodos hereda
la clase Punto3D de la clase Punto2D?
2.
¿Qué atributos y métodos hereda
la clase Punto2D de la clase Punto3D?
3.
¿Quiénes pueden usar los
atributos y métodos de Punto2D?
4.
Plantea un algoritmo principal
que utilice las clases Punto2D y Punto3D
|
Ejemplo
4, Clase Cuenta Bancaria
Clase CuentaBancaria
// atributos
Privado Entero Saldo;
Privado String NroCuenta;
Privado String Titular;
// métodos
Acción CuentaBancaria(Entero montoInicial; String num, nombre)
// asigna a los atributo de la clase sus valores iniciales
Saldo = montoInicial;
NroCuenta = num;
Titular = nombre;
Facción;
Público Acción depositar(Entero cantidad)
// incrementa el saldo de la cuenta
Saldo = Saldo + cantidad;
Facción;
Público Acción retirar(Entero cantidad)
// disminuye el saldo de la cuenta
Saldo = Saldo - cantidad;
Facción;
Público Función obtenerSaldo: Entero
// permite conocer el monto disponible o saldo de la cuenta
Retornar(saldo);
FFunción;
FinClase CuentaBancaria
|
Reflexiona
y plantea propuestas para:
5.
Crear un algoritmo principal
que utilice la clase CuentaBancaria, creando varios objetos cuenta y
actualizando sus saldos. Recuerda agregar en tu algoritmo principal las
solicitudes de datos al usuario que consideres necesarias y las validaciones
de estos datos de entrada
6.
¿Desde tu algoritmo principal
podrías actualizar directamente el valor del atributo saldo? ¿Cómo lo puedes hacer?
7.
Utiliza los métodos de la clase
CuentaBancaria para verificar, en el algoritmo principal, que no se retire un
monto que el saldo no puede cubrir
|
Ejemplo
5, Clase Raíces Ecuación de 2do Grado
|
Desarrollar un algoritmo bajo el enfoque
orientado a objetos, que permita calcular las raíces (reales e imaginarias)
de una ecuación de segundo grado ax2+bx+c, dados los coeficientes
a, b y c, con a>0.
Análisis:
El objeto principal a ser tratado en este
problema es la ecuación y se implementará a través de la clase Ecuación2doGrado.
Se considerará que cada ecuación tiene asociadas
como atributos sus raíces, las cuales deben ser calculadas por el método
constructor a través de una acción llamada Resolver. El método constructor tendrá tres parámetros, que son
los coeficientes de la ecuación (a, b y c).
La clase Ecuación2doGrado
tendrá un método público para escribir las raíces llamado Imprimir.
|
|
Clase
Ecuación2doGrado;
Privado Real r1, r2, i1, i2;
Constructor
Ecuación2doGrado(Real a, b, c);
Resolver(a,b,c);
FConstructor;
Privado
Acción Resolver(Real a,b,c);
// Calcula las raíces de la ecuación
ax2+bx+c
Real delta;
delta = b * b -
(4*a*c);
Si delta ≥ 0 entonces // Cálculo de raíces reales
Si b
> 0 entonces r1 = - ( b + delta^(1/2) ) / (2*a);
sino r1 = - (delta^(1/2)
- b) / (2*a);
Fsi;
r2 = c / (r1*a);
i1 = 0; i2 = 0;
sino
// Cálculo de raíces complejas
r1
= -b / (2*a);
r2 = -b / (2*a);
|
i2 = -i1;
Fsi;
FAcción
Resolver;
Público
Acción Imprimir;
# Muestra las raíces de la ecuación
Escribir(r1, i1);
Escribir(r2,
i2);
FAcción
Imprimir;
FClase
Ecuación2doGrado;
CONCLUSIONES
En la Programación Orientada
a Objetos los programas son representados por un conjunto de objetos que
interactúan. Un objeto engloba datos y operaciones sobre estos datos.
La
programación Orientada a Objetos es una metodología que basa la estructura de
los programas en torno a los objetos.
Los lenguajes
de POO ofrecen medios y herramientas para describir los objetos manipulados por
un programa. Más que describir cada objeto individualmente, estos lenguajes
proveen una construcción (Clase) que describe a un conjunto de objetos que
poseen las mismas propiedades.
2. Objeto
Es
una entidad (tangible o intangible) que posee características y acciones que
realiza por sí solo o interactuando con otros objetos.
Un
objeto es una entidad caracterizada por sus atributos propios y cuyo
comportamiento está determinado por las acciones o funciones que pueden
modificarlo, así como también las acciones que requiere de otros objetos. Un
objeto tiene identidad e inteligencia y constituye una unidad que oculta tanto
datos como la descripción de su manipulación. Puede ser definido como una encapsulación
y una abstracción: una encapsulación de atributos y servicios, y una
abstracción del mundo real.
Para
el contexto del Enfoque Orientado a Objetos (EOO) un objeto es una entidad que
encapsula datos (atributos) y acciones o funciones que los manejan (métodos).
También para el EOO un objeto se define como una instancia o particularización
de una clase.
Los
objetos de interés durante el desarrollo de software no sólo son tomados de la
vida real (objetos visibles o tangibles), también pueden ser abstractos. En
general son entidades que juegan un rol bien definido en el dominio del
problema. Un libro, una persona, un carro, un polígono, son apenas algunos
ejemplos de objeto.
Cada
objeto puede ser considerado como un proveedor de servicios utilizados por otros
objetos que son sus clientes. Cada objeto puede ser a al vez proveedor y
cliente. De allí que un programa pueda ser visto como un conjunto de relaciones
entre proveedores clientes. Los
servicios ofrecidos por los objetos son de dos tipos:
1.-
Los datos, que llamamos atributos.
2.-
Las acciones o funciones, que llamamos métodos.
Características
Generales
§ Un
objeto se identifica por un nombre o un identificador único que lo diferencia
de los demás. Ejemplo: el objeto Cuenta de Ahorros
número 12345 es diferente al objeto Cuenta de Ahorros número 25789. En este
caso el identificador que los hace únicos es el número de la cuenta.
§ Un
objeto posee estados. El estado de un objeto está
determinado por los valores que poseen sus atributos en un momento dado.
§ Un
objeto tiene un conjunto de métodos. El
comportamiento general de los objetos dentro de un sistema se describe o
representa mediante sus operaciones o métodos. Los métodos se utilizarán para
obtener o cambiar el estado de los objetos, así como para proporcionar un medio
de comunicación entre objetos.
§ Un
objeto tiene un conjunto de atributos. Los atributos
de un objeto contienen valores que determinan el estado del objeto durante su
tiempo de vida. Se implementan con variables, constantes y estructuras de datos
(similares a los campos de un registro).
§ Los
objetos soportan encapsulamiento. La
estructura interna de un objeto normalmente está oculta a los usuarios del
mismo. Los datos del objeto están disponibles solo para ser manipulados por los
propios métodos del objeto. El único mecanismo que lo conecta con el mundo
exterior es el paso de mensajes.
§ Un
objeto tiene un tiempo de vida dentro del programa o sistema que lo crea y
utiliza. Para ser utilizado en un algoritmo el objeto debe
ser creado con una instrucción particular (New
ó Nuevo) y al finalizar su utilización es destruido con el uso de otra
instrucción o de manera automática.
3. Clase
La
clase es la unidad de modularidad en el EOO. La tendencia natural del individuo
es la de clasificar los objetos según sus características comunes (clase). Por
ejemplo, las personas que asisten a la universidad se pueden clasificar
(haciendo abstracción) en estudiante, docente, empleado e investigador.
La
clase puede definirse como la agrupación o colección de objetos que comparten
una estructura común y un comportamiento común.
Es
una plantilla que contiene la descripción general de una colección de objetos.
Consta de atributos y métodos que resumen las características y el
comportamiento comunes de un conjunto de objetos.
Todo
objeto (también llamado instancia de una clase), pertenece a alguna clase.
Mientras un objeto es una entidad concreta que existe en el tiempo y en el
espacio, una clase representa solo una abstracción.
Todos
aquellos objetos que pertenecen a la misma clase son descritos o comparten el
mismo conjunto de atributos y métodos. Todos los objetos de una clase tienen el
mismo formato y comportamiento, son diferentes únicamente en los valores que
contienen sus atributos. Todos ellos responden a los mismos mensajes.
Su sintaxis
algorítmica es:
Clase la Clase>
…
FClase la Clase>;
Características
Generales
§ Una clase es un nivel de abstracción
alto.
La clase permite describir un conjunto de características comunes para los
objetos que representa. Ejemplo: La clase Avión se puede utilizar para definir
los atributos (tipo de avión, distancia, altura, velocidad de crucero,
capacidad, país de origen, etc.) y los
métodos (calcular posición en el vuelo, calcular velocidad de vuelo, estimar
tiempo de llegada, despegar, aterrizar, volar, etc.) de los objetos
particulares Avión que representa.
§ Un objeto es una instancia de una
clase.
Cada objeto concreto dentro de un sistema es miembro de una clase específica y
tiene el conjunto de atributos y métodos especificados en la misma
§ Las clases se relacionan entre sí
mediante una jerarquía. Entre las clases se establecen
diferentes tipos de relaciones de herencia, en las cuales la clase hija
(subclase) hereda los atributos y métodos de la clase padre (superclase),
además de incorporar sus propios atributos y métodos.
Ejemplos, Superclase: Clase Avión
Subclases de Avión: Clase
Avión Comercial, Avión de Combate, Avión de Transporte
§ Los
nombres o identificadores de las clases deben colocarse en singular (clase
Animal, clase Carro, clase Alumno).
4. Relación entre Clase y Objeto
Algorítmicamente,
las clases son descripciones netamente
estáticas o plantillas que describen objetos. Su rol es definir nuevos
tipos conformados por atributos y
operaciones.
Por
el contrario, los objetos son instancias
particulares de una clase. Las clases son una especie de molde de fábrica,
en base al cual son construidos los objetos. Durante la ejecución de un
programa sólo existen los objetos, no las clases.
La declaración de una variable de una
clase NO crea el objeto.
La
asociación siguiente: ; (por
ejemplo, Rectángulo R), no genera o no crea automáticamente un objeto
Rectángulo. Sólo indica que R será una referencia o una variable de objeto de
la clase Rectángulo.
La creación de un objeto, debe ser
indicada explícitamente por el programador, de forma análoga a como
inicializamos las variables con un valor dado, sólo que para los objetos se
hace a través de un método Constructor
(ver punto Métodos).
5. Atributo
Son
los datos o variables que caracterizan al objeto y cuyos valores en un momento
dado indican su estado.
Un
atributo es una característica de un objeto. Mediante los atributos se define
información oculta dentro de un objeto, la cual es manipulada solamente por los
métodos definidos sobre dicho objeto
Un
atributo consta de un nombre y un valor. Cada atributo está asociado a un tipo
de dato, que puede ser simple (entero, real, lógico, carácter, string) o estructurado (arreglo,
registro, archivo, lista, etc.)
Su sintaxis
algorítmica es: <Modo
de Acceso> <Tipo de dato> ;
Los
modos de acceso son:
§ Público:
Atributos (o Métodos) que son accesibles fuera de la clase. Pueden ser llamados
por cualquier clase, aun si no está relacionada con ella. Este modo de acceso también se puede representar con el
símbolo +
§ Privado:
Atributos (o Métodos) que sólo son accesibles dentro de la implementación de la
clase. También se puede representar
con el símbolo –
§ Protegido:
Atributos (o Métodos) que son accesibles para la propia clase y sus clases
hijas (subclases). También se puede
representar con el símbolo #
6. Método
Son
las operaciones (acciones o funciones) que se aplican sobre los objetos y que
permiten crearlos, cambiar su estado o consultar el valor de sus atributos.
Los
métodos constituyen la secuencia de acciones que implementan las operaciones
sobre los objetos. La implementación de los métodos no es visible fuera de
objeto.
La sintaxis algorítmica de
los métodos expresados como funciones y acciones es:
Para
funciones se pueden usar cualquiera de estas dos sintaxis:
<Modo
de Acceso> Función [(Lista Parámetros)]:
Para
acciones:
<Modo de Acceso> Acción
[(Lista Parámetros)]
donde los
parámetros son opcionales
Ejemplo: Un rectángulo es un objeto
caracterizado por los atributos Largo y Ancho, y por varios métodos, entre
otros Calcular su área y Calcular su perímetro.
Características Generales
§ Cada método tiene un nombre, cero o
más parámetros (por valor o por referencia) que recibe o devuelve y un
algoritmo con el desarrollo del mismo.
§ En particular se destaca el método
constructor, que no es más que el método que se ejecuta cuando el objeto es
creado.
Este constructor suele tener el mismo nombre de la clase/ objeto, pero aunque
es una práctica común, el método constructor no necesariamente tiene que
llamarse igual a la clase (al menos, no en pseudos-código). Es un método que recibe
cero o más parámetros y lo usual es que inicialicen los valores de los
atributos del objeto.
§ En
lenguajes como Java y C++ se puede definir más de un método constructor, que
normalmente se diferencian entre sí por
la cantidad de parámetros que reciben.
§ Los métodos se ejecutan o activan
cuando el objeto recibe un mensaje, enviado por un objeto o clase
externo al que lo contiene, o por el
mismo objeto de manera local.
Creación de
Objetos y Métodos Constructores:
Cada objeto o instancia de una clase debe ser
creada explícitamente a través de un método u operación especial denominado Constructor. Los atributos de un objeto
toman valores iniciales dados por el constructor. Por convención el método
constructor tiene el mismo nombre de la clase y no se le asocia un modo de
acceso (es público).
Algunos lenguajes proveen un método constructor
por defecto para cada clase y/o permiten la definición de más de un método
constructor.
Método de
Destructores de objetos:
Los objetos que ya no son utilizados en un
programa, ocupan inútilmente espacio de memoria, que es conveniente recuperar
en un momento dado. Según el lenguaje de programación utilizado esta tarea es
dada al programador o es tratada automáticamente por el procesador o soporte de
ejecución del lenguaje.
En la notación
algorítmica NO tomaremos en cuenta ese problema de administración de
memoria, por lo tanto no definiremos formas para destruir objetos. En cambio al
utilizar lenguajes de programación si debemos conocer los métodos destructores
suministrados por el lenguaje y utilizarlos a fin de eliminar objetos una vez
no sean útiles.
7. Mensaje
Es
la petición de un objeto a otro para solicitar la ejecución de alguno de sus
métodos o para obtener el valor de un atributo público.
Estructuralmente,
un mensaje consta de 3 partes:
§ Identidad del receptor:
Nombre del objeto que contiene el método
a ejecutar.
§ Nombre del método a ejecutar: Solo los métodos
declarados públicos.
§ Lista de Parámetros
que recibe el método (cero o mas parámetros)
Su sintaxis
algorítmica es:
( [ ] );
Cuando
el objeto receptor recibe el mensaje, comienza la ejecución del algoritmo
contenido dentro del método invocado, recibiendo y/o devolviendo los valores de
los parámetros correspondientes, si los tiene ya que son opcionales: ( [ ] )
Ejemplo
1, Definición de la
Clase Rectángulo
|
IMPLEMENTACIÓN
Clase Rectángulo;
// Atributos
Privado:
Real Largo,
Ancho;
// Métodos
// método constructor
Acción
Rectángulo(Real lar, anc);
Largo =
lar;
Ancho =
anc;
FAcción;
|
|
Público Función Área: Real
// Retorna el área
o superficie ocupada por el rectángulo
retornar(Largo *
Ancho);
FFunción Área;
Público
Función Perímetro: Real
// Retorna el perímetro del rectángulo
retornar(2 * (Largo +
Ancho));
FFunción Perímetro;
FClase
Rectángulo;
// Uso de
la clase rectángulo
Acción
Principal
Rectángulo
R; // se declara una variable de tipo
objeto Rectángulo, a la cual llamaremos R
Real
L, A; // se declaran las variables
reales L y A para largo y ancho del rectángulo
Escribir(“Suministre
a continuación los valores para el largo y el ancho”);
Leer(L); Leer(A);
R.Rectángulo(L,
A);
Escribir(“Resultados
de los cálculos:”);
Escribir(“Área:
”+ R.Área + “ - Perímetro ” + R.Perímetro);
FAcción
Principal;
II. REPRESENTACIÓN EN NOTACIÓN
ALGORÍTMICA DE UNA CLASE
Las
clases son el elemento principal dentro del enfoque orientado a objetos. En
este lenguaje las declaraciones forman parte de su propio grupo, el grupo
[Clases]. Cada una de las declaraciones de clase debe tener el siguiente
formato:
Clase [Hereda de:
Atributos
Público:
[Constantes]; [Variables]; o
[Estructuras];
Privado:
[Constantes];
[Variables]; o [Estructuras];
Protegido:
[Constantes];
[Variables]; o [Estructuras];
Operaciones
Público:
[Métodos]
Privado:
[Métodos]
Protegido:
[Métodos]
FClase
En
el caso de la especificación de los Atributos o de los Métodos los modos de
acceso Público (+), Privado (-) o Protegido (#)
pueden omitirse, solamente en el caso en el que los grupos [Constantes],
[Estructuras] y [Variables] son vacíos, es decir, no se estén declarando
Atributos ó Métodos.
NOTA: Otra
forma de especificar los modos de acceso es colocándolo antes del nombre DE
CADA UNO de los atributos o métodos
III. DIAGRAMAS DE CLASE
La
representación gráfica de una o varias clases se hará mediante los denominados
Diagramas de Clase. Para los diagramas de clase se utilizará la notación que
provee el Lenguaje de Modelación Unificado (UML, ver www.omg.org), a saber:
§ Las
clases se denotan como rectángulos divididos en tres partes. La primera
contiene el nombre de la clase, la segunda contiene los atributos y la
tercera los métodos.
§ Los
modificadores de acceso a datos y operaciones, a saber: público, protegido y
privado; se representan con los símbolos +, # y – respectivamente, al lado derecho del atributo. (+ público, # protegido, - privado).
En
la figura se muestra el método “color” que no tiene ningún parámetro y retorna
un valor entero y el método “modificar_tamaño” que tiene un real como parámetro
y no retorna nada (es una acción).
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Notación:
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Ejemplos
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Nombre Clase
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Ventana
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Rectángulo
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Atributos
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+ Real área;
# Lógico visible;
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Privado Real Lado
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Métodos
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+ color: Entero
+ modificar_tamaño(Real
porcentaje)
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|
Acción Cuadrado(Entero lad)
Público Función Área: Real
Público Función Perímetro: Real
|
IV. RELACIONES ENTRE CLASES
Las
clases no se construyen para que trabajen de manera aislada, la idea es que
ellas se puedan relacionar entre sí, de manera que puedan compartir atributos y
métodos sin necesidad de rescribirlos.
La
posibilidad de establecer jerarquías entre las clases es una característica que
diferencia esencialmente la programación orientada a objetos de la programación
tradicional, ello debido fundamentalmente a que permite extender y reutilizar
el código existente sin tener que rescribirlo cada vez que se necesite.
Los
cuatro tipos de relaciones entre clases estudiados en este curso serán:
§ Herencia
(Generalización / Especialización o Es-un)
§ Agregación
(Todo / Parte o Forma-parte-de)
§ Composición
(Es parte elemental de)
§ Asociación
(entre otras, la relación Usa-a)
1. Relación de Herencia
(Generalización / Especialización, Es un)
Es
un tipo de jerarquía de clases, en la que cada subclase contiene los atributos
y métodos de una (herencia simple) o más superclases (herencia múltiple).
Mediante
la herencia las instancias de una clase hija (o subclase) pueden acceder tanto
a los atributos como a los métodos públicos y protegidos de la clase padre (o
superclase). Cada subclase o clase hija en la jerarquía es siempre una
extensión (esto es, conjunto estrictamente más grande) de la(s) superclase(s) o
clase(s) padre(s) y además incorporar atributos y métodos propios, que a su vez
serán heredados por sus hijas.
Representación:
§ En la notación algorítmica: Se
coloca el nombre de la clase padre después de la frase Hereda de del
encabezado de la clase y se usan sus atributos y métodos públicos o protegidos.
Ejemplo: Clase Punto3D Hereda de Punto2D
§ En el diagrama de clases: La
herencia se representa mediante una relación de generalización/especificación,
que se denota de la siguiente forma:
|
|
Ejemplo: El siguiente
diagrama de clases muestra la relación de Herencia entre la Clase Animal y sus
hijas
2. Relación de Agregación (Todo / Parte,
Forma parte de)
Es una relación que representa a los objetos compuestos por otros objetos.
Indica Objetos que a su vez están formados por otros. El objeto en el nivel
superior de la jerarquía es el todo y los que están en los niveles inferiores
son sus partes o componentes.
Representación en el Diagrama
de Clase
La relación forma parte de, no es
más que una asociación, que se denota:
|
|||
|
|||
Si motor forma parte de carro, la flecha apunta a la clase motor, y el diamante va pegado a carro.
La multiplicidad es el rango de
cardinalidad permitido que puede asumir la asociación, se denota LI..LS. Se
puede usar * en el limite superior para representar una cantidad ilimitada
(ejemplo: 3..*).
Ejemplo: Objeto Casa descrito en
términos de sus componentes
|
3. Relación de Composición
Un componente es parte esencial de un elemento. La
relación es más fuerte que el caso de agregación, al punto que si el componente
es eliminado o desaparece, la clase mayor deja de existir.
Representación en el Diagrama
de Clases
La relación de composición,
se denota de la siguiente forma:
|
|
4. Relación de Asociación («uso», usa,
cualquier otra relación)
Es una asociación que se establece cuando dos clases
tienen una dependencia de utilización, es decir, una clase utiliza atributos
y/o métodos de otra para funcionar. Estas dos clases no necesariamente están
en jerarquía, es decir, no necesariamente una es clase padre de la otra, a
diferencia de las otras relaciones de clases.
El ejemplo mas común de esta relación es de objetos que son utilizados por los
humanos para alguna función, como Lápiz (se usa para escribir), tenedor (se usa
para comer), silla (se usa para sentarse), etc. Otro ejemplo son los objetos
Cajero y Cuenta. El Cajero “usa a” la cuenta para hacer las transacciones de
consulta y retiro y verificar la información del usuario.
Representación en el Diagrama
de Clases
La relación de uso,
se denota con una dependencia estereotipada:
Ejemplos:
V. FUNDAMENTOS DEL ENFOQUE ORIENTADO A
OBJETO
El
Enfoque Orientado a Objeto se basa en cuatro principios que constituyen la base
de todo desarrollo orientado a objetos. Estos principios son: la Abstracción , el
Encapsulamiento, la
Modularidad y la
Herencia.
Otros
elementos a destacar (aunque no fundamentales) en el EOO son: Polimorfismo,
Enlace dinámico (o binding),
Concurrencia y Persistencia.
Fundamento 1: Abstracción
Es
el principio de ignorar aquellos aspectos de un fenómeno observado que no son
relevantes, con el objetivo de concentrarse en aquellos que si lo son.
Una abstracción denota las características esenciales de un objeto (datos y
operaciones), que lo distingue de otras clases de objetos. Decidir el conjunto
correcto de abstracciones de un determinado dominio, es el problema central del
diseño orientado a objetos.
Los
mecanismos de abstracción son usados en el EOO para extraer y definir del medio
a modelar, sus características y su comportamiento. Dentro del EOO son muy
usados mecanismos de abstracción: la Generalización , la Agregación y la
clasificación.
§ La generalización es el mecanismo de
abstracción mediante el cual un conjunto de clases de objetos son agrupados en
una clase de nivel superior (Superclase), donde las semejanzas de las clases
constituyentes (Subclases) son enfatizadas, y las diferencias entre ellas son
ignoradas. En consecuencia, a través de la generalización, la superclase
almacena datos generales de las subclases, y las subclases almacenan sólo datos
particulares. La especialización es
lo contrario de la generalización. La clase Médico es una especialización de la
clase Persona, y a su vez, la clase Pediatra es una especialización de la
superclase Médico.
§ La agregación es el mecanismo de
abstracción por el cual una clase de objeto es definida a partir de sus partes
(otras clases de objetos). Mediante agregación se puede definir por ejemplo un
computador, por descomponerse en: la
CPU , la ULA ,
la memoria y los dispositivos periféricos. El contrario de agregación es la descomposición.
§ La clasificación consiste en la definición
de una clase a partir de un conjunto de objetos que tienen un comportamiento
similar. La ejemplificación es lo
contrario a la clasificación, y corresponde a la instanciación de una clase,
usando el ejemplo de un objeto en particular.
Fundamento 2: Encapsulamiento
(Ocultamiento de Información)
Es la propiedad
del EOO que permite ocultar al mundo exterior la representación interna del
objeto. Esto quiere decir que el objeto puede ser utilizado, pero los datos
esenciales del mismo no son conocidos fuera de él.
La
idea central del encapsulamiento es esconder los detalles y mostrar lo
relevante. Permite el ocultamiento de la información separando el aspecto
correspondiente a la especificación de la implementación; de esta forma,
distingue el "qué hacer" del "cómo hacer". La
especificación es visible al usuario, mientras que la implementación se le
oculta.
El
encapsulamiento en un sistema orientado a objeto se representa en cada clase u
objeto, definiendo sus atributos y métodos con los siguientes modos de
acceso:
§ Público (+)
Atributos o Métodos que son accesibles fuera de la clase. Pueden ser llamados
por cualquier clase, aun si no está relacionada con ella.
§ Privado (-)
Atributos o Métodos que solo son accesibles dentro de la implementación de la
clase.
§ Protegido (#):
Atributos o Métodos que son accesibles para la propia clase y sus clases hijas
(subclases).
Los
atributos y los métodos que son públicos constituyen la interfaz de la clase,
es decir, lo que el mundo exterior conoce de la misma.
Normalmente
lo usual es que se oculten los atributos de la clase y solo sean visibles los
métodos, incluyendo entonces algunos de consulta para ver los valores de los
atributos. El método constructor (Nuevo, New)
siempre es Público.
Fundamento 3: Modularidad
Es
la propiedad que permite tener independencia entre las diferentes partes de un
sistema. La modularidad consiste en dividir un programa en módulos o partes,
que pueden ser compilados separadamente, pero que tienen conexiones con otros
módulos. En
un mismo módulo se suele colocar clases y objetos que guarden una estrecha
relación. El sentido de modularidad está muy relacionado con el ocultamiento de
información.
Fundamento 4: Herencia
Es
el proceso mediante el cual un objeto de una clase adquiere propiedades
definidas en otra clase que lo preceda en una jerarquía de clasificaciones. Permite
la definición de un nuevo objeto a partir de otros, agregando las diferencias
entre ellos (Programación Diferencial), evitando repetición de código y
permitiendo la reusabilidad.
Las
clases heredan los datos y métodos
de la superclase. Un método heredado
puede ser sustituido por uno propio si ambos tienen el mismo nombre.
La
herencia puede ser simple (cada clase tiene sólo una superclase) o múltiple
(cada clase puede tener asociada varias superclases). La
clase Docente y la clase Estudiante heredan las propiedades de la clase Persona
(superclase, herencia simple). La clase Preparador (subclase) hereda
propiedades de la clase Docente y de la clase Estudiante (herencia múltiple).
Fundamento 5: Polimorfismo
Es una propiedad del EOO que permite que un método
tenga múltiples implementaciones, que se seleccionan en base al tipo objeto
indicado al solicitar la ejecución del método.
El polimorfismo operacional o Sobrecarga
operacional permite aplicar operaciones con igual nombre a diferentes
clases o están relacionados en términos de inclusión. En este tipo de
polimorfismo, los métodos son interpretados en el contexto del objeto
particular, ya que los métodos con nombres comunes son implementados de
diferente manera dependiendo de cada clase.
Por
ejemplo, el área de un cuadrado, rectángulo y círculo, son calculados de manera
distinta; sin embargo, en sus clases respectivas puede existir la implementación
del área bajo el nombre común Área. En la práctica y dependiendo del objeto que
llame al método, se usará el código correspondiente.
Ejemplos, Superclase: Clase Animal Subclases: Clases Mamífero, Ave, Pez
Se
puede definir un método Comer en cada subclase, cuya implementación cambia de
acuerdo a la clase invocada, sin embargo el nombre del método es el mismo.
Mamifero.Comer ≠
Ave.Comer ≠ Pez.Comer
Otro
ejemplo de polimorfismo es el operador +. Este operador tiene dos funciones
diferentes de acuerdo al tipo de dato de los operandos a los que se aplica. Si
los dos elementos son numéricos, el operador + significa suma algebraica de los
mismos, en cambio si por lo menos uno de los operandos es un String o Carácter,
el operador es la concatenación de cadenas de caracteres.
Otro
ejemplo de sobrecarga es cuando tenemos un método definido originalmente en la
clase madre, que ha sido adaptado o modificado en la clase hija.
Por ejemplo, un método Comer para la clase Animal y otro Comer que ha sido
adaptado para la clase Ave, quien está heredando de la clase Animal.
Cuando se desea
indicar que se está invocando (o llamando) a un método sobrecargado y que
pertenece a otra clase (por ejemplo, a la clase padre) lo indicamos con la
siguiente sintaxis:
Clase_Madre::nombre_método;
Para
el ejemplo, la llamada en la clase hija Ave del método sobrecargado Comer de la
clase madre Animal sería:
Animal::Comer
VI. EJEMPLOS
Ejemplo
1, Definición de la
Clase Rectángulo
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Clase
Rectángulo;
// Atributos
Privado:
Real
Largo, Ancho;
// Métodos
Constructor Rectángulo(Real
lar, anc);
Largo = lar;
Ancho = anc;
FConstructor;
Público Función Área: Real
// Retorna
el área o superficie ocupada por el rectángulo
retornar(Largo
* Ancho);
FFunción Área;
Público
Función Perímetro: Real
// Retorna el perímetro del rectángulo
retornar(2 *
(Largo + Ancho));
FFunción Perímetro;
FClase
Rectángulo;
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Clase
Principal
Acción
Usa_Rectángulo
Rectángulo
R; // se declara una variable de tipo
objeto Rectángulo, a la cual llamaremos R
Real
L, A; // se declaran las variables
reales L y A para leer el largo y ancho dado por el usuario
Escribir(“Suministre
a continuación los valores para el largo y el ancho”);
Leer(L,
A);
R.Rectángulo(L,
A);
Escribir(“Resultados
de los cálculos:”);
Escribir(“Área:
”+ R.Área + “ - Perímetro ” + R.Perímetro);
FAcción
Usa_Rectángulo;
FClase
Principal;
Ejemplo
2, Clase que implementa un punto en el plano real
Clase
Punto2D
//Atributos
Protegido Real X, Y; // representan las coordenadas X e Y de un
punto
// Métodos u operaciones
Público:
//constructores
Acción Punto2D
X = 0; Y = 0;
FAcción;
Acción Punto2D(Real
CX, CY)
X = CX; Y = CY;
FAcción;
// otros métodos de la
clase
Función
CoordenadaX: Real
// devuelve el valor de
la coordenada X del punto que hace la llamada
retornar(X);
Ffunción;
Función
CoordenadaY: Real
// devuelve el valor de
la coordenada Y del punto que hace la llamada
retornar(Y);
Ffunción;
Acción
CambiarX(Real NX)
// modifica el valor de
la coordenada X del punto que hace la llamada
X = NX;
Ffunción;
Acción CambiarY(Real
NY)
// modifica el valor de
la coordenada Y del punto que hace la llamada
Y = NY;
Ffunción;
Función
Distancia(Real CX, CY): Real
// devuelve la distancia
entre el punto actual y otro con coordenadas CX y CY
Real
D; // variable donde se
almacenará la distancia
D =
(RestaC(X, CX) + RestaC(Y, CY)) Ù
(1/2);
retornar(D);
Ffunción;
Función
Distancia(Ref Punto2D P): Real;
//devuelve la distancia
entre el punto actual y otro punto P
retornar(Distancia(P.X, P.Y));
Ffunción
Distancia;
Protegido Función RestaC (Real X,Y):
Real;
// devuelve la resta
entre X y Y elevada al cuadrado
retornar((X
– Y) Ù
2));
Ffunción Resta_C;
FClase
Punto2D;
Clase
Prueba_Punto
Acción
Principal
Real CX, CY; // valores para las
coordenadas del punto a crear
Real D; // contiene la distancia entre los puntos
Escribir (“Introduzca las coordenadas X e Y del punto a crear: ”);
Leer(CX, CY);
Punto P = nuevo Punto2D(CX ,
CY);
Punto P1 = nuevo Punto2D; //
crea un punto en el origen, es decir, en el punto (0.0 , 0.0)
D =
P.Distancia(P1.CoordenadaX , P1.CoordenadaY;
Escribir (“Distancia entre el punto P
y el origen: ” + D);
P1.CambiarX (15.0); P1.CambiarY(18.75); // se cambia a al punto (15.0 , 18.75)
Escribir
(“Nuevo punto P1: (“ +
P1.CoordenadaX + “ , “+
P1.CoordenadaY + “) “);
D =
P.Distancia(P1);
Escribir (“La nueva Distancia entre P y P1 es: “+ D);
fAcción Principal;
FClase
Prueba_Punto;
Ejemplo
3, Clase Punto3D que se deriva de la clase Punto2D
Clase
Punto3D Hereda de Punto2D;
// Atributos
Protegido Real Z; // coordenada Z del punto
// Métodos u operaciones
Público:
// métodos constructores
Punto3D
Acción Punto3D
// Crea un punto con coordenadas (0,0,0)
reutilizando el constructor de un punto de 2D
Punto2D;
Z = 0;
FAcción;
Acción Punto3D(Real
CX, CY, CZ)
// Crea un punto de tres coordenadas
reutilizando el constructor de un punto de 2D
Punto2D(CX,
CY);
Z = CZ;
FAcción;
// otros métodos de la
clase
Función
CoordenadaZ: Real
// devuelve el valor de la coordenada Z del
punto que hace la llamada
retornar(Z);
Ffunción;
Acción CambiarZ(Real
NZ)
// modifica el valor de
la coordenada Z del punto que hace la llamada
Z = NZ;
Ffunción;
Función
Distancia3D(Real CX, CY, CZ): Real
// devuelve la distancia
entre el punto actual y otro con coordenadas CX, CY y CZ
Real
D; //contiene la distancia
D = RestaC(X,
CX) + RestaC(Y, CY) + RestaC(Z, CZ);
D
= D Ù
(1/2);
retornar(D);
Ffunción;
Función
Distancia3D(Ref Punto3D P): Real
// devuelve la distancia
entre el punto actual y otro punto P
retornar(Distancia3D(P.X, P.Y, P.Z));
Ffunción;
FClase Punto3D
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Plantea
tus reflexiones y respuestas a:
1.
¿Qué atributos y métodos hereda
la clase Punto3D de la clase Punto2D?
2.
¿Qué atributos y métodos hereda
la clase Punto2D de la clase Punto3D?
3.
¿Quiénes pueden usar los
atributos y métodos de Punto2D?
4.
Plantea un algoritmo principal
que utilice las clases Punto2D y Punto3D
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Ejemplo
4, Clase Cuenta Bancaria
Clase CuentaBancaria
// atributos
Privado Entero Saldo;
Privado String NroCuenta;
Privado String Titular;
// métodos
Acción CuentaBancaria(Entero montoInicial; String num, nombre)
// asigna a los atributo de la clase sus valores iniciales
Saldo = montoInicial;
NroCuenta = num;
Titular = nombre;
Facción;
Público Acción depositar(Entero cantidad)
// incrementa el saldo de la cuenta
Saldo = Saldo + cantidad;
Facción;
Público Acción retirar(Entero cantidad)
// disminuye el saldo de la cuenta
Saldo = Saldo - cantidad;
Facción;
Público Función obtenerSaldo: Entero
// permite conocer el monto disponible o saldo de la cuenta
Retornar(saldo);
FFunción;
FinClase CuentaBancaria
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Reflexiona
y plantea propuestas para:
5.
Crear un algoritmo principal
que utilice la clase CuentaBancaria, creando varios objetos cuenta y
actualizando sus saldos. Recuerda agregar en tu algoritmo principal las
solicitudes de datos al usuario que consideres necesarias y las validaciones
de estos datos de entrada
6.
¿Desde tu algoritmo principal
podrías actualizar directamente el valor del atributo saldo? ¿Cómo lo puedes hacer?
7.
Utiliza los métodos de la clase
CuentaBancaria para verificar, en el algoritmo principal, que no se retire un
monto que el saldo no puede cubrir
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Ejemplo
5, Clase Raíces Ecuación de 2do Grado
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Desarrollar un algoritmo bajo el enfoque
orientado a objetos, que permita calcular las raíces (reales e imaginarias)
de una ecuación de segundo grado ax2+bx+c, dados los coeficientes
a, b y c, con a>0.
Análisis:
El objeto principal a ser tratado en este
problema es la ecuación y se implementará a través de la clase Ecuación2doGrado.
Se considerará que cada ecuación tiene asociadas
como atributos sus raíces, las cuales deben ser calculadas por el método
constructor a través de una acción llamada Resolver. El método constructor tendrá tres parámetros, que son
los coeficientes de la ecuación (a, b y c).
La clase Ecuación2doGrado
tendrá un método público para escribir las raíces llamado Imprimir.
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Clase
Ecuación2doGrado;
Privado Real r1, r2, i1, i2;
Constructor
Ecuación2doGrado(Real a, b, c);
Resolver(a,b,c);
FConstructor;
Privado
Acción Resolver(Real a,b,c);
// Calcula las raíces de la ecuación
ax2+bx+c
Real delta;
delta = b * b -
(4*a*c);
Si delta ≥ 0 entonces // Cálculo de raíces reales
Si b
> 0 entonces r1 = - ( b + delta^(1/2) ) / (2*a);
sino r1 = - (delta^(1/2)
- b) / (2*a);
Fsi;
r2 = c / (r1*a);
i1 = 0; i2 = 0;
sino
// Cálculo de raíces complejas
r1
= -b / (2*a);
r2 = -b / (2*a);
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i2 = -i1;
Fsi;
FAcción
Resolver;
Público
Acción Imprimir;
# Muestra las raíces de la ecuación
Escribir(r1, i1);
Escribir(r2,
i2);
FAcción
Imprimir;
FClase
Ecuación2doGrado;
CONCLUSIONES
En la Programación Orientada
a Objetos los programas son representados por un conjunto de objetos que
interactúan. Un objeto engloba datos y operaciones sobre estos datos.
