Introducción a la
Programación
© Fernando Berzal
Datos y tipos de datos
Dato
Representación formal de hechos, conceptos o
instrucciones adecuada para su comunicación, interpretación y procesamiento por
seres humanos o medios automáticos.
Tipo de dato
Especificación de un dominio (rango de valores) y de
un conjunto válido de operaciones a los que normalmente los traductores asocian
un esquema de representación interna propio.
Clasificación de los tipos de datos
En función de quién los define:
•Tipos de datos estándar
•Tipos de datos definidos por el usuario
En función de su representación interna:
•Tipos de datos escalares o simples
•Tipos de datos estructurados
Codificación de los datos en el ordenador
En el interior del ordenador, los datos se
representan en binario. El sistema binario sólo emplea dos símbolos:
0 y 1
•Un bit nos permite representar 2 símbolos
diferentes: 0 y 1
•Dos bits nos permiten codificar 4 símbolos: 00,
01, 10 y 11
•Tres bits nos permiten codificar 8 símbolos
distintos:
000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111
En general, con N bits podemos codificar 2N valores
diferentes
Si queremos representar X valores diferentes,
necesitaremos N bits, donde N es el menor entero mayor o igual que log2
X
Representación de datos de tipo numérico
Representación
posicional
Un número se representa mediante un conjunto de
cifras, cuyo valor depende de la cifra en sí y de la posición que ocupa en el
número NÚMEROS ENTEROS
Ejemplo:
Si utilizamos 32 bits para representar números
enteros, disponemos de 232 combinaciones
diferentes de 0s y 1s: 4 294 967 296 valores.
Como tenemos que representar números negativos y el
cero,el ordenador será capaz de representar del –2 147 483 648 al +2 147 483
647.
Con 32 bits no podremos representar números más
grandes.
¡¡¡ 2 147 483 647 + 1 = –2 147 483 648 !!!
NÚMEROS REALES (en notación científica) (+|–)
mantisa x 2exponente̊
El ordenador
sólo puede representar un subconjunto de los números reales (números en coma
flotante) ̊
Las
operaciones aritméticas con números en coma flotante están sujetas a errores de
redondeo.
Representación de datos de tipo numérico
Representación posicional
Un número se representa mediante un conjunto de
cifras,
cuyo valor depende de la cifra en sí y de la
posición que
ocupa en el número
NÚMEROS ENTEROS
Ejemplo:
Si utilizamos 32 bits para representar números
enteros, disponemos de 2
32 combinaciones diferentes de 0s y 1s:4 294 967 296 valores.
Como tenemos que representar números negativos y el
cero,el ordenador será capaz de representar del–2 147 483 648 al +2 147 483 647.
Con 32 bits no podremos representar números más
grandes.
Estándar IEEE 754
•Precisión sencilla
(bit de signo + 8 bits exponente + 23 bits mantisa)
•Precisión doble
(bit de signo + 11 bits exponente + 52 bits
mantisa)
Representación de textos
Se escoge un conjunto de caracteres: alfabéticos,
numéricos, especiales (separadores y signos de puntuación), gráficos y de
control (por ejemplo, retorno de carro).
Se codifica ese conjunto de caracteres utilizando n
bits.
Por tanto, se pueden representar hasta 2n
símbolos distintos.
Ejemplos de códigos normalizados ASCII (American Standard Code for Information
Interchange)
- ANSI X3.4-1968, 7 bits (128 símbolos)- ISO 8859-1
= Latin-1, 8 bits (256 símbolos)
UNICODE, ISO/IEC 10646, 16 bits (65536 símbolos)
Tipos de datos
Primitivos en C El lenguaje ANSI C define 6 tipos de
datos básicos que pueden ir acompañados de modificadores
Tipos de datos básicos
Char Caracteres
Int Números enteros
Float Números en coma flotante (32 bits)
Double Números en coma flotante de doble
precisión (64 bits)
void Tipo nulo
Punteros Direcciones de memoria
Modificadores
Tamaño del dato
short (int por defecto)
long (int por defecto)
Signo
Aplicable a los tipos char, short, int y long
Signed (con signo)
Unsigned (sin signo)
Modo de almacenamiento
No se
suele usar
register
Auto (por defecto)
Static
Extern
Números enteros
[unsigned]
char, [unsigned] short, [unsigned] long
6 tipos básicos para representar números enteros:
-3
con signo: char, short, long
-3
sin signo: unsigned (char | short | long)
int
El tipo de dato int es equivalente
-al tipo de dato short en compiladores de 16 bits
- al tipo de dato long en compiladores de 32 bits
unsigned int
El tipo de dato unsigned int es equivalente
-al tipo de dato unsigned short en compiladores de
16 bits
-al tipo de dato unsigned long en compiladores de 32 bits
Literales enteros
Los literales enteros pueden expresarse:
-En decimal (base 10):
255
-En octal (base 8), con el prefijo 0:
0377( 3·82 + 7·81 + 7 = 255 )
-En hexadecimal (base 16), con el prefijo 0x
0x:0xff ( 15*161 + 15 = 255)
Los literales enteros son de tipo int por defecto
Un literal entero es de tipo long si va acompañado
del sufijo 1 o 1:
123456789L es de tipo long
NOTA: Se prefiere el uso de L porque l(L minúscula)
puede confundirse con 1 (uno).
Un literal entero unsigned debe ir acompañado del
sufijo u o U:
123456789uL es de tipo unsigned long
Operaciones
con números enteros
Desbordamiento
Si sobrepasamos el valor máximo que se puede
representar con un tipo de dato entero,
nadie nos avisa de ello: en la ejecución de nuestro programa obtendremos un resultado
incorrecto.
Para obtener el resultado correcto, hemos de tener en cuenta el rango de
valores de cada tipo de dato, de tal forma que los resultados intermedios de un
cálculo siempre puedan representarse correctamente:
División por cero
Si dividimos un número entero por cero, se produce
un error en tiempo de ejecución:
Divide error
La ejecución del programa termina de forma brusca
al intentar hacer la división por cero.
Números en coma flotante
float, double, long double
El estándar ANSI C no establece su representación
física
Literales reales
-Cadenas de dígitos con un punto decimal
123.45 0.0 .001
-En notación científica (mantisa·10 exponente)
123e45 123E+451E-6
Por defecto, los literales reales representan
valores de tipo double
Para representar un valor de tipo float, hemos de
usar el sufijo f o F:
123.45F 0.0f .001f
El sufijo l o L se usa para los literales de tipo long
double:
123.45L 0.0L .001L
Operaciones con números en coma flotante
Según el estándar IEEE 754, las operaciones
aritméticas en coma flotante
pueden dar como resultado valores especiales:
-Cuando el resultado de una operación está fuera de
rango, se obtiene
+Inf o –Inf (“infinito”).
-Cuando el resultado de una operación está
indeterminado, se obtiene
NaN (“Not a Number”)El estándar IEEE 754 establece
los siguientes resultados
No obstante, en función del compilador que
utilicemos, puede que nos encontremos con un error en tiempo de ejecución:
Floating point error: Domain.
Abnormal program termination
O bien:
Floating point error: Divide by 0.
Abnormal
program termination
Precisión
Las operaciones en coma flotante no son exactas
debido a la forma en que se representan los números reales en el ordenados
Operadores aritméticos
C incluye cinco operadores para realizar
operaciones aritméticas:
Si los operandos son enteros, se realizan operaciones enteras.
-En cuanto uno de los operandos es de tipo float,double,
o
long double, la operación se realiza en coma
flotante.
-No existe un operador de exponenciación: para
calcular
Xy hay que utilizar la función pow ( x,y)
que se encuentra en
math.h
División (/)
Si se dividen enteros, el resultado es entero y el
resto se pierde.
- Una división entera por cero produce un error.-
Una división por cero, en coma flotante, produce ±Inf o NaN
Módulo(%):
Resto de dividir números enteros
(no puede usarse con números en coma flotante)
Expresiones aritméticas
Se pueden combinar literales y operadores para
formar expresiones complejas.
En C se escribiría así:
(3+4*x)/5 – 10*(y-5)*(a+b+c)/x + 9*(4/x + (9+x)/y)
Las expresiones aritméticas se evalúan de izquierda
a derecha.
-Los operadores aritméticos mantienen el orden de precedencia
habitual (multiplicaciones y divisiones antes que sumas y restas).
-Para especificar el orden de evaluación deseado,
se utilizan paréntesis.
NOTA: Es recomendable utilizar paréntesis para
eliminar interpretaciones erróneas y posibles ambigüedades.
Caracteres
char, unsigned char
Literales de tipo carácter
Valores entre comillas simples
‘a’ ‘b’ ‘c’ ... ‘1’ ‘2’ ‘3’ ...‘*’ ...
Códigos ASCII (en hexadecimal):
‘x??‘
’ (avance de línea)
‘
’ (retorno de carro)
Secuencias de escape para representar caracteres
especiales:
La biblioteca ctype.h define funciones básicas para trabajar con
caracteres:
Isalpha(),
isdigit(), islower(), isupper ()
to
lower (), to upper ()
Cadenas de caracteres en C
En ANSI C no existen las cadenas de caracteres como
tipo predefinido:
una cadena de caracteres no es más que un vector de
caracteres
Literales
Texto entra comillas dobles
“ ”
“Esto es una cadena”
“
‘Esto’ también es una cadena”
Las secuencias de escape son necesarias para
introducir determinados caracteres dentro de una cadena:
“
”Esto es una cadena entre comillas””
Formación de cadenas de caracteres
Para construir cadenas de caracteres en las que
mostrar datos, se utilizan plantillas que se sustituirán por una representación
adecuada de los valores del tipo indicado:
Datos de tipo booleano
En C no existe explícitamente un tipo de dato
booleano para representar algo que pueda
ser
verdadero (V) o falso (F).
Cualquier valor entero distinto de 0 se considera
verdadero.
Por convención,
Se usa el valor 1 para representar algo verdadero.
Se usa el valor 0 para representar algo falso.
Expresiones de tipo booleano
Se construyen a partir de expresiones de tipo numérico
con operadores relacionales.
Se construyen a partir de otras expresiones
booleanas (que en C son expresiones de tipo entero)
con operadores lógicos.
Operadores relacionales
-Operadores de comparación válidos para números y
caracteres
-Generan un resultado de tipo int que interpretamos
c
Operadores lógicos/booleanos
-Operandos booleanos.
-Tienen menos precedencia que los operadores de
comparación.
-NOT (!) cambia el valor booleano.
-AND (&&) devuelve verdadero si los dos son
operandos son verdaderos.
No evalúa el segundo operando si el primero es falso
-OR (||) devuelve falso si los dos operandos son
falsos
. No evalúa
el segundo operando si el primero es verdadero
- XOR (^) devuelve verdadero si los dos operandos
son diferentes.
Con operandos booleanos es equivalente a !=Ejemplos
Número x entre
0 y 10 (0 <= x) && (x <= 10)Número x
fuera del intervalo [0,10]!((0 <= x) && (x <= 10))
o bien (0 > x) || (x > 10)
Extra:
Operadores a nivel de bits
-Se pueden utilizar a nivel de bits con números
enteros.
-No se pueden usar con datos de otro tipo (p.ej.
reales).
Los operadores NOT (~), AND (&), OR(|) y XOR (^)
NOT (~) realiza el complemento a 1 de un número
entero:
Cambia los 0s por 1s y viceversa
-AND(&),OR(|)y XOR(^) funcionan a nivel de bits
como los operadores booleanos AND (&&), OR(||) y XOR (^), respectivamente.
Los operadores
de desplazamiento <<, >> y >>>
El operador de
desplazamiento a la izquierda (<<) desplaza los bits del primer operando
tantas posiciones a la izquierda como indica el segundo operando. Los nuevos
bits se rellenan con ceros.
-El operador de desplazamiento
a la derecha (>>) desplaza los bits del primer operando tantas posiciones
a la derecha como indica el segundo operando.
Los nuevos bits se
rellenan con unos(si el primer operando es negativo) y con ceros (si es
positivo).
x<<b
es equivalente a
multiplicar
por 2b
x>>b
es equivalente a
realizar
una división entera entre 2b cuando x es positivo.
Normal
0
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21
false
false
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ES
X-NONE
X-NONE
