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Estructuras de datos (Prof. Edgardo A. Franco)
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Tema 18: Diseño Estructurado (Modularidad)
M. en C. Edgardo Adrián Franco Martínez
http://[email protected]
@edfrancom edgardoadrianfrancom
http://www.eafranco.com/mailto:[email protected]
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Contenido• Introducción• Diseño Estructurado• Ventajas de
modular un problema• Funciones y procedimientos en Programación
Estructurada
• Funciones• Procedimientos
• Concepto de función en C• Funciones de C
• Funciones y procedimientos en C• Estructura de una función en
C• Llamada a una función• Prototipo o declaración de funciones•
Definición de funciones• Ejemplo de programa en C
• Ámbito de variables• Variables locales• Variables globales
• Parámetros de una función• Paso por valor• Paso por
referencia
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Introducción• La modularidad es la capacidad que tiene un
sistema de ser
estudiado, visto o entendido como la unión de varias partesque
interactúan entre sí y que trabajan para alcanzar unobjetivo común,
realizando cada una de ellas una tareanecesaria para la consecución
de dicho objetivo.
• Cada una de esas partes en que se encuentre dividido elsistema
recibe el nombre de módulo. Idealmente unmódulo debe poder cumplir
las condiciones de caja negra,es decir, ser independiente del resto
de los módulos ycomunicarse con ellos (con todos o sólo con una
parte) através de unas entradas y salidas bien definidas.
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Diseño Estructurado• En programación y diseño de algoritmos, el
diseño
estructurado persigue elaborar algoritmos que cumplan
lapropiedad de modularidad, para ello, dado un problemaque se
pretende resolver mediante la elaboración de unprograma de cómputo,
se busca dividir dicho programa enmódulos siguiendo los principios
de diseño dedescomposición por refinamientos sucesivos, creación
deuna jerarquía modular y elaboración de módulosIndependientes.
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Ventajas de modular un problema
• Modular un problema complejo trae muchos beneficios:
• Entender mejor un problema complejo.
• Ir aislando de manera especifica cada subproblema.
• Escribir algoritmos correctos y más eficientes.
• Producir programas que son más fáciles de mantener.
• Escribir programas que son reutilizables.
• En la programación estructurada la modularización deuna
solución es posible al emplear funciones yprocedimientos. 5
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Funciones y procedimientos en Programación Estructurada• La
programación estructurada se apoya de los
conceptos de función y procedimiento para lograr elobjetivo de
un diseño estructurado.
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INICIO
ProcesoA
FunciónA
ProcesoB
FIN
Principal
INICIO
Proceso
FunciónB
FIN
ProcesoA
INICIO
Proceso
FIN
FunciónA
INICIO
Proceso
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FunciónB
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• Lenguajes como Pascal (100% estructurado) loreflejan:
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Procedimiento en Pascal Función en Pascal
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Funciones
• Son elementos que realizan una tarea en particulary retornan
un valor a la salida.
• Son utilizadas como expresiones primarias y por lotanto formar
parte de expresiones más complejas,es decir, se pueden utilizar
para realizar operacionescon el valor que retornan a la salida. Por
ejemplo,sumarse, restarse, multiplicarse, dividirse, etc.
float valor;
valor = 2*pow(x,y)+sqrt(4.23245)+7*sin(2*3.1416);8
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Procedimientos
• Son elementos que realizan una tarea en particularpero que no
retornan un valor a la salida y puedenrecibir o no parámetros a la
entrada.
• Son utilizadas como expresiones instrucción y seinvocan cuando
se requiere que el programa realiceesa tarea en particular.
printf( “Imprimir una cadena de caracteres” );
scanf( “%f”, &x );//Capturar el valor de una variable9
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Concepto de función en C• Una función en lenguaje C es un
miniprograma dentro de un
programa más general, en otras palabras, una función es
unpequeño fragmento de código “funcional” que realiza unatarea
especifica.
Desarrollar un programa utilizando funciones ayuda a:
• Ahorrar espacio eliminando el código repetido.
• Hace más fácil la programación.
• Proporcionan un medio para dividir un proyecto grande
enpequeños módulos más entendibles y manejables.
• Permiten construir nuevos sistemas a partir de otros
yadesarrollados.
• Facilitan la labor de planeación, desarrollo ydocumentación de
los programas.
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Funciones de C• Un programa en C puede constar de una o varias
definiciones
de funciones.
• Cada una de estas funciones realiza una tarea en
particular.
• Las funciones en C no se pueden anidar, es decir, no se
puededeclarar el cuerpo de una función dentro de otra función.
• En C todas las funciones son externas y globales, es
decir,pueden ser invocadas desde cualquier parte del
programa,incluso dentro de otra función.
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Funciones y procedimientos en C• Las funciones en C provienen de
las llamadas a
subrutinas de Fortran, sin embargo, su uso intensivose introdujo
con los procedimientos y funciones deAlgol y Pascal.
• Las funciones en C se pueden utilizar para modelar
losconceptos de la modularidad como:
• Funciones (Retornando un valor “return un tipo de dato no
void” y recibiendo o no parámetros)
• Procedimientos (No retornando ningún valor “return void” y
recibiendo o no parámetros)
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Estructura de una función en C• La estructura de una función
es:
tipo_de_retorno nombreFuncion( listaParámetros ){
/**Cuerpo de la función*/return expresión;
}
Donde:
• tipo_de_retorno: Es el valor devuelto por la función o
lapalabra reservada void por si la función no retorna ningún
valor.
• nombreFuncion: Es el identificador o nombre de la función.
• listaParametros: Es la lista de parámetros que la
funciónrecibe como entrada, separados por comas.
• Expresión: Es el valor que regresa la función.
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• Una llamada a una función produce la ejecución delas
expresiones del cuerpo de la función y unretorno a la unidad de
programa invocadoradespués de que la ejecución de la función
hayaterminando, normalmente cuando se encuentra unasentencia
return.
La sentencia return termina inmediatamente la funciónen la se
ejecuta.
tipo_de_retorno nombreFuncion( listaParámetros ){
/**Cuerpo de la función*/return expresión;
}14
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• Nombre o identificador de una función:
Por convención el nombre de una función debe comenzarcon una
letra en mayúscula o con un guión bajo ( _ ) ypuede estar formado
de una longitud n se recomienda unalongitud no máxima de 32
caracteres alfanuméricos,mayúsculas, minúsculas y guiones bajos,
pero sin espaciosintermedios.
• Tipo de retorno:
Una función siempre devuelve un tipo de valor a la salida,este
tipo de retorno puede ser uno de los datos simples de Co un
apuntador a cualquier tipo de dato, sin embargo, si unafunción no
devuelve un resultado, se utiliza el tipo void,que se considera
como un tipo de dato nulo.
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Una función devuelve un único valor, el valor
devuelto(expresión) puede ser cualquier tipo de dato conocido en
C(simple o estructurado). Sin embargo, también se puederetornar
valores múltiples devolviendo un apuntador a unaestructura o un
arreglo.
• Una función puede tener cualquier numero de sentencias return,
enel momento que el programa encuentre una de estas
sentencias,devolverá el control a la sentencia invocadora.
• Sí no se encuentra ninguna sentencia return la ejecución de
lafunción continuará hasta el final de dicha función, es decir,
hasta quese encuentre la llave de cerrado “}”, en ese momento se
devolverá elcontrol a la sentencia invocadora.
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• Parámetros de entrada formales:
En C sólo se permite el paso de parámetros por valor yúnicamente
de los tipos de datos básicos. No obstante, Cutiliza el paso de
apuntadores para el paso de parámetrospor referencia, es decir, se
puede pasar apuntadores a tiposde datos simples, estructuras,
arreglos e incluso a funciones.(Se retomará con el tema de
apuntadores).
El paso de parámetros en una función es opcional, pero si
seincluyen, deben estar declarados entre los paréntesis de
ladeclaración de la función y separados por comas, es decir,cada
parámetro debe tener una declaración independiente.
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Llamada a una función• Las funciones, para poder ser ejecutadas,
han de ser
llamadas o invocadas. Cualquier instrucción o expresiónpuede
tener una llamada a función que redirigirá el controldel programa a
la función invocada.
• Normalmente la invocación a una función ser realiza desdela
función principal main(), sin embargo, también puedenser invocadas
desde otras funciones, incluso desde ellasmismas
“recursividad”.
• Una función invocada recibe el control del programa, seejecuta
y cuando termina (cuando se alcanza una sentenciareturn o la llave
de cierre de la función) el control delprograma retorna a la
función principal o a la funciónllamadora.
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Control del flujodel programa
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Prototipo o declaración de funciones
• A la declaración de una función se le llama prototipo.
Losprototipos de funciones comúnmente van declaradas en lacabecera
del código después de la definición de las macros delpreporcesador
(directivas #include y #define) pero antes delmétodo main() y con
terminación en (;).
• El prototipo consta de los siguientes elementos:
tipo_retorno nombre_funcion(lista_prototipos_parametros);
• tipo_de_retorno: Es el valor devuelto por la función o la
palabra reservadavoid por si la función no retorna ningún
valor.
• nombreFuncion: Es el identificador o nombre de la función.
• lista_prototipos_parametros:Es la lista de parámetros que la
funciónrecibe como entrada, separados por comas. Colocar el
identificador de losparámetros es opcional, sin embargo se
recomienda colocarlos para mejorentendimiento de la función
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• El prototipo de la función sirve para que el compiladorrealice
la comprobación de tipos de dato de retorno y envío.
• Cuando se realiza una invocación a una función, elcompilador
ya conoce cuales son el numero y los tipos dedato que la función
debe recibir, confirma que los datosenviados a la función coincidan
con los que conocepreviamente y si no coinciden se generara un
error entiempo de compilación.
• El compilador sólo utiliza la información de los tipos de
datoque debe recibir una función. Los identificadores de
dichosdatos son irrelevantes para tal proceso, sin embargo,
serecomienda utilizarlos con propósito de hacer máscomprensible la
utilidad de la función.
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Definición de funciones• La declaración de un prototipo de
función es diferente a la
definición de dicha función.
• La declaración contiene sólo la cabecera de la función, es
decir, su prototipo y se listan sus características.
• La definición significa colocar el cuerpo de la función, es
decir, definir la estructura del código de la función en alguna
parte del programa, pero fuera del método principal main().
• La declaración del prototipo de la función sirve para
elcompilador pueda validar que número y el tipo de datos deentrada
de la función coincidan con los que se utilizan en lallamada o
invocación a dicha función.
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• Cuando se define el código de la función, es este momento,si
es necesario colocar tanto tipo de datos y susidentificadores ya
que se le estará indicando al compiladorque utilice dichos
identificadores como elementos deprocesamiento para que la función
realice la tareaespecificada.
#include double calcularCuadrado( double );
int main( void ){
double x = 11.5;double resultado;resultado = calcularCuadrado( x
);printf( "El cuadrado de x es: %8.4lf \n", resultado );return
0;
}
double calcularCuadrado( double numero ){
return numero*numero;}
Declaración del Prototipode la función sin identificadores en
los tipos de dato
Definición de la función,en este momento secolocan los
identificadores en los tipos de dato
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//Directivas del pre-procesador
#include
#include
#define VALOR 5.7 //Definición de constantes
//Declaración de prototipos
double modulo3D(double x, double y, double z);
//Declaración de variables globales
double mod3; /* Variable global mod3*/
//Función principal
int main(void)
{
int x, y, z;
x=y=z=VALOR;
mod3=modulo3D(x,y,z);
printf(“\nEl módulo es: %lf”,mod3);
return(0);
}
//Funciones definidas por el usuario
double modulo3D(double x, double y, double z)
{
return(sqrt(x*x+y*y+z*z));
}
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Ejemplo de programa en C
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Ámbito de variables• Existen dos tipos de ámbito en la variables
que puede manejar C,
estas son las variables locales y globales.
• Variables locales son aquellas que son declaradas dentro
delámbito de una función y su uso se restringe dentro de la
mismafunción, se dice entonces que la variable es local a esa
función.
• Esto implica que todas las variables que se declaren dentro
deuna función sólo van a poder ser manipuladas dentro de
dichafunción y no podrán ser referenciadas desde fuera de la
función.
• Cualquier variable que se defina dentro de las llaves del
cuerpode una función el compilador la interpretará como una
variablelocal a esa función.
• Si otra función declara otra variable con el mismo
identificadorentonces dichas variables serán “tocayas” más no
iguales.
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•Variables globales es aquella que se define fuera delcuerpo de
cualquier función, normalmente después de ladefinición de las
directivas del preprocesador (#include y#define).
• El ámbito de una variable global son todas las funciones
quecomponen el programa.
• Cualquier función puede acceder a dichas variables para leer
ymodificar su valor. Es decir, se puede hacer referencia a
sudirección de memoria en cualquier parte del programa.
• No puede haber declaración de variables globales con el
mismoidentificador.
• Las variables globales pueden ser inicializadas en el
mismoinstante que se declaran.
• Puede haber variables globales de cualquier tipo de dato
quepuede manejar C.
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Ámbito de variables – variables globales
• La declaración de las variables globales es la mismaque la
declaración de una variable local, es decir:
#include
#define PI 3.1416
;
= ;
int main( void ){
...
}
• Si una función declara una variable local con elmismo
identificador que una variable global(tocayas), entonces, el
compilador le dará mayorprioridad al uso de la variable local que
la global.
Constante también tomada Como una variable global a partir de su
declaración
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Parámetros de una función• C siempre utiliza el paso de
parámetros por valor, para
pasar la copia del valor de una variable a una función.
Sinembargo, C utiliza el paso de apuntadores para el paso
deparámetros por referencia. (Se retomará con el tema
deapuntadores).
Paso de parámetros por valor.El paso por valor o paso por copia,
significa que cuando Ccompila la función y el código que hace la
llamada a lafunción, la función recibe una copia de los valores de
losparámetros, es decir, si se modifica el valor de
dichosparámetros dentro de la función, dichos cambios sólo
seránvalidos dentro de la función pero no fuera de ella.
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Parámetros de una función –Paso por valor
• En la técnica del paso de parámetros por valor, la
modificación de lavariable (parámetro recibido) dentro de la
función receptora no afecta elvalor original del parámetro enviado
al momento de la invocación a dichafunción. Dado este parámetro es
una variable local de la propia función ysu valor es local.
#include double calcularCuadrado( double );
int main( void ){
double x = 11.5;double resultado;resultado = calcularCuadrado( x
);printf( "El cuadrado de %d es: %8.4lf \n", x, resultado );return
0;
}double calcularCuadrado( double x ){
int aux = x;x++;return aux*aux;
}
Parámetro enviado
Parámetro copia delparámetro enviado
Modificación al valor del parámetro copia
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Parámetros de una función –Paso por referencia
• En la técnica del paso de parámetros por referencia, la
indirección de la variable(parámetro recibido) dentro de la función
receptora permite alterar el valororiginal del la variable enviada
por referencia. El parámetro recibido en el pasopor referencia en C
es un apuntador a una dirección de memoria de algún tipo
devariable.
#include double calcularCuadrado( double *);
int main( void ){
double x = 11.5;double resultado;resultado = calcularCuadrado(
&x );printf( "El cuadrado de %d es: %8.4lf \n", x, resultado
);return 0;
}double calcularCuadrado( double* x ){
int aux = x;(*x)++;return aux*aux;
}
Parámetro enviadoDirección de X
Parámetro copia delparámetro enviadoDirección de X
Modificación al valor de la dirección recibida
Al retornar al main() X se incremento
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