Aprender a programar unsando arreglo y matrices en java

Aunque ya en entradas antiguas he publicado ejemplos con arreglos y matrices usando java,  faltó hacer un pequeño tutorial del uso de los mismo, y digo pequeño porque en Internet hay mucha información sobre éste tema y mi interés es redactar un artículo fácil de entender que te ayudará a crear una base sólida y comprender ejemplos más complejos con los que te puedas topar en el futuro.

Podemos empezar definiendo arreglos como una colección de cosas, donde ésas cosas pueden ser variables u objetos, para el caso que Java solo puedes guardar en un arreglo un tipo de variable u objeto.

Los arreglos se usan para almacenar datos y posteriormente recuperarlos fácilmente y cómodamente, por ejemplo si deseamos tener a la mano una lista de nombres de personas podemos crear un arreglo de tipo String, si queremos almacenar una lista de valores enteros podemos crear un arreglo de tipo int, si queremos tener una lista de personas podemos crear un arreglo de tipo Persona; así puedes hacer lista de botones (JButton), iconos (Icon) y cualquier cosa que necesites.

Una de las características que hay que tener en cuenta al momento que usar un arreglo es que se debe especificar la cantidad de elementos que vamos a almacenar, en otras palabras especificar su tamaño; si intentamos almacenar más de lo que puede soportar el arreglo se generará una excepción y al tiempo un error de lógica.

Figura que usaremos para representar arreglos

Usando código, para crear una arreglo usamos la siguiente sintaxis:

<tipo_variable_u_objeto> <nombre_arreglo>[];

y para inicializar el arreglo y especificar su tamaño usamos la siguiente sintaxis:

<nombre_arreglo> = new <tipo_variable_u_objeto>[tamaño]; 

cabe aclarar que podemos crear el arreglo e inicializar al mismo tiempo así:

<tipo_variable_u_objeto> <nombre_arreglo>[] = new <tipo_variable_u_objeto>[tamaño];

Algo muy importante que  tenemos que tener en cuenta antes de pasar con los ejemplos, es que cuando inicializamos nuestro arreglo cada espacio es llenado con valores predeterminados, para el caso que nuestro arreglo sea de tipo número serán llenados con ceros (0) y sin son objetos con valores nulos (null), en la categoría de objetos se incluyen los de tipo String.

Para almacenar o acceder a las posiciones de un arreglo usamos indices que para Java inician en 0 y terminan en (tamaño_del_arreglo - 1) .

Imaginemos que necesitamos almacenar una lista de 5 números y luego mostrarlos en la pantalla, el código nos quedaría de la siguiente forma:

public class EjemploArreglo{
 public static void main(String args[]){
  int arregloDeNumeros[];//Creamos en arreglo
  int tamaño = 5;
  
  arregloDeNumeros = new int[tamaño];//Inicializamos y establecemos un tamaño
  
  //demostramos que el valor predeterminado es 0
  System.out.println("Predeterminado para la posicion 0 => " + arregloDeNumeros[0]);
  
  arregloDeNumeros[0] = 2;//Almacenando en la posicion 0
  arregloDeNumeros[1] = 54;//Almacenando en la posicion 1
  arregloDeNumeros[2] = 56;//Almacenando en la posicion 2
  arregloDeNumeros[3] = 45;//Almacenando en la posicion 3
  arregloDeNumeros[4] = 78;//Almacenando en la posicion 4
  
  System.out.println("Imprimiendo en pantalla");
  for(int i = 0;i < tamaño;i++){ //Recorremos el arreglo tantas veces con elementos tenga
   System.out.println(arregloDeNumeros[i]);
  }
 }
}

Cabe anotar que también que podemos llenar nuestro arreglo con nuestros propios valores predeterminados que es igual que decir "inicializarlo con valores de manera implícita", así:

public class EjemploArreglo{
 public static void main(String args[]){
  int arregloDeNumeros[] = {2,54,56,45,78};
  
  //De ésta forma podemos saber el tamaño de cualquier arreglo
  //Util cuando el usuario final establece el tamaño y deseamos conocerlo
  int tamaño = arregloDeNumeros.length;
  
  System.out.println("Tamaño del arreglo " + tamaño);
  
  System.out.println("Imprimiendo en pantalla");
  for(int i = 0;i < tamaño;i++){ //Recorremos el arreglo tantas veces con elementos tenga
   System.out.println(arregloDeNumeros[i]);
  }
 }
}

Lo expuesto hasta aquí es básico pero suficiente para que pruebes con otros tipos de objetos y variables distinto a numero (int), recorrer los elementos y modificarlos.

Ahora pasemos a las matrices, también llamadas tablas y más técnicamente arreglos bidimensionales; aunque suene un poco extraño una matriz es un array de array's, es decir un arreglo que contiene arreglos, para ilustrar mejor veamos la siguiente figura.

Representación de matrices

Si miramos el ejemplo anterior, tenemos una matriz de 8 filas y 8 columnas, Java vería algo así:

[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ],
[ [A][B][C][D][E][F][G][H] ]

La forma de crear, inicializar y recorrer una matriz de este tipo es:

public class EjemploArreglo{
 public static void main(String args[]){
  String matrizDeLetras[][];
  int filas = 4;
  int columnas = 3;
  matrizDeLetras = new String[filas][columnas];
  
  //String matrizDeLetras[][] = new String[4][3]; podemos crear e inicializar de una vez
  
  matrizDeLetras[0][0] = "A";
  matrizDeLetras[0][1] = "B";
  matrizDeLetras[0][2] = "C";
  
  matrizDeLetras[1][0] = "D";
  matrizDeLetras[1][1] = "E";
  matrizDeLetras[1][2] = "F";
  
  matrizDeLetras[2][0] = "G";
  matrizDeLetras[2][1] = "H";
  matrizDeLetras[2][2] = "I";
  
  matrizDeLetras[3][0] = "J";
  matrizDeLetras[3][1] = "K";
  matrizDeLetras[3][2] = "L";
  
  for(int i = 0;i < filas;i++){//El incremento de la i representa el paso por las filas
   for(int j = 0;j < columnas;j++){//El incremento de la j representa el paso por cada columna de i fila
    System.out.print(matrizDeLetras[i][j]);//Imprimimos en pantalla el valor de fila i, columna j
   }
   System.out.println();//Damos un salto de linea
  }  
 }
}

Hasta ahora lo visto aquí sobre matrices muestra que cada fila tiene un número homogéneo o iguales de columnas, a éste tipo de matrices se les denomina matrices regulares, y como te puedes imaginar existe una contraparte llamada matrices irregulares en las cuales el número de columnas por filas es distinto; usare la siguiente figura para ilustrar.

Representación de una matriz irregular

Si miramos el ejemplo anterior, tenemos una matriz de 5 filas, Java vería algo así:

[ [A] ],
[ [B][C][D] ],
[ [E][F] ],
[ [G] ],
[ [H][I][J] ]

La forma de crear, inicializar, llenar y recorrer una matriz irregular la describo en el siguiente código:

public class EjemploArreglo{
 public static void main(String args[]){
  String matrizDeLetrasIrregular[][];
  int filas = 5;
  
  matrizDeLetrasIrregular = new String[filas][];
  
  matrizDeLetrasIrregular[0] = new String[1];//Le asignamos a la fila cero, una columna
  matrizDeLetrasIrregular[1] = new String[4];//Le asignamos a la fila uno, cuatro columnas
  matrizDeLetrasIrregular[2] = new String[2];//Le asignamos a la fila dos, dos columnas
  matrizDeLetrasIrregular[3] = new String[1];//Le asignamos a la fila tres, una columna
  matrizDeLetrasIrregular[4] = new String[3];//Le asignamos a la fila cuatro, tres columnas
  
  //Llenamos la primera fila
  matrizDeLetrasIrregular[0][0] = "A";
  
  //Llenamos la segunda fila
  matrizDeLetrasIrregular[1][0] = "B";
  matrizDeLetrasIrregular[1][1] = "C";
  matrizDeLetrasIrregular[1][2] = "D";
  matrizDeLetrasIrregular[1][3] = "E";
  
  //Llenamos la tercera fila
  matrizDeLetrasIrregular[2][0] = "F";
  matrizDeLetrasIrregular[2][1] = "G";

  //Llenamos la cuarta fila
  matrizDeLetrasIrregular[3][0] = "H";

  //Llenamos la quinta fila
  matrizDeLetrasIrregular[4][0] = "I";
  matrizDeLetrasIrregular[4][1] = "J";
  matrizDeLetrasIrregular[4][2] = "K";
  
  //matrizDeLetrasIrregular.length me indica cuantas filas tiene la matriz
  for(int i = 0;i < matrizDeLetrasIrregular.length;i++){
   //matrizDeLetrasIrregular[i].length me indica cuantas columnas tiene la matriz en la fila i
   for(int j = 0;j < matrizDeLetrasIrregular[i].length;j++){
    System.out.print(matrizDeLetrasIrregular[i][j]);//Imprimimos en pantalla el valor de fila i, columna j
   }
   System.out.println();//Damos un salto de linea
  }  
 }
}

Para terminar quiero agregar que de la misma forma como recorremos las listas y matrices para imprimir sus valores en pantalla, podemos usarlo de manera similar para llenarlos.

Espero sus comentario y sugerencias.

Como siempre, esperando serles de utilidad.

Aprendiendo a programa en Java usando BlueJ

BlueJ es una aplicación de tipo IDE bastante útil  tanto para profesores como para aprendices, a mi modo de ver nos ayuda a crear bases solidas acerca de la programación orientada a objetos, ya que en la medida que vamos programando nos va mostrando el esquema o diseño final de tu aplicación; ademas de lo dicho anteriormente, genera una buena practica del uso de comentarios en nuestro código lo cual lo hará mas fácil de entender para otro programador o incluso para nosotros mismos.

Por simplicidad, podemos suponer que el aprendiz tendrá una herramienta menos confusa y más practica para aprender a programar en java.

La aplicación esta disponible para muchas plataformas, incluso puedes descargarlo tipo .jar, aquí les dejo el link para la descargar del ejecutable y otro con un tutorial oficial en español del mismo.

Link para instaladores.

Link para tutorial oficial en español.

Ademas les dejo este vídeo creado por Manuel Tezozomoc Lopez Fosado que nos permite darle un vistazo de las posibilidades de BlueJ.

Expresiones regulares usando Java, parte I

Al programar, muchas veces nos vemos en la necesidad de validar si ciertas cadenas de textos cumplen o no con un patrón especifico, por ejemplo, saber si un texto esta compuesto en su totalidad por números, generalmente lo resolvemos de la siguiente forma:

public boolean esNumero(String cadena){
  try {
     Integer.parseInt(cadena);
     return true;
  } catch (Exception e) {
     return false;
  }
}

O tal vez así:

public boolean esNumero(String cadena){
    char numeros[] = {'1','2','3','4','5','6','7','8','9','0'};
    boolean bandera = true;
    for(char charCadena:cadena.toCharArray()){
        boolean banderaTemp = false;
        for(char charNumero:numeros){
            if(charCadena != charNumero){
            banderaTemp |= false;
        }else{
            banderaTemp |= true;
        }
    }
        bandera &= banderaTemp;
    }
    return bandera;
}

En otros casos necesitamos buscar fragmentos de textos en cadenas muchos más largas, por ejemplo, si estamos construyendo un editor de texto en java lo podemos hacer así:

public int buscarPosicionInicio(String cadenaABuscar,String cadenaDondeBuscar){
    int pos = cadenaDondeBuscar.indexOf(cadenaABuscar);
    if(pos == -1){
        System.out.println("El texto no fue encontrado");
    }
    return pos;
}

Admito que el código anterior pudo haber salido mas corto.

Para finalizar, muchas veces nos topamos con la necesitad de extraer textos o quizás remplazarlo de una cadenas más larga, estos dos últimos casos seria lo mismo, extraer un texto es equivalente a remplazarlo por una cadena vacía ("").

Los métodos que anteriormente escribí puede que sean de mucha utilidad, pero hay una técnica que nos facilita la resoluciones de problemas de este tipo y además nos agrega robustez a nuestros programas, dicha técnica hace uso de algo llamado Expresiones Regulares.



EXPRESIONES REGULARES
En el área de la programación las expresiones regulares son un método por medio del cual se pueden realizar búsquedas dentro de cadenas de caracteres. Sin importar si la búsqueda requerida es de dos caracteres en una cadena de 10 o si es necesario encontrar todas las apariciones de un patrón definido de caracteres en un archivo de millones de caracteres, las expresiones regulares proporcionan una solución para el problema. Adicionalmente, un uso derivado de la búsqueda de patrones es la validación de un formato específico en una cadena de caracteres dada, como por ejemplo fechas o identificadores. Por Wikipedia

El uso de expresiones regulares no es nada difícil, basta con decir que en muchas ocasiones hacemos uso de ellas sin darnos cuenta, por ejemplo, si queremos referirnos a cualquier archivo de extensión jpg solemos expresarlo asi "*.jpg", si queremos buscar archivos de textos que empiecen con la letra "a" lo hacemos con la expresión "a*.txt"; lo anterior es una de las forma en que hacemos uso de las expresiones regulares en la informática, aunque poco a poco y según nuestras necesidades estas se harán más complejas, pero con práctica y dedicación lograremos comprenderlo y aplicarlo en nuestros proyectos.

Antes de empezar con ejemplos de expresiones regulares usando Java, sugiero descargar la aplicación kiki las cual esta disponible tanto para Windows como para Gnu/Linux, en mi caso particular solo hay que usar el Centro de software de Ubuntu y listo.

Captura de Kiki en acción

Anotaciones para usar kiki

Existen una seria de normas para construir de manera correcta nuestras expresiones regulares para java y estas las podemos ver recopiladas en la pagina oficial  de Oracle http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/regex/Pattern.html, aunque están en ingles al traducirla se entiende muy bien; usaremos las más usadas que nos darán bases para posteriormente abarcar las demás.

[abc]	Representa un carácter que puede ser 'a' ó 'b' ó 'c'.
[^abc]	Representa cualquier carácter excepto 'a' y 'b' y 'c'; en este caso cuando digo cualquier caracter, no me refiero solo a letras.
[a-z]	Representa el rango comprendido de la 'a' hasta la 'z', ojo no incluye 'ñ', vocales con tildes, ni consonantes con diéresis, en pocas palabras solo se aceptan el alfabeto ingles.
[a-zñ]	Representa el rango comprendido de la 'a' hasta la 'z', esta vez si incluye 'ñ', ojo solo incluye a la 'ñ', si queremos incluir más caracteres los colocamos al lado de la 'ñ'.
[A-Z]	Representa el rango comprendido de la 'A' hasta la 'Z', ojo no incluye 'ñ', solo el alfabeto ingles.
[a-zA-Z]	Representa el rango comprendido de la 'a' hasta la 'z' ó 'A' hasta la 'Z',pero solo el alfabeto ingles.
[a-d[m-p]]	Es equivalente a [a-dm-p], nótese que es parecido a la expresión anterior, representa el rango comprendido de la 'a' hasta la 'b' y 'm' hasta la 'p', es decir solo quedan incluidas 'a','b','c','d' y 'm','n','o','p'.
[a-z&&[def]]	Es equivalente a [def], es la intersección del conjunto de la 'a' hasta la 'z' y el conjunto 'd','e','f', el resultado es el mismo conjunto 'd','e','f'; aunque se ve innecesario esta expresión  nos ayudara a comprender la que sigue.
[a-z&&[^def]]	Representa la intersección del conjunto de la 'a' hasta la 'z' y el conjunto todo el abecedario excepto los caracteres 'd','e','f', el resultado es el conjunto del abecedario excluyendo 'd','e','f'.
[a-z&&[^m-p]]	Representa la intersección del conjunto de la 'a' hasta la 'z' y el conjunto todo el abecedario excepto los caracteres 'm','n','o','p'.

Nota: Todas la expresiones descritas anteriormente solo representan un carácter.
Ahora veamos dos caracteres más que nos ayudaran a representar expresiones más largas, '*' y el '+'; el primero representa "cero o más" mientras el segundo "uno o más"; hagamos algunos ejemplos usando java para que sea mas fácil de entender.
Usaremos el siguiente código para evaluar nuestros ejercicios, y en la practica veremos lo útil que será usar expresiones regulares.

import java.util.regex.Pattern;

public class Ejemplo {
 
    public static void main(String[] args) {
        String expresionRegular = "[abc]";
        String cadenaAEvaluar = "a";
        boolean b = Pattern.matches(expresionRegular,cadenaAEvaluar);
        if(b){
            System.out.println("La expresion SI representa la cadena a evaluar");
        }else{
            System.out.println("La expresion NO representa la cadena a evaluar");
        }      
    }
}

Donde las variables expresionRegular y cadenaAEvaluar la modificaremos según el ejercicio.

Cuando:
expresionRegular = "[abc]";
cadenaAEvaluar = "a";
El resultado sera "La expresión SI representa la cadena a evaluar"
Sin embargo usamos otras letra distintas a 'a' ó 'b' ó 'c', ó mas de un carácter en cadenaAEvaluar, nos arrogara el resultado "La expresión NO representa la cadena a evaluar".


Cuando:
expresionRegular = "[0-1]";
cadenaAEvaluar = "a";
El resultado sera "La expresión NO representa la cadena a evaluar"
Para que la cadenaAEvaluar sea correcta, debemos introducir un numero, ejemplo "2"

Como ejercicio propongo que observemos los resultados con las demás expresiones.

Continuemos, ahora cabe la pregunta, ¿y si quiero evaluar mas de un carácter?
Recordemos el método isNumero propuesto al inicio, que nos dice si una cadena es un numero, usando expresiones regulares expresionRegular seria igual a "[0-9]+" que expresa una cadena 1 ó mas caracteres compuestos por números, el método quedaría más corto:

public boolean esNumero(String cadena){
        return Pattern.matches("[0-9]+",cadena);
}

Otro ejemplo, digamos que deseamos saber si una cadena esta compuesta por un numero y una palabra en minúsculas, separada con un punto, ejemplo "12345.holamundo"

Para los números de uno o más cifras ya sabemos que es "[0-9]+", para las letras minúsculas es muy similar "[a-z]+", la expresión resultante quedara de la siguiente forma "[0-9]+.[a-z]+"


 Es decir, cuando:
 expresionRegular = "[0-9]+.[a-z]+"
 cadenaAEvaluar = "12345.holamundo";
 El resultado sera "La expresión SI representa la cadena a evaluar"

Ya puedes ver todo lo que puedes hacer?, puedes construir tu expresiones regulares para validar Email, números de celular del tipo "310-234-5678", direcciones web, etc

Aquí termino ésta primera parte, espero sus comentario para mejorar.

Y como siempre esperando serles de utilidad.