Objetivos
Material requerido.
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Kit inicio UNO |
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Kit Inicio Mega |
La primera función: Calculando si un número es primo
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Ya hemos comentado antes, que programar es un poco como andar en bici, se aprende pedaleando y a programar… programando. Hay que ir aprendiendo la sintaxis del lenguaje, C++ en nuestro caso, pero también aprendiendo a resolver problemas lógicos y partirlos en instrucciones.
Hacer cursos de programación (o de andar en bici) está bien, pero al final hay que ponerse a programar y tener problemas, porque solo teniéndolos y resolviéndolos, solo o con ayuda, se aprende. No se puede aprender a nadar sólo estudiando.
Con un cierto temblor de manos, vamos a centrarnos en esta sesión en algunos ejemplos clásicos de programación, como son el cálculo de números primos para entrenar esta capacidad de búsqueda de algoritmos prácticos para resolver problemas más o menos abstractos y para presentar algunos conceptos adicionales.
- Es importante destacar que no existe una forma única de resolver un problema concreto y que una no tiene porque ser mejor que otra, aunque con frecuencia se aplican criterios de eficiencia o elegancia para seleccionar una solución.
Esta sesion va a requerir un esfuerzo un poco mayor que las anteriores porque vamos a empezar a entrenar un musculo poco usado,el cerebro, en una tarea poco frecuente, pensar. Y esto es algo que exige un poco e esfuerzo, pero es necesario para avanzar.
Supongamos que queremos crear un programa que nos devuelva true o false según que el número que le pasamos sea primo o no y a la que podamos llamar varias veces sin copiar el código una y otra vez. La llamaremos Primo () y queremos utilizarla de la siguiente manera: Si el numero n que le pasamos es primo nos tiene que devolver true y en caso contrario que devuelva false, o sea queremos que nos devuelva un valor bool.
Esto es lo que llamamos una función.
En realidad, ya hemos utilizado varias funciones que Arduino trae predefinidas como el Serial.print() o abs() , o Serial.available() y se las reconoce por esa apertura y cierre de paréntesis.
C++ nos ofrece todas las herramientas para crear nuestras propias funciones y es algo muy útil porque nos ayuda a organizar un problema general en trozos o funciones más pequeñas y más fáciles de manejar.
Para definir una función así, tenemos que declararla primero y describirle a C++ que hacer:
bool Primo( int x) // int x representa el parámetro que pasaremos a esta función
{
Aquí va lo que tiene que hacer
…………
return( bool);
}
Declaramos la función Primo () como bool, o sea va a devolver un valor bool y por eso en algún punto tendremos que usar la instrucción return( true) o return( false) para devolver un resultado a quien la llame. Si devolviera un entero habría que definirla como int Primo( int x).
- Si una función no va a devolver ningún valor, sino que simplemente realiza su trabajo y finaliza sin mas entonces hay que declararla como void (vacía). Ya cononocemos dos funciones así : setup() y loop()
Veamos cómo podría ser el código de la función Primo():
bool Primo( int n)
{
for ( int i = 2 ; i <n ; i++)
{
if ( n % i == 0) // Si el resto es 0 entonces es divisible.
{
Serial.println ( String(n) +" es divisible por: " + String(i)) ;
return(false) ;
}
}
return (true) ;
}
Para saber si un número es o no primo basta con dividirlo por todos los números positivos menores que él y mayores que 1. En el ejemplo dividimos el número n empezando en 2 y finalizando en n-1.
Si encontramos un valor de i que devuelve resto 0, entonces es divisible (no es primo), devolvemos false con return y volvemos a la intruccion que llamo a la función. Si no hallamos ningún divisor, al finalizar el for devolvemos true y listo. Este es el método de fuerza bruta y sin duda es mejorable pero de momento nos sirve.
Para usar Primo hay que pasarle un entero. Recordad que al definir la función dijimos bool Primo (int n) donde n representa el valor que queremos probar. Así pues Descargar
void loop() // Prog_8_1
{
int x = 427 ; // El número a probar
bool p = Primo(x);
if (p )
Serial.print( String(x) + " Es primo.") ;
else
Serial.print( String(x) + " No es primo." ) ;
}
Veamos cuantos primos hay hasta el, digamos 1024, Descargar
bool control = true ; // Prog_8_2
int maximo = 1024 ;
void loop()
{
if ( control) // Solo es para que no repita una y otra vez lo mismo
{
Serial.println( "Los numeros primos hasta el " + String( maximo)) ;
for ( int x = 2 ; x < maximo ; x++)
{
bool p = Primo(x);
if (p ) Serial.println( x) ; // No hay inconveniente en escribirlo seguido
}
}
control = false ;
}
bool Primo( int n)
{
for ( int i = 2 ; i <n ; i++)
{
if ( n % i == 0) // Si el resto es 0 entonces es divisible.
return(false) ;
}
return (true) ; // Si llega aqui es que no ha encontrado ningun divisor
}
Aunque el programa funciona correctamente la salida no es muy presentable( Recordad que nos gusta ser elegantes). Vamos a formatearla. Para ello usaremos el carácter tabulador que se representa como ‘\t’ y una coma después. Descargar
bool control = true ; //Prog_8.3
int maximo = 1024 ;
int contador = 1 ;
void loop()
{
if ( control) // Solo es para que no repita una y otra vez lo mismo
{
Serial.println( "Los numeros primos hasta el " + String( maximo)) ;
for ( int x = 2 ; x < maximo ; x++)
{
if (Primo(x) )
if ( contador++ % 8 == 0)
Serial.println( String(x)+"," ) ;
else
Serial.print( String(x) +","+ '\t') ;
}
}
control = false ;
}
Ahora el programa formatea la salida de una forma un poco más presentable y cómoda de leer.
Para conseguirlo, hemos añadido una coma y un tabulador a cada número excepto a uno de cada 8 que añadimos intro. También tenemosuna línea que conviene comentar:
if ( contador++ % 8 == 0)
Cuando a una variable se le añaden dos símbolos mas al nombre, significa que primero se use su valor actual en la instrucción en curso, ene este caso en el if, y después se incremente en 1 su valor.
Si hubiéramos escrito:
if ( ++contador % 8 == 0)
Querría decir que queremos incrementar su valor antes de utilizarlo. Esta notación es muy habitual en C++ y conviene reconocerla. También podemos usar contador- – y – -contador para decrementar.
El tipo entero
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Este sería un buen momento para preguntarnos hasta donde podría crecer máximo en el programa anterior. Le asignamos un valor de 1024, pero ¿Tiene un entero límite de tamaño?
La respuesta es afirmativa. Los enteros int en Arduino C++ utilizan 16 bits por lo que el máximo seria en principio 216 = 65.536, Pero como el tipo int usa signo, su valor está comprendido entre
-32.768 y +32.767.
De hecho en Arduino C++ hay varios tipos de distintos tamaños para manejar enteros: [margin value=»40″ /]
| Tipo | Descripción | Valor |
|---|---|---|
| int | Entero con signo, 16 bits | entre -32,768 y 32,767 |
| unsigned int | Entero sin signo, 16 bits | 216 – 1 ; de 0 hasta 65.535 |
| long | Entero con signo, 32 bits | 232 – 1 ,Desde -2.147.483,648 hasta 2.147.483.647 |
| unsigned long | Entero sin signo, 32 bits | Desde 232 – 1 ; 0 a 4.294.967.295 |
| byte | Entero sin signo, 8 bits | 28 de 0 hasta 255 |
Todos estos tipos representan enteros con y sin signo y se pueden utilizar para trabajar con números realmente grandes pero no sin límite.
De hecho C++ tiene la fea costumbre de esperar que nosotros llevemos el cuidado de no pasarnos metiendo un valor que no cabe en una variable. Cuando esto ocurre se le llama desbordamiento (overflow) y C++ ignora olímpicamente el asunto, dando lugar a problemas difíciles de detectar si uno no anda con tiento.
Prueba este a calcular esto en un programa:
int i = 32767 ; Serial.println ( i+1);
Enseguida veras que si i=32767 y le incrementamos en 1, para C++ el resultado es negativo. Eso es porque sencillamente no controla el desbordamiento. También es ilustrativo probar el resultado de
int i = 32767 ; Serial.println (2* i + 1);
Que según Arduino es -1.
- Esto no es un error, sino que se decidió así en su día y C++ no controla los desbordamientos, así que mucho cuidado, porque este tipo de errores pueden ser muy complicados de detectar
- Este problema se puede resolver usando variables globales o pasando valores por referencia, y lo trataremos en futuras sesiones.
Más sobre las funciones en C++
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Cuando se declara una función se debe especificar que parámetro va a devolver. Así:
| Instrucción | Significa |
| int Funcion1() | Indica que va a devolver un entero |
| String Funcion2() | Indica que va a devolver un String. |
| unsigned long Funcion3() | Indica que va a devolver un long sin signo |
| void Funcion4() | No va a devolver valores en absoluto |
Una función puede devolver cualquier tipo posible en C++, pero sólo puede devolver un único valor mediante la instrucción return(). Expresamente se impide devolver más de un parámetro. Si se requiere esto, existen otras soluciones que iremos viendo.
Lo que sí está permitido es pasar varios argumentos a una función:
int Funcion5 ( int x , String s , long y)
Aquí declaramos que vamos a pasar a Funcion5, tres argumentos en el orden definido, un entero un String y por ultimo un long.
Resumen de la sesión