Programación Orientada A Objetos Desarrollo De Software Orientado . - UM

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Programación Orientada a ObjetosDesarrollo de software orientado aobjetosDefiniciónMétodo de desarrollo de software que basa la arquitecturadel sistema en módulos deducidos de los tipos de objetosque se manipulan, en lugar de basarse en la función ofunciones a las que el sistema está destinado a asegurar.No preguntes primero qué hace el sistema, pregunta¡¡A QUIÉN LO HACE!!IAGP1Programación Orientada a Objetos2.1 OrígenesEl tiempo transcurrido entre el desarrollo convencional delsoftware y el desarrollo orientado a objetos, no se solapa.Hay más de 25 años, surgió con el lenguaje Simula, en Noruega,aunque comercialmente se ha difundido recientemente.Simula es acrónimo de “simulación lenguaje” y fue creado parasoportar simulaciones, por O. J. Dahl yKristen Nygaard.Su propósito fue la simulación de sistemas físicos complejos conmuchos cientos de componentes.En Simula los módulos no se basan en procedimientos como en laprogramación convencional, sino en los objetos físicos que semodelan en la simulación.IAGP21PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosLos objetos del mundo real pueden exhibir una variedad infinita deefectos sobre otros, creando, destruyendo, levantando, uniendo,comprando, doblándose, enviando, etc.Esta gran variedad suscita un problema: ¿Cómo se puedenrepresentar en software las diversas clases de interacciones ?Los autores de Simula lograron una solución elegante a esteproblema: el mensaje. Los objetos interaccionan el uno con elotro con mensajes que piden que los objetos realicen sus métodos.Un mensaje es simplemente el nombre de un objeto seguido por elnombre de un método que el objeto sabe ejecutar. Si un métodorequiere alguna información adicional para saber qué hacer, elmensaje incluye la información como parámetros.IAGP3Programación Orientada a ObjetosEl objeto que inicia un mensaje se llama el remitente de esemensaje, y el objeto que recibe el mensaje se llama el receptor.El hecho de que los métodos están asociados siempre a objetosespecíficos tiene un efecto secundario interesante que resulta serventajoso. Diversos objetos pueden responder al mismo mensajegenérico, pero cada objeto puede interpretar el mensaje de unamanera distinta.Por ejemplo, un objeto camión podría poner en ejecución su propiaversión del mensaje mueve A, al igual que una nave, un tren, unavión, una persona, o cualquier cosa que se mueva. En el mundoreal la manera en que estos objetos determinan sus rutas, planeansus movimientos, y realizan estos desplazamientos se diferenciaradicalmente, pero todos entenderían una petición común de ir a undestino especificado.IAGP42PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosLa capacidad de diversos objetos para responder al mismo mensajede diversas maneras se llama polimorfismo, que en griegosignifica "muchas formas."El término puede intimidar, y el polimorfismo a menudo seconsidera un concepto avanzado en tecnología de objetos. Pero laidea básica no podía ser más simple: cada objeto puede tener unarespuesta única al mismo mensaje.A veces, una simulación implica solamente un ejemplo de una claseparticular de objeto. Sin embargo es mucho más común, necesitarmás de un objeto de cada tipo. Esta posibilidad levanta otrapreocupación: sería extremadamente ineficaz redefinir los mismosmétodos en cada ocurrencia de ese objeto.IAGP5Programación Orientada a ObjetosAquí, otra vez, los autores de Simula aportaron una soluciónelegante: la clase.Una clase es una plantilla de software que define los métodos y lasvariables que se incluirán en un tipo particular de objeto. Losmétodos y las variables que hacen el objeto se definen solamenteuna vez, en la definición de la clase.Los objetos que pertenecen a una clase se llaman generalmenteinstancias de la clase y contienen solamente sus propios valoresparticulares para las variables.Un programa orientado a objetos (poo), se define de la forma:Objetos Mensajes ProgramaIAGP63PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosIAGP7Programación Orientada a ObjetosLa programación orientada a objetos, se dice a menudo que es másnatural que la programación tradicional, y es verdad en dos niveles. En un nivel, la POO es más natural porque permite queorganicemos la información de la forma que nos es familiar,según lo ilustrado en las jerarquías de las clases. En otro nivel más profundo, es más natural porque reflejatécnicas propias de la naturaleza para manejar complejidad.Es interesante fijarse en la estructura de organismos vivos paraestablecer un marco para entender la naturaleza adaptativa de losobjetos.IAGP84PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosColección estructuradade clasesPrograma OOClaseImplementación de un TADObjetoUna instancia de una claseLos objetos se comunican mediante mensajesIAGP9Programación Orientada a Objetos2.2 Comparación con los seres vivosEl bloque de edificio básico a partir del cual se componen los seresvivos es la célula. Las células son "paquetes orgánicos", comoobjetos, combinan la información relacionada y comportamiento.La mayoría de la información está contenida en moléculas deproteína, dentro del núcleo de la célula. El comportamiento, quepuede extenderse desde conversión de energía al movimiento, esrealizado por estructuras fuera del núcleo.Las células están rodeadas por una membrana que permitesolamente ciertas clases de intercambios químicos con otras. Estamembrana protege el funcionamiento interno de la célula contra laintrusión exterior, y también oculta la complejidad, presentando uninterfaz relativamente simple al resto del organismo.IAGP105PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosTodas las interacciones entre las células ocurren a través de losmensajes químicos, reconocidos por la membrana de la célula ypasados a su través al interior de la célula.IAGP11Programación Orientada a ObjetosLos objetos que contienen a otros, se llaman objetos compuestos,son importantes porque pueden representar estructuras mássofisticadas que los objetos simples.Un avión consiste en alas, motores, y otros componentes que sondemasiado complejos para representarlos de forma simple.Colecciones de objetosHay una clase especial de clases, a menudo llamada la colección declases, que se puede encontrar en la biblioteca de clases en lamayoría de los lenguajes comerciales. Como el nombre sugiere, lafunción básica de una colección es recolectar juntos los objetos quese deben manejar como grupo.IAGP126PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosEn un avión, por ejemplo, no crearíamos una variable separada paracada objeto del asiento, agruparíamos todos los objetos del asientoen una colección y pondríamos una referencia a esa colección en unsolo conjunto llamado variable.IAGP13Programación Orientada a ObjetosAunque los mecanismos reales de células y de objetos apenaspodrían ser más diferentes, sus funciones son similares.Las células y los objetos encapsulan datos y comportamientosasociados; ambos tienen interfaces que definen qué señalesresponderán a su ambiente; ambos utilizan la comunicación basadaen mensajes para ocultar complejidad; ambos se pueden organizaren una jerarquía de tipos especializados; y ambos proporcionan losbloques de edificio fundamentales para construir una variedadinfinita de sistemas complejos.Esta semejanza, considerando la gran variedad de organismos vivos,demuestra claramente la flexibilidad de este acercamiento básico a ala construcción de sistemas complejos.IAGP147PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos¡La naturaleza, después de todo, ha estado utilizando elacercamiento algunos miles de millones de años más que losdiseñadores del software!Anatomía de los componentes de un mensajeUn mensaje consiste de tres partes: Un objeto receptor Un método que el receptor sabe ejecutar Un conjunto de parámetros que el método requiere pararealizar su funciónIAGP15Programación Orientada a ObjetosRespuestas a los mensajesEn la mayoría de los sistemas, los mensajes requieren una ciertaclase de respuesta del receptor. Esta respuesta es generalmentellamada valor de retorno, puede ser datos simples, valores u objetos.IAGP168PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosLa potencia de los polimorfismos, simplificación de programasSupónganos que estamos desarrollando un sistema que incluyainstrumentos financieros tales como bonos y acciones.El sistema debe permitir que realicemos una variedad deoperaciones tales como añadir una nueva acción, seguir elfuncionamiento de varias clases de instrumentos, y supervisión delvalor actual de la cartera en su totalidad.Nuestra primera clase es cartera, un objeto compuesto que contieneun objeto de la colección de objetos llamadainstrumentos financieros.Nuestro primer método es agregar, que toma un objetoinstrumento financiero como su parámetro.IAGP17Programación Orientada a ObjetosIAGP189PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos2.3 ModularidadModularidad Extensibilidad Reutilización necesidad dearquitecturas flexibles hechas con componentes autónomos Programa modular: formado por un conjunto de módulos Módulo: unidad básica de descomposición de un sistemasoftware Un método de construcción de software es modular si ayudaa producir sistemas software a partir de elementosautónomos interconectados por una estructura simple ycoherente.IAGP19Programación Orientada a ObjetosModularidad: 5 criteriosCinco criterios, cinco reglas, cinco principios.Requisitos que debe satisfacer un método de construcciónde software para merecer el nombre de modular: Permitir una descomposición modular Permitir una composición modular Producir módulos fáciles de comprender Favorecer la continuidad del software Protección modularIAGP2010PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosDescomposición modularUn método de construcción de software satisface ladescomposición modular si permite la descomposición de unproblema en un pequeño número de subproblemas menoscomplejos, conectados por una estructura simple, y que se puedenabordar por separado.Importante que las dependencias sean mínimas y que seconozcan. Ejemplo: Diseño Descendente Contra-ejemplo: Módulos de InicializaciónIAGP21Programación Orientada a ObjetosComposición modularUn método satisface la composición modular si favorece laproducción de elementos software que pueden ser combinados paracrear nuevos sistemas, posiblemente en un entorno diferente aaquel en el que se idearon. Relacionada con el objetivo de reutilización Independiente de la descomposición modular Ejemplos: Librerías de rutinas, Filtros de Unix Contra-ejemplo: Preprocesadores de lenguajesIAGP2211PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosComprensión ModularSe satisface si facilita que quién lea un módulo puedacomprenderlo sin necesidad de acudir a otros módulos (enel peor de los casos a unos pocos módulos). Relacionado con el mantenimiento Contra-ejemplo: Dependencias secuencialesIAGP23Programación Orientada a ObjetosContinuidad ModularUn método satisface la Continuidad Modular si se favorecenarquitecturas software en las que un cambio pequeño en laespecificación origina un cambio en un solo módulo, o en unpequeño número de módulos. Relacionado con la extensibilidad Ejemplos:Constantes simbólicas y Principio de Acceso Uniforme Contra- ejemplos:Diseño de programas basado en la representación física de losdatos y el uso de vectores estáticosIAGP2412PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosProtección ModularUn método satisface la Continuidad Modular si se originanarquitecturas en las que el efecto de una condición excepcionalacaecida en tiempo de ejecución sólo afecta al módulo dónde seproduce, o sólo se propaga a los módulos vecinos. Relacionado con la robustez Ejemplo: Módulos de entrada de datos compruebensu validez. Contra-ejemplo: Excepciones no disciplinadas.IAGP25Programación Orientada a ObjetosModularidad: 5 reglasDe los criterios anteriores se derivan cinco reglas que sedeben seguir para asegurar la modularidad Correspondencia directa Pocas conexiones entre módulos Intercambio de información intermodular mínimo Conexiones explícitas Ocultamiento de InformaciónLas cuatro últimas se refieren a la comunicación entre módulos:uso o compartición de datosIAGP2613PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos2.4 Otras consideracionesImpacto de la POO Desarrollo más rápido. Mantenimiento barato Proceso de modelado más simple Diseños más claros y manejables Incremento productividad de programadores Inconveniente: Curva de aprendizaje–Diseño con objetos diseño procedural Librerías bien diseñadasy fáciles de usarIAGP27Programación Orientada a ObjetosAbstracción y modelado Modelado del problema: Proceso deabstracción Lenguajes O.O.: Representa elementos delmarco del problema a resolver Código (solución): descripción del problema Objetos: Tienen su estado y pueden realizaroperacionesIAGP2814PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosCaracterísticas de la O.O. Todo es un objeto (alumno, factura, polígono) Programa: Conjunto de objetos. Se envíanmensajes para decirse qué deben hacer Objetos pueden estar compuestos por otros Cada objeto es de un tipo (instancia de clase) Objetos de un mismo tipo pueden recibir losmismos mensajesIAGP29Programación Orientada a ObjetosInterface de un objeto Elementos del problema: Entidad (Objeto) Objeto: Pertenece a una clase.– Define sus características y comportamiento POO crea nuevos tipos e instancia los objetosnecesarios de esos tipos modelado: Mapeo 1 a 1 Problema Solución Tipo: Interface. Informa de las peticiones quese pueden hacer a objetos de ese tipoIAGP3015PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosEncapsulación Programador: Dos puntos de vista– Crear clases– Crear clientes de esas clases Sólo muestra lo necesario para quienprograma clientes. Oculta el resto Interface ¿Qué solicitudes puedo hacer? Implementación: Realización de las tareas dela interface Envío de mensajes (ejecuciónde un método)IAGP31Programación Orientada a ObjetosTipos Abstractos de Datos Conjunto de objetos que ofrecen una serie deoperaciones Abstracciones matemáticas:– No se menciona cómo se implementan lasoperaciones Java permite la construcción de TAD's Mecanismos para la ocultación de detalles deimplementaciónIAGP3216PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos Si se modifica la implementación:– El programa que usa el TAD no se modifica– Sólo cambian los métodos del TAD– Cambios transparentes al resto del programa Operaciones soportadas por el TAD:– Decisión de diseño (Programador del TAD) Ejemplos: Listas, conjuntos, grafos, .IAGP33Programación Orientada a ObjetosControl de acceso Disponibilidad de métodos. Razones:– El cliente no necesita ver lo que no le afecta(simplicidad)– Modificaciones en la implementación sin afectar a lainterface Cliente no afectado Niveles de acceso a miembros:– public, private, protected: Quiénpuede hacer usoIAGP3417PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosClaseSubclase eSITodosSISIIAGP35Programación Orientada a ObjetosReutilización Uso habitual: Instanciar un objeto de unaclase Composición: Relación "tiene un" (has-a)–Clases que contienen objetos de otras clases(member object)–Objetos miembro: Privados si no son necesariosen la interface Herencia: Relación "es un" (is-a)–Modificación (especialización) de una clase yaIAGP36existente18PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosHerencia Evita crear tipos (clases) nuevos pornecesidad de similar funcionalidad El nuevo tipo es un duplicado del otro conañadidos y/o modificaciones Modificaciones en la clase original afectan ala clase hija Herencia: ¿Es realmente necesaria?– Composición mucho más habitualIAGP37Programación Orientada a ObjetosHerencia: Subclases Nuevo tipo. Contiene todos los miembrosdel anterior Los miembros privados son inaccesibles Duplica el interface de la original. Es delmismo tipo que la clase base Formas de modificar la nueva clase:– Añadir nuevos métodos– Cambiar el comportamiento de un método(override)IAGP3819PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosHerencia: Polimorfismo Objetos de clases derivadas se pueden tratarcomo de la clase base Permite código independiente del tipo.– Fácil de escribir y entender Al añadir nuevos tipos:– No hay que reescribir código– Programas extensiblesIAGP39Programación Orientada a ObjetosEjemplos: Polimorfismo:– Mensaje a un objeto de tipo desconocido.– Se ejecuta el método correcto– No hay que especificarlo (en C virtual) Upcasting (Conversión a superclase)– Ej. Figuras geométricas Enlace dinámico.– Ej. Trabajadores y nóminasIAGP4020PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosClases abstractas Subclases diferentes con un interface único Sólo se permiten objetos de subclases Métodos abstractos (sin implementación)– Sólo en clases abstractas Interfaces:– Impiden implementar cualquier función– Sólo declaraciones– Herencia diferente a clases (herencia múltiple)– Las subclases "implementan"interfacesIAGP41Programación Orientada a ObjetosDeclaración de clases acceso class nombre { miembros // "members"}Miembros:– Atributos: Variables de instancia, globales a la clase. Atributos de clase (información estática, compartida)– Constructores. Código de inicialización– Métodos. Comportamiento.IAGP4221PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosConstructores Se garantiza la inicialización de cada objeto(sus atributos) con un constructor Java invoca al constructor al crear el objeto La instanciación (new) reserva el lugar dealmacenamiento e invoca al constructor Nombre del constructor nombre de la clase Se encargan de todas las operaciones deinicialización necesarias.IAGP43Programación Orientada a Objetos Constructor: No tiene valor de retorno Una clase puede tener múltiplesconstructores–Sobrecarga de constructorespublic class Coordenada{double x, y;public Coordenada(){x 0.0; y 0.0;}public Coordenada (double v1, double v2){x v1; y v2;}}IAGP4422PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos Constructor "por defecto". Sin parámetros. Clase sin constructor: El compilador crea unconstructor "por defecto". Si hay constructores con argumentos, no secrea el "constructor por defecto". Ejemplo.– Error si se invoca el constr. sin parámetros Constructores que invocan a otrosconstructores:– llamada a this(.). Ejemplo.IAGP45Programación Orientada a ObjetosLa referencia this Referencia al objeto actual. Permite invocar métodos del objeto actual.– No es necesario this para hacer eso Permite referenciar atributos del objetoactual– Necesario si estan ocultos por parámetros /variables de ámbito más local. Ejemplo. Permite devolver una ref. al objeto actual Permite invocacionesentre constructoresIAGP4623PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a ObjetosLa llamada a super Referencia a la superclase de la quedesciende la clase actual Reutilización de código por medio deherencia– super invoca al comportamiento anterior.– Además se puede añadir comportamientoadicional Implícita en constructores como 1ªinstrucciónIAGP47 en métodos: super.nombre metodo()Programación Orientada a ObjetosMiembros de tipo static Miembros (métodos o atributos)implementados a nivel de clase Desde métodos static la referencia thisno tiene sentido No se puede acceder a miembros noestáticos desde métodos estáticos static: Semántica de "ámbito global" Permite desarrollo de código sin usar POOIAGP4824PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos2.5 Lenguaje Smalltalk Surgeen los años 1970, en el Centro de Investigación deXerox en Palo Alto (PARC) en EE.UU. Creado por Alan Kay, Adele Goldberg y Daniel Ingalls Influenciado por Simula y Lisp “El objetivo del proyecto de Smalltalk es proporcionarsoporte informatizado para el espíritu creativo” “Lenguaje de descripción (lenguaje de programación) quesirva como una interface entre los modelos mentales y losmodelos en el ordenador, y además un lenguaje de interacción(interfaz de usuario) que traslade los sistemas decomunicación humana a los ordenadores”IAGP49Programación Orientada a Objetos “El sistema debería construirse con el mínimo nº de partesfijas y todas las partes deberían encontrarse en un marcouniforme.” “Un lenguaje para ordenadores debería:– soportar el concepto de Objeto y proporcionar un mediouniforme para identificarlos.– proporcionar un medio de clasificar los objetos y de crearnuevas clases con la misma base que las del núcleo.– ser Independiente de la representación (polimorfismo)– factorizar comportamiento común (herencia)” “La ejecución debería verse como una capacidad intrínseca delos objetos que pueden ser invocados de manera uniformemediante el envío de mensajes.”IAGP5025PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos Paraque un lenguaje de desarrollo llegue a ser ampliamenteaceptado deber ser estandarizado. A finales de 1993 se creó el Comité para la estandarización deSmalltalk X3J20. El primer borrador aparece a finales de 1995– 50% sintaxis/semántica y 50% Librerías de clases– Fácil debido a la simplicidad del lenguaje– Código de aplicaciones muy portable En 1995 se forma el STIC (SmallTalk Industry Council)“una voz unificada para la comunidad Smalltalk”IAGP51Programación Orientada a ObjetosLos objetivos del STIC son: Lograr que Smalltalk sea el LOO elegido para el desarrollo deaplicaciones en la empresa Responder a las necesidades de la industria Smalltalk Favorecer la aparición de estándares Crear un “punto de encuentro” para la comunidad Smalltalkhttp://www.stic.orgApuntes sobre ntes/tercero/poo/smalltalk.pptIAGP5226PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Programación Orientada a Objetos2.6 EjemploPolígonos y Rectángulos Tenemos la clase Poligono y necesitamos representarrectángulos.¿Debemos crear la clase Rectangulopartiendo de cero?Podemos aprovechar la existencia de similitudes yparticularidades entre ambas clasesIAGP53Programación Orientada a Objetos Un rectángulo tiene muchas de las características de un polígono(rotar, trasladar, vértices,.) Pero tiene características especiales (diagonal) y propiedadesespeciales (4 lados, ángulos rectos) Algunas características de polígono pueden implementarse máseficientementeclass Rectangulo inheritPoligonofeature.Características específicas para rectángulosendIAGP5427PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Un mensaje es simplemente el nombre de un objeto seguido por el nombre de un método que el objeto sabe ejecutar. Si un método requiere alguna información adicional para saber qué hacer, el mensaje incluye la información como parámetros. IAGP 4 Programación Orientada a Objetos El objeto que inicia un mensaje se llama el remitente de ese .

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4.3. Estructuras de programación orientada a objetos La programación orientada a objetos (POO) es un modelo de programación, una forma particular de pensar y escribir el código, en la que se utilizan los elementos básicos vistos anteriormente: variables, expresiones y funciones., pero organizados de modo más próximo al lenguaje verbal.

La programación orientada a objetos se basa en el hecho de que se debe dividir el programa, no en tareas, si no en modelos de objetos físicos o simulados. . Si se escribe un programa en un lenguaje orientado a objetos, se está creando un modelo de alguna parte del mundo, es decir, se expresa un programa como un conjunto de objetos que .

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El nombre verdadero de la programaci on Una concepci on de ensenanza de la programaci on para la sociedad de la informaci on Pablo E. Mart nez L opez*, Eduardo A. Bonelli**, and Federico A. Sawady O’Connor*** Universidad Nacional de Quilmes Cuando sepas re

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De aquí que podamos diferenciar entre el tamaño, las formas y la posición de los objetos y las figuras. Hay objetos grandes, objetos pequeños, objetos pesados, objetos livianos, personas gordas o flacas, etc. Hay figuras cuadradas, redondas, cilíndricas y otras con infinidad de formas y

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