Resolviendo GeoProblemas con C++ o cpp

Las tecnologías como fundamentalismos tomando decisiones dependen de herramientas computacionales para procesar, analizar y visualizar datos. Una de las más poderosas es la programación. C++ como lenguaje ofrece rendimiento, flexibilidad y control necesario y suficiente.

Exploraremos fundamentalismos programáticos en C++ para problemas espaciales. Entenderemos intuitivamente claves del lenguaje, suficiente contexto para comprender lo general y orientación para resolver suministrados ejercicios prácticos. Esta lección provee fundamentalismos para escribir programas C++ abordadores de desafíos geoespaciales.

1. ¿Por qué C++ para problemas geoespaciales?

C++ es versátil y combina alto rendimiento manejando estructuras de datos complejas. En aplicaciones geoespaciales, donde manejamos masivos conjuntos de datos (imágenes satelitales o modelos de terreno) y algoritmos intensivos (análisis o transformaciones espaciales), C++ ofrece:

Velocidad

Gestión eficiente de memoria y ejecución rápida.

Flexibilidad

Capacidad para trabajar con hardware de bajo nivel y abstracciones de alto nivel.

Bibliotecas

Acceso a bibliotecas geoespaciales como GDAL, PROJ y OpenCV.

2. C++ Introductorio

Antes de aplicar C++ a problemas geoespaciales comprendamos conceptos básicos del lenguaje. Comencemos con la estructura más simple en C++.

2.1 Estructura de un programa en C++

Un programa en C++ generalmente incluye:

Comentarios

Descripciones para hacer el código más legible

Inclusión de bibliotecas

Código que proporciona funcionalidades predefinidas

Función principal

El punto de entrada del programa

Instrucciones

Órdenes que ejecuta el programa.

Ejemplo de un programa simple:

#include <iostream> // Biblioteca para entrada/salida
using namespace std;

int main() {
    cout << "¡Hola, mundo geoespacial!" << endl; // Imprime un mensaje
    return 0; // Indica que la ejecución fue exitosa
}

2.2 Compilación

Los programas en C++ pasan por los siguientes pasos:

1. Código fuente: Escribes el programa en un archivo .cpp.
2. Compilación: El compilador traduce el código fuente a código máquina.
3. Enlazado: Combina tu código con bibliotecas para crear un archivo ejecutable.
4. Ejecución: Ejecutas el programa para ver el resultado.

3. Claves de C++

Para resolver problemas geoespaciales, es esencial comprender los siguientes conceptos básicos:

3.1 Variables y Tipos de Datos

Las variables almacenan datos, y cada variable tiene un tipo que define el tipo de datos que puede contener. Tipos comunes incluyen:

int

Valores enteros (e.g., int x = 10;)

double

Números con decimales (e.g., double distancia = 3.14;)

char

Caracteres individuales (e.g., char letra = 'A';)

bool

Valores booleanos (true o false)

int x = 5;
double y = 3.14;
bool esGeoespacial = true;

3.2 Entradas y Salidas gráficas

C++ utiliza cin para entrada y cout para salida:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    cout << "Introduce un número: ";
    cin >> x; // Lee la entrada
    cout << "Has introducido: " << x << endl; // Imprime la salida
    return 0;
}

3.3 Control Simple

Estructuras de control permiten actuar y repetir acciones:

If-Else

Ejecución condicional.

Bucles

Repetir acciones (e.g., for, while).

Ejemplo:

int x = 10;
if (x > 5) {
    cout << "x es mayor que 5" << endl;
} else {
    cout << "x es 5 o menor" << endl;
}

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << "Iteración: " << i << endl;
}

3.4 Funciones

Dividen programas en partes pequeñas y reutilizables. Por ejemplo:

#include <iostream>
using namespace std;

double calcularDistancia(double x1, double y1, double x2, double y2) {
    return sqrt((x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1));
}

int main() {
    double d = calcularDistancia(0, 0, 3, 4);
    cout << "Distancia: " << d << endl;
    return 0;
}

4. C++ en Problemas Geoespaciales

Ahora que entendemos los conceptos básicos, apliquemos C++ para resolver problemas geoespaciales comunes. A continuación, se presentan ejemplos prácticos.

4.1 Calculando la Distancia Euclidiana

La distancia euclidiana entre dos puntos  en el espacio 3D es

Con implementación

#include <iostream>
#include <cmath> // Para sqrt
using namespace std;

double calcularDistancia(double x1, double y1, double z1, double x2, double y2, double z2) {
    return sqrt(pow(x2 - x1, 2) + pow(y2 - y1, 2) + pow(z2 - z1, 2));
}

int main() {
    double x1, y1, z1, x2, y2, z2;
    cout << "Introduce las coordenadas del punto A (x1, y1, z1): ";
    cin >> x1 >> y1 >> z1;
    cout << "Introduce las coordenadas del punto B (x2, y2, z2): ";
    cin >> x2 >> y2 >> z2;

    double distancia = calcularDistancia(x1, y1, z1, x2, y2, z2);
    cout << "La distancia entre A y B es: " << distancia << endl;
    return 0;
}

4.2 Encontrando el Punto Medio

El punto medio M entre dos puntos A es:

Con implementación

#include <iostream>
using namespace std;

void calcularPuntoMedio(double x1, double y1, double z1, double x2, double y2, double z2) {
    double mx = (x1 + x2) / 2;
    double my = (y1 + y2) / 2;
    double mz = (z1 + z2) / 2;
    cout << "Punto medio: (" << mx << ", " << my << ", " << mz << ")" << endl;
}

int main() {
    double x1, y1, z1, x2, y2, z2;
    cout << "Introduce las coordenadas del punto A (x1, y1, z1): ";
    cin >> x1 >> y1 >> z1;
    cout << "Introduce las coordenadas del punto B (x2, y2, z2): ";
    cin >> x2 >> y2 >> z2;

    calcularPuntoMedio(x1, y1, z1, x2, y2, z2);
    return 0;
}

5. ¡Practica!

Mejora tu comprensión leyendo Fuentes y resuelve los ejerccios en https://www.overleaf.com/read/swxzpymqwdyr#3aa2eb

Descubrirás una sorpresa si en esta lectura encuentras errores entre líneas, coméntala!

6. Fuentes

Este contenido está basado en experiencias propias en el libro de Programming Abstractions in C++ por Eric Roberts. Lee esta página web https://web.stanford.edu/dept/cs_edu/resources/textbook/ para encontrar la versión gratuita y paga.