Ir al contenido
wannacode

Epic Cosmos 1: los objetos en el espacio

En resumen: Un juego con objetos: estrellas, planetas y satélites son clases, la regla de «qué orbita alrededor de qué» es un método compartido, y una órbita no válida lanza tu propia excepción.

Problema

La carrera espacial

La humanidad ya puede volar a planetas lejanos. Empresas y países compiten por sus recursos. Tú diriges una de las misiones y quieres convertirte en la mayor potencia del espacio.

Las reglas de Epic Cosmos:

  • Ganas puntos al descubrir nuevos planetas y objetos, extraer recursos, construir edificios y naves, y hacer descubrimientos científicos.
  • Los objetos son estrellas, planetas y satélites. Una estrella da energía. Algunos planetas tienen recursos raros, y su atmósfera decide qué se puede construir allí. Un satélite sirve para las comunicaciones y la exploración.
  • Necesitas recursos para construir, investigar y mantener en marcha tus bases y naves.
  • Los edificios extraen recursos, investigan tecnologías, defienden la base y fabrican naves.
  • Las tecnologías desbloquean nuevos edificios, naves y habilidades.
  • Conflictos: en el espacio no estás solo. Hay piratas y otros jugadores.
  • El final: el juego termina cuando alguien alcanza un número fijo de puntos o después de un número fijo de turnos. Gana el jugador con más puntos.

Antes de los edificios y las naves necesitas el mundo mismo: qué objetos hay, dónde están y qué puede orbitar alrededor de qué. De eso trata esta lección. Los recursos, los edificios y las naves están en la siguiente.

La idea

Todo en el espacio es un SpaceObject

Una estrella, un planeta y un satélite tienen algo en común: un nombre, las coordenadas x, y, z y una masa. Lo común va a una clase abstracta:

abstract class SpaceObject {
private String name;
private double coordinateX;
private double coordinateY;
private double coordinateZ;
private double mass;
public SpaceObject(String name, double coordinateX, double coordinateY, double coordinateZ, double mass) {
this.name = name;
this.coordinateX = coordinateX;
this.coordinateY = coordinateY;
this.coordinateZ = coordinateZ;
this.mass = mass;
}
public String getName() {
return name;
}
public double getCoordinateX() {
return coordinateX;
}
public double getCoordinateY() {
return coordinateY;
}
public double getCoordinateZ() {
return coordinateZ;
}
public double getMass() {
return mass;
}
public abstract String getKind();
public void displayInfo() {
System.out.printf("%s %s: (%.1f, %.1f, %.1f), masa %.2f%n", getKind(), name, coordinateX, coordinateY, coordinateZ, mass);
}
protected void moveTo(double x, double y, double z) {
coordinateX = x;
coordinateY = y;
coordinateZ = z;
}
}
  • Las coordenadas están en millones de kilómetros desde el Sol, y la masa está en masas terrestres: la Tierra es 1, el Sol es 333 000.
  • displayInfo() es común a todos. El tipo (getKind()) es abstracto: cada subclase dice por sí misma qué es.
  • #name y los demás campos con # están realmente ocultos: no puedes llegar a ellos desde fuera, por eso los lees mediante get name(). Pero # tampoco se ve en las subclases, y JavaScript no tiene protected. Por eso _moveTo lleva un guion bajo: una convención para «solo para subclases» que JavaScript no impone.

JavaScript no tiene clases ni métodos abstractos. Lo más cercano es que getKind() en el padre lance un error: una subclase que no lo escribe se entera en la primera llamada. Un objeto de esa clase se crea sin ningún problema:

class Comet extends SpaceObject {}
const comet = new Comet("Halley", 0, 0, 0, 0);
try {
comet.displayInfo();
} catch (e) {
console.log(e.message);
}
Salida
Comet debe escribir getKind()

La estrella es la subclase más simple:

class Star extends OrbitableSpaceObject {
public Star(String name, double coordinateX, double coordinateY, double coordinateZ, double mass) {
super(name, coordinateX, coordinateY, coordinateZ, mass);
}
@Override
public String getKind() {
return "Estrella";
}
}

El constructor se hereda: new Star(...) llama al constructor del padre con los mismos argumentos. Por eso Star solo escribe su tipo.

Los tres tipos de objetos van en un array de SpaceObject. El bucle no sabe cuál es cuál, y cada uno dice su propio tipo:

SpaceObject[] objects = {
new Star("Sol", 0, 0, 0, 333000),
new Planet("Tierra", 149.6, 0, 0, 1),
new Satellite("Luna", 150, 0, 0, 0.012),
};
for (SpaceObject object : objects) {
object.displayInfo();
}
Salida
Estrella Sol: (0.0, 0.0, 0.0), masa 333000.00
Planeta Tierra: (149.6, 0.0, 0.0), masa 1.00
Satélite Luna: (150.0, 0.0, 0.0), masa 0.01

La idea

Objetos alrededor de los que se orbita

Los planetas orbitan alrededor de una estrella, y los satélites orbitan alrededor de un planeta. Tanto la estrella como el planeta tienen que recordar qué orbita a su alrededor. Eso es OrbitableSpaceObject: una clase abstracta entre SpaceObject y ellos.

abstract class OrbitableSpaceObject extends SpaceObject {
private SpaceObject[] orbiters = new SpaceObject[10];
private int orbiterCount = 0;
public OrbitableSpaceObject(String name, double coordinateX, double coordinateY, double coordinateZ, double mass) {
super(name, coordinateX, coordinateY, coordinateZ, mass);
}
public void addOrbiter(SpaceObject orbiter) {
if (orbiterCount == orbiters.length) {
throw new IllegalStateException("Alrededor de " + getName() + " ya orbitan " + orbiters.length + " objetos");
}
orbiters[orbiterCount] = orbiter;
orbiterCount++;
}
public SpaceObject[] getOrbiters() {
SpaceObject[] result = new SpaceObject[orbiterCount];
for (int i = 0; i < orbiterCount; i++) {
result[i] = orbiters[i];
}
return result;
}
}
  • Los objetos que orbitan están en un array que crece sola. No necesitas un contador: this.#orbiters.length dice cuántos hay.
  • Una estrella tiene lugar para 10 objetos: CAPACITY está en la clase, compartida por todos sus objetos. Si el lugar se llena, addOrbiter lanza un Error simple: JavaScript no tiene una excepción aparte para el momento equivocado.
  • getOrbiters() devuelve una copia de el array.
Más precisamente, para curiosos
  • getOrbiters() devuelve una copia, no el array mismo. Si no, el código de fuera podría añadir con push y saltarse la comprobación de lugar.
  • Star extiende OrbitableSpaceObject, no SpaceObject directamente. Así la estrella recibe tanto los objetos que orbitan como todo lo de SpaceObject.

La copia se ve en la salida: lo que añades a ella no llega a la estrella.

const sun = new Star("Sol", 0, 0, 0, 333000);
new Planet("Tierra", 149.6, 0, 0, 1).orbit(sun);
const copy = sun.getOrbiters();
copy.push(new Planet("Marte", 227.9, 0, 0, 0.11));
console.log(copy.length, sun.getOrbiters().length);
Salida
Tierra orbita alrededor de Sol
2 1

La idea

La regla de las órbitas

Un planeta orbita alrededor de una estrella. Un satélite orbita alrededor de un planeta. Todo lo demás no es válido. Los objetos que pueden orbitar comparten un contrato:

interface Orbiter {
void orbit(SpaceObject target) throws NotValidSpaceObjectException;
}

JavaScript no tiene interfaces. El contrato es un acuerdo: todo objeto que puede orbitar tiene un método orbit(target). El código que lo usa simplemente lo llama, sin preguntar qué es el objeto. Esto se llama duck typing: «si camina como un pato y grazna como un pato, es un pato».

Si se rompe la regla, orbit lanza una excepción propia. El nombre dice exactamente qué pasó:

class NotValidSpaceObjectException extends Exception {
public NotValidSpaceObjectException(String message) {
super(message);
}
}

Así hace cumplir la regla el planeta:

@Override
public void orbit(SpaceObject target) throws NotValidSpaceObjectException {
if (target instanceof Star star) {
star.addOrbiter(this);
System.out.println(getName() + " orbita alrededor de " + star.getName());
} else {
throw new NotValidSpaceObjectException(getName() + " no puede orbitar alrededor de " + target.getName() + ": un planeta orbita solo una estrella");
}
}
  • target instanceof Star comprueba el tipo. Después de la comprobación usas target como estrella: no necesitas una variable nueva.
  • Si la comprobación falla, la excepción detiene el método. El planeta no se añade a ningún lado.
  • Satellite tiene el mismo orbit, solo que comprueba Planet.
Más precisamente, para curiosos

En JavaScript nadie sigue qué lanza qué. Ni el contrato ni orbit dicen que puede lanzar una excepción, y nada obliga a quien llama a capturarla. El programa se detendrá si nadie la captura, así que en el juego siempre la capturamos. El nombre de la excepción termina en Error, como las integradas (TypeError).

Míralo

Qué orbita alrededor de qué

const sun = new Star("Sol", 0, 0, 0, 333000);
const earth = new Planet("Tierra", 149.6, 0, 0, 1);
const moon = new Satellite("Luna", 150, 0, 0, 0.012);
tryOrbit(earth, sun);
tryOrbit(moon, earth);
tryOrbit(moon, sun);
Paso a paso, en palabras
  1. Tres objetos: una estrella, un planeta y un satélite, cada uno con sus coordenadas y su masa.
  2. Un planeta alrededor de una estrella: la regla lo permite, y la Tierra se pone en órbita.
  3. Un satélite alrededor de un planeta: permitido. La Luna orbita alrededor de la Tierra y se mueve con ella.
  4. Un satélite alrededor de una estrella: orbit lanza NotValidSpaceObjectError, y el catch de tryOrbit imprime el motivo.

La Tierra pasa la comprobación de la estrella y se añade a los objetos que orbitan a su alrededor. La Luna pasa la comprobación de la Tierra. Cuando la Luna intenta orbitar alrededor del Sol, la comprobación de Planet falla. orbit lanza la excepción, y la Luna sigue alrededor de la Tierra.

La excepción se captura en una pequeña función auxiliar. Esta prueba la órbita y, si la rechazan, dice por qué:

static void tryOrbit(Orbiter orbiter, SpaceObject target) {
try {
orbiter.orbit(target);
} catch (NotValidSpaceObjectException e) {
System.out.println("Rechazado: " + e.getMessage());
}
}

catch en JavaScript no tiene un tipo entre paréntesis: captura todos los errores, incluso uno que viene de una errata en el código. Por eso tryOrbit comprueba con instanceof. Imprime una órbita rechazada y relanza cualquier otro error con throw e.

Pruébalo

¿Cuántos orbitan?

Marte intenta orbitar alrededor de la Tierra.

¿Qué imprimirá el programa?

function tryOrbit(orbiter, target) {
try {
orbiter.orbit(target);
} catch (e) {
if (!(e instanceof NotValidSpaceObjectError)) {
throw e;
}
console.log(`Rechazado: ${e.message}`);
}
}
const sun = new Star("Sol", 0, 0, 0, 333000);
const earth = new Planet("Tierra", 149.6, 0, 0, 1);
const mars = new Planet("Marte", 227.9, 0, 0, 0.11);
const moon = new Satellite("Luna", 150, 0, 0, 0.012);
tryOrbit(earth, sun);
tryOrbit(mars, earth);
tryOrbit(moon, earth);
console.log(`Alrededor de Sol: ${sun.getOrbiters().length}`);
console.log(`Alrededor de Tierra: ${earth.getOrbiters().length}`);
Respuesta

La idea

Una nave que vuela

Las naves no orbitan. Vuelan de un objeto a otro. Eso es un contrato distinto:

interface Fly {
void flyTo(SpaceObject destination) throws NotValidSpaceObjectException;
}

SpaceShip extiende SpaceObject y tiene un método flyTo. No puede volar a una estrella. Vuela a cualquier otra cosa y toma las coordenadas del destino:

@Override
public void flyTo(SpaceObject destination) throws NotValidSpaceObjectException {
if (destination instanceof Star) {
throw new NotValidSpaceObjectException(getName() + " no puede volar a " + destination.getName() + ": la estrella la quemaría");
}
moveTo(destination.getCoordinateX(), destination.getCoordinateY(), destination.getCoordinateZ());
System.out.println(getName() + " llegó a " + destination.getName());
}
SpaceShip ship = new SpaceShip("Errante", 149.6, 0, 0, 0);
Planet mars = new Planet("Marte", 227.9, 0, 0, 0.11);
Star sun = new Star("Sol", 0, 0, 0, 333000);
try {
ship.flyTo(mars);
ship.displayInfo();
ship.flyTo(sun);
ship.displayInfo();
} catch (NotValidSpaceObjectException e) {
System.out.println("Rechazado: " + e.getMessage());
}
Salida
Errante llegó a Marte
Nave Errante: (227.9, 0.0, 0.0), masa 0.00
Rechazado: Errante no puede volar a Sol: la estrella la quemaría

El segundo displayInfo() no se ejecuta: la excepción salta al catch.

Más precisamente, para curiosos
extends toma un solo padre. Un satélite explorador que también pueda volar es class Probe extends SpaceObject con los dos métodos, orbit y flyTo: para el duck typing eso basta.

Pruébalo

Encuentra el error

La Luna orbita alrededor del Sol, y no debería. ¿En qué línea del orbit del satélite está el error?

Elige la línea con el error.

Ejercicio

El espacio en código

Resuelve las tareas en tu editor, con las clases de la lección.

1. El sistema solar. Describe los ocho planetas con tres arrays: nombres, distancias al Sol (millones de km) y masas (masas terrestres). En un bucle, crea cada planeta con x = su distancia y haz que orbite alrededor del Sol. Después muestra todos los objetos que orbitan a su alrededor.

Planeta Distancia Masa
Mercurio 57,9 0,06
Venus 108,2 0,82
Tierra 149,6 1
Marte 227,9 0,11
Júpiter 778,5 317,8
Saturno 1432 95,2
Urano 2867 14,5
Neptuno 4515 17,1
Salida
Mercurio orbita alrededor de Sol
Venus orbita alrededor de Sol
Tierra orbita alrededor de Sol
Marte orbita alrededor de Sol
Júpiter orbita alrededor de Sol
Saturno orbita alrededor de Sol
Urano orbita alrededor de Sol
Neptuno orbita alrededor de Sol
Alrededor de Sol orbitan 8 planetas:
Planeta Mercurio: (57.9, 0.0, 0.0), masa 0.06
Planeta Venus: (108.2, 0.0, 0.0), masa 0.82
Planeta Tierra: (149.6, 0.0, 0.0), masa 1.00
Planeta Marte: (227.9, 0.0, 0.0), masa 0.11
Planeta Júpiter: (778.5, 0.0, 0.0), masa 317.80
Planeta Saturno: (1432.0, 0.0, 0.0), masa 95.20
Planeta Urano: (2867.0, 0.0, 0.0), masa 14.50
Planeta Neptuno: (4515.0, 0.0, 0.0), masa 17.10

2. Distancia. Escribe function distance(a, b) con el teorema de Pitágoras en tres dimensiones: la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las diferencias en x, y y z. La Tierra está en (149,6; 0; 0), Marte está en (0; 227,9; 0), la Luna está en (149,6; 0,4; 0) y el Sol está en el origen.

Salida
Tierra – Marte: 272.6 millones de km
Tierra – Luna: 0.4 millones de km
Sol – Marte: 227.9 millones de km

3. El árbol completo. Cambia displayInfo para que la estrella muestre también sus planetas y cada planeta muestre sus satélites, con una sangría de dos espacios por nivel. Pista: un parámetro para la sangría con un valor por defecto, indent = "", para que la llamada también funcione sin argumento. OrbitableSpaceObject sobrescribe el método y llama al del padre. La Tierra y Marte orbitan alrededor del Sol, la Luna orbita alrededor de la Tierra y Fobos orbita alrededor de Marte.

Salida
Tierra orbita alrededor de Sol
Marte orbita alrededor de Sol
Luna orbita alrededor de Tierra
Fobos orbita alrededor de Marte
Estrella Sol: (0.0, 0.0, 0.0), masa 333000.00
Planeta Tierra: (149.6, 0.0, 0.0), masa 1.00
Satélite Luna: (150.0, 0.0, 0.0), masa 0.01
Planeta Marte: (227.9, 0.0, 0.0), masa 0.11
Satélite Fobos: (227.9, 0.0, 0.0), masa 0.00

Más tareas

  • Añadida dos veces. Ahora mismo la Tierra se puede añadir dos veces a los objetos que orbitan alrededor del Sol. Haz que un segundo intento lance NotValidSpaceObjectError.
  • Una estrella llena. Añade 11 planetas a una estrella y captura la excepción en el undécimo.
  • Una sonda. Haz una Probe que orbite y también vuele (mira «Más precisamente, para curiosos» en la parte de las naves).

Test

Ponte a prueba

1. Comet extiende SpaceObject pero no escribe getKind. ¿Cuándo te enteras?
2. ¿Por qué getOrbiters() devuelve una copia de la lista y no la lista misma?
3. Un satélite intenta moon.orbit(sun). ¿Qué pasa?
4. JavaScript no tiene interface. ¿Qué permite que tryOrbit funcione tanto con Planet como con Satellite?

Creado por Ivo Gergov como parte de la campaña de Evo Tech por una educación accesible en programación ·