Linguagem de Programação II Parte V

Apresentação em tema: "Linguagem de Programação II Parte V"— Transcrição da apresentação:

1 Linguagem de Programação II Parte V
Professora: Flávia Balbino da Costa

2 Conteúdo Programático:
Revisão (estruturas de decisão e repetição, procedimentos e funções ) Trabalhando com a Linguagem C Estrutura de dados homogêneas I - vetores Estrutura de dados homogêneas II - matrizes Estrutura de dados heterogêneas - registros Recursividade Ponteiros, alocação dinâmica, listas

3 Tipos Estruturados Até o momento trabalhamos os nossos exemplos com variáveis de tipos básicos (exceto o caso de strings). O grande problema de uma variável de tipo básico que ela só pode armazenar um valor em um certo instante, ou seja, caso ela já armazene um certo valor, se atribuímos a ela um novo valor, o primeiro é perdido!

4 Tipos Estruturados No entanto, é muito comum, em programas um pouco mais elaborados, haver a necessidade de armazenar uma grande quantidade de valores. Como fazer isso? Criar uma variável para armazenar cada valor? Isso seria simplesmente loucura se imaginarmos uma quantidade de 200 valores, por exemplo.

5 Tipos Estruturados Para solucionar tal tipo de problema, as linguagens atuais permitem a criação basicamente de dois tipos estruturados: os vetores e os registros. Vejamos as características de cada um deles nas seções seguintes.

6 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Os vetores são chamados de tipos estruturados homogêneos porque estes têm como objetivo fazer com que uma variável do tipo vetor possa armazenar ao mesmo tempo diversos valores, porém, todos do mesmo tipo. Neste caso, além do tipo, precisaremos determinar a quantidade de valores que tal variável poderá armazenar.

7 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Em C, normalmente declaramos diretamente a variável como um vetor do seguinte modo: tipo IDENTIFICADOR[TAMANHO]; Se lembrarmos da declaração de strings, veremos que tal sintaxe é totalmente familiar (afinal, como já foi definido anteriormente, string é, na verdade, um vetor de caracteres).

8 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Devemos lembrar que TAMANHO deve ser um valor inteiro ou uma constante igual a um valor inteiro. NUNCA poderá ser uma variável!

9 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Algumas características de vetores e da linguagem são bastante importantes e serão agora aqui listadas: Ao se declarar um vetor de um certo tamanho T, em termos de gasto de memória, é o mesmo que se declarar T variáveis. Portanto, cada valor que se deseja armazenar em um vetor deve ser feito em posições distintas, ou seja, se armazenarmos um valor em uma posição que já estava sendo utilizada por outro valor, este é perdido;

10 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
O tamanho definido ao se declarar um vetor determina a quantidade máxima de valores que poderão ser armazenados no vetor ao mesmo tempo. Portanto, não é obrigatório utilizar todas as posições do vetor, mas não podemos utilizar além do seu tamanho;

11 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
As posições de um vetor, em C, são sempre identificadas por valores inteiros ou valores contidos em variáveis inteiras e começam a partir do valor 0, ou seja, em um vetor de 80 posições, por exemplo, os índices das posições vão de 0 até 79, inclusive. No caso de se utilizar uma variável para determinar uma posição do vetor, é de total responsabilidade do programador garantir que o valor desta esteja entre os limites permitidos;

12 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Exceto para o caso de strings (que é sempre um caso a parte), caso se queira utilizar os comandos da linguagem para trabalhar com vetor, isso não poderá ser feito com o vetor de uma vez só, mas sim, um elemento de cada vez. Para isso, geralmente utilizamos a ação que desejamos fazer dentro de um comando de repetição;

13 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Em C, há uma relação entre vetor e endereçamento: ao se referenciar ao vetor como um todo (sem indicar posição) é o mesmo que se referenciar ao endereço de memória onde os valores estão sendo armazenados, ou ainda, o endereço da primeira posição do vetor (posição de índice igual a zero).

14 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Para se ter acesso a uma posição de qualquer vetor, devemos indicá-la entre colchetes, após a variável vetor, como é visto no modelo a seguir: variável[posição]

15 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Devemos nos lembrar que a partir do momento que manipulamos uma posição do vetor é como se estivéssemos manipulando uma variável do tipo do vetor. Por exemplo, se temos um vetor de inteiros e desejarmos trabalhar com a segunda posição (índice igual a 1), podemos fazer qualquer ação que normalmente faríamos como se estivéssemos trabalhando com uma variável inteira.

16 Estrutura de dados homogêneas I VETORES
Por exemplo, se quisermos ler um valor pelo teclado para armazenar em tal posição, devemos utilizar o comando scanf, com o código de formatação %d, não esquecendo do símbolo de & antes da variável vetor, seguida da indicação da posição.

17 Exemplo: Faça um programa em C que leia as notas da primeira prova e as notas da segunda prova de cada aluno de uma turma de 80 alunos. Após a leitura, informe para cada aluno sua média e se este está aprovado, reprovado ou em prova final.

18 Solução:

19 Solução:

20 Algoritmos Básicos para Manipulação de Vetores
Quando trabalhamos com vetor, em diversos casos, para alcançarmos o objetivo do programa, possivelmente teremos que realizar algum tipo de ação como fazer a procura (busca) de algum valor no vetor ou ordenar o vetor . Veremos alguns tipos destes algoritmos a seguir.

21 Busca em um Vetor Realizamos uma busca no vetor quando desejamos saber a informação sobre algum valor específico no vetor. Temos duas situações de busca: Busca por valor – Quando estamos procurando saber se um valor especificado é igual (ou alguma outra relação) ao valor de alguma posição do vetor. Busca da frequência - Quando estamos procurando saber quantas posições do vetor tem o valor igual (ou alguma outra relação) ao valor especificado.

22 Busca por valor Existem duas formas básicas de se fazer uma busca por um certo no valor, conhecidas como busca seqüencial e busca binária.

23 Busca por valor - sequencial
A procura pelo valor é geralmente feita a partir da primeira posição (índice igual a 0) e percorre o vetor através de posições consecutivas até que se encontre a situação desejada. Neste caso, não há nenhuma restrição sobre a disposição dos valores no vetor.

24 Exemplo de busca por valor - sequencial
int Vet[N], chave, pos, i; ... /* Suponha que o vetor Vet já esteja devidamente preenchido e o valor que se deseja procurar esteja armazenado na variável chave */ pos = -1; for (i=0; i<N; i++) { if (Vet[i]==chave) { pos = i; i = N; /* para terminar a repetição */ }

25 Busca por valor - binária
Neste tipo de busca o vetor deverá estar previamente ordenado. Este tipo de busca é similar à feita quando desejamos procurar uma palavra no dicionário. A idéia é simples, verifica se o valor armazenado na posição do meio é igual ao valor procurado.

26 Busca por valor - binária
Caso não seja, se o valor procurado é menor que o valor da posição do meio, a procura passará ser realizada no (“sub”)vetor cujas posições têm índices menores que o índice da posição do meio. Caso contrário, a procura passará a ser realizada no (“sub”)vetor cujas posições possuem índices maiores que o índice da posição do meio. Assim é feito até se encontrar o valor ou chegar à conclusão que tal valor não está armazenado no vetor.

27 Busca por valor - binária
A busca binária é considerada, de modo geral, mais eficiente do que a busca seqüencial, apesar do código um pouco mais elaborado. Devemos lembrar, no entanto, que ao se afirmar que um algoritmo é mais eficiente que outro é porque, na média e não em todos os casos, este chega ao resultado mais rapidamente que o outro.

28 Busca por valor - binária
Outra importante observação é que, normalmente, nos algoritmos de busca se deseja não só saber se o valor existe ou não, mas também, se existir, em que posição do vetor este se encontra.

29 Busca por valor - binária
Por isso, em C, normalmente utilizamos como resultado da busca um valor inteiro que armazenará o índice da posição do vetor em que foi encontrado o valor desejado, ou simplesmente, o valor -1, quando tal valor não existir no vetor, já que não existe posição de índice negativo em C.

30 Exemplo de busca por valor - binária
int Vet[N], chave, pos, inicio, meio, fim; ... /* Suponha que o vetor Vet já esteja devidamente preenchido e o valor que se deseja procurar esteja armazenado na variável chave */ pos = -1; inicio = 0; fim = N-1; while (inicio <= fim) { meio = (inicio + fim)/2; if (Vet[meio]==chave) { pos = meio; inicio = fim + 1; /* para terminar a repetição */ } /*continua na próxima página…*/

31 Exemplo de busca por valor - binária
else { if (Vet[meio]<chave) { inicio = meio + 1; } fim = meio – 1;

32 Busca da frequência Neste caso, a busca é similar à busca por valor seqüencial, porém, necessariamente percorrendo o vetor todo. Como o desejo é saber quantas vezes um valor aparece no vetor, o resultado deste tipo de busca será um valor inteiro. Vejamos a seguir a implementação deste tipo de busca para se saber quantas vezes um valor aparece em um vetor de inteiros de tamanho N.

33 Exemplo de busca da frequência
int Vet[N], chave, qtd, i; ... /* Suponha que o vetor Vet já esteja devidamente preenchido e o valor que se deseja procurar esteja armazenado na variável chave */ qtd = 0; for (i=0; i<N; i++) { if (Vet[i]==chave) { qtd++; }

34 Ordenação de um Vetor Existem diversos algoritmos de ordenação, que variam desde a eficiência até a complexidade. Devemos lembrar que, ao se realizar uma ordenação, temos que definir se os dados deverão ficar organizados crescentemente (do menor para o maior) ou decrescentemente (do maior para o menor).

35 Ordenação de um Vetor Um dos algoritmos de ordenação mais simples de se implementar é o algoritmo da bolha (Bubble Sort). Por outro lado, os algoritmos conhecidos como Merge Sort e Quick Sort são conhecidos como sendo os mais complexos de implementar, no entanto, são considerados os mais eficientes.

36 Ordenação de um Vetor Como observação, o Quick Sort já vem implementado em C através de uma função chamada qsort e que faz parte da biblioteca stdlib.h. A utilização desta função não será explicada aqui, mas vale a pena dar uma olhada sobre ela em alguma outra referência.

37 Exemplo de ordenação - Algoritmo da Bolha
int i, j; float Vet[N], aux; ... /* Suponha que o vetor Vet já esteja devidamente preenchido*/ for (i=0; i<N-1; i++) { for (j=i+1; j<N; j++) { if (Vet[i]>Vet[j]) { aux = Vet[i]; Vet[i] = Vet[j]; Vet[j] = aux; }

38 Exercícios: Faça um programa em C que leia as notas da primeira prova e as notas da segunda prova de cada aluno de uma turma de 80 alunos. Após a leitura, informe para cada aluno sua média, quais foram as três maiores médias da turma e quantos alunos foram aprovados. Faça um programa que leia e imprima o resultado da soma entre dois vetores inteiros de 50 posições.

39 Exercícios: Faça um programa que leia uma seqüência de 10 números e informe o total de ocorrências do último número lido. Exemplo: supondo a seguinte seqüência de números O resultado será: O número 4 apareceu 3 vezes

40 Exercícios: Faça um programa que leia um vetor 10 de números inteiros. O programa deve inverter a ordem dos elementos do vetor, de modo que o primeiro elemento passe a ser o último, o segundo passe a ser o penúltimo e assim por diante.

41 Exercícios: Faça um programa que leia um vetor ordenado de 10 números inteiros e uma chave, informe a posição da chave no vetor ou uma mensagem de erro se o número não for encontrado. Exemplo: supondo a seguinte seqüência: se a chave for 446, o resultado será: Chave na posição 6. se a chave for 413, o resultado será: Chave não encontrada.

42 Exercícios: Faça um programa que leia um vetor de 20 inteiros (ordenados de forma crescente) e informe os valores maiores que a média de seus elementos. Faça um programa que leia dois vetores de 10 inteiros e imprima os elementos comuns aos dois vetores.

43 Exercícios: Faca um programa capaz de corrigir provas de múltipla escolha. Cada prova terá 10 questões, valendo 1 ponto cada uma. O programa deve inicialmente ler o gabarito da prova. Ele será constituído de um conjunto de dez caracteres representando a resposta para cada uma das questões. Cada questão pode ter uma das seguintes respostas: 'a', 'b', 'c', 'd' ou 'e‘.

44 Exercícios: Continuação - Após a leitura do gabarito, o programa devera ler as respostas dos alunos. Para cada aluno deverá ser lido o seu numero de matricula e suas respostas. O programa devera calcular a nota do aluno e imprimi-la de acordo com o gabarito. A leitura termina com um código de matricula negativo. Ao final, o programa devera imprimir a percentagem de aprovação, sabendo-se que a nota mínima é 6.