Estruturas de Dados + Algoritmos = Programas

Apresentação em tema: "Estruturas de Dados + Algoritmos = Programas"— Transcrição da apresentação:

1 Estruturas de Dados + Algoritmos = Programas
Programação em Pascal Estruturas de Dados + Algoritmos = Programas

2 Sumário Estruturas de Dados Strings Tipos definidos pelo utilizador
Tipos simples Tipos definidos por enumeração Tipos definidos por subdomínio Estruturas complexas Matrizes (Arrays) Fichas (Records) arquivos (Files)

3 Cadeias de caracteres Strings
Em pascal um tipo de dados serve para armazenar explicitamente sequências de caracteres – a string Pode ser dimensionada (com o número máximo de caracteres que pode conter) formato string[X] no caso de não ser dimensionada funciona como X=255 A função length obtém a verdadeira dimensão da string (em caracteres) Na prática uma string[X] é um array de caracteres String[X] é um array [1..X] of char É possível aceder a cada variável char que constitui a string individulmente

4 Cadeias de caracteres Strings - Exemplo
Program TestaString; Var S: string; S1: string[80]; Begin Writeln('Introduza a string a analisar'); S:= 'A string que foi lida foi: '; Readln(S1); Writeln(S, S1); Writeln('O comprimento da string ‘,S1,’ é :',length(S1)); End.

5 Tipos definidos pelo programador Definição e Sintaxe
Zona de definição de tipos Sintaxe: Type NomeTipo = definição_do_tipo; Tipo definido por enumeração NomeTipo = ( nome1, nome2, nome3) Apresenta todos os componentes possíveis para o tipo As suas componentes são identificadores, não valores Cria um tipo enumerado

6 Tipos definidos pelo programador Definição e Sintaxe
Tipo definido por gama de valores ou subdomínio Sintaxe: NomeTipo= ValorInicial ..ValorFinal As suas componente são valores enumeráveis Define que esse tipo possui todos os valores desde ValorInicial até ValorFinal Pode ser definida uma gama de valores sobre qualquer tipo enumerado Nota Não podem ser usados directamente instruções de entrada (read) ou saída (write) em tipos definidos por enumeração.

7 Tipos definidos pelo programador Exemplo de aplicação
... Type Testacoes=(primavera, verao, outono, inverno); Tmeses= 1..12; Var estacao: Testacoes; mes: Tmeses; mes := 3; estacao := primavera; case estacao of verao: writeln('bom tempo'); primavera, outono: writeln('tempo aceitável'); inverno: writeln('tempo mau'); end;

8 Arrays Matrizes e Vetores
Usam-se arrays para representar variáveis que são: Elementos do mesmo tipo Relacionados entre si Sobre os quais pretendemos fazer operações semelhantes Que pretendemos representar por um nome comum Os arrays podem ser: Unidimensionais (chamados de vetores) Multidimensionais (chamados de matrizes) Cada componente de um array é uma variável individual Possui um nome (derivado do nome do array) Possui um tipo (o do tipo base do array) Possui um valor (manipulado como qualquer variável)

9 Vetores Arrays unidimensionais
Sintaxe: Type tipo_array1 = array [ gama_de_valores1] of tipo_base1; {define o tipo tipo_array1 como um vetor de valores do tipo tipo_base1 } ... Var nome_array1: tipo_array1; {declaração de um tipo definido anteriormente, que é um array} nome_array2: array [gama_de_valores2] of tipo_base2; {declaração explícita} Exemplo: Type tipolista= array [1..3] of real; Var lista: tipolista;

10 Vetores Exemplos de aplicação
Cada elemento de um tipo estruturado pode ser usado exatamente nas mesmas situações em que qualquer outra variável do mesmo tipo pode ser usada ... Readln(Lista[2]); Lista[1]:= 2.0; Lista[3]:= Lista[2]*3+Lista[1]; Writeln(Lista[3]); O índice, que identifica a variável dentro do array, pode ser obtido por qualquer expressão: que devolva um valor do mesmo tipo que o usado na gama do array N:=2; Lista[3]:= Lista[N]+Lista[3-N]; Um array em Pascal tem um número fixo de elementos Não é possível acessar a elementos fora da gama que define o array For i:= 1 To 3 Do If Lista[i]>0 Then Writeln(i, Lista[i]:10:2);

11 Utilização de Vetores Exemplo de aplicação
Program média (input, output); {programa que lê um conjunto de valores e apresenta para cada um destes a distância deste valor à média} Const dimensao = 8; Type ArrayReal = array[1..dimensao] of real; Var X: ArrayReal; media, soma: real; i: integer; Begin Writeln('Escreva ',dimensao,' números reais'); Soma := 0; For i:= 1 to dimensao do begin Readln(X[i]); soma:= soma+X[i]; End; Media := soma/dimensao; Writeln('O valor da média é ', média); End.

12 Arrays multidimensionais Matrizes
O Pascal permite definir arrays com mais do que uma dimensão - matrizes Sintaxe: type tipo_array_mult1 = array [gama_valores1, gama_valores2,..., gama_valoresN] of tipo_base; No caso de apenas termos 2 dimensões podemos considerar o array como uma tabela tradicional Exemplo: Type TTab= array [1..4, 1..10] of integer; Var Tab: TTab; Tab[2,8] Linha 2 Tab Coluna 8

13 Arrays multimensionais Mais que duas dimensões - exemplo
Var VCubo: Array [1..7, 1..10, 'A'..'D'] of integer; VCubo Tabela 'C' Linha 5 VCubo[5,9,'C'] Coluna 9 Informática - OGE VCubo[7,3,'A'] Paulo Melo

14 Records Fichas ou Registos
Ocasionalmente é conveniente guardar informação relacionada entre si numa só estrutura, mesmo que sejam de tipos diferentes. Exemplo: informação acerca de um livro: Titulo Autor Nº de Páginas Ano de Edição Preço Livro Em Pascal: Type Tlivro = record Titulo: string[80]; Autor: string; No_paginas: integer; Ano_edicao: ; Preco: real; End;

15 Records Sintaxe e Exemplo de aplicação
Type ficha_util = record BI: integer; nome: string[80]; end; ... Var r1: ficha_util; r2: record campo1: tipo1; campoN: tipoN; Cada campo de uma variável de tipo record é acedido pelo seu nome: Writeln('Introduza o seu nome'); Readln(r2.nome); Writeln('Introduza o seu número de BI'); Readln(r2.BI); É possível usar outros tipos estruturados como blocos de construção (ex: array de records): ... Type grupo_utils= array[1..100] of ficha_util; Var g: grupo_utils; i: integer; for i:= 1 to 100 do begin Writeln('Utilizador: ', i); Writeln('Nome: ', g[i].nome); Writeln('Identidade:', g[i].nome); end; A estrutura assim construída pode ser tão complexa quanto se deseje

16 Arrays vs. Records Comparação dos tipos estruturados
São ambos mecanismos de estruturar informação, mas com funções diferentes; Num registo, os tipos dos dados podem ser diferentes Cada campo dentro de um record tem um tipo independente dos restantes campos Num registo, os nomes dos campos são identificadores Cada componente de um array é indexado por um valor de um tipo enumerado (X[1], Z[2,4], etc.) É possível usar ciclos para iterar (e fazer operações) sobre todos os elementos de um array Cada componente de um record é indexado por um nome (R.nome) Não é possível iterar sobre os campos de um record

17 Arquivos Informação persistente
Os dados (variáveis) de um programa em Pascal apenas existem enquanto o programa executa Uma variável perde o seu valor entre corridas sucessivas do programa Necessidade de um mecanismo de armazenagem de informação em memória secundária arquivos arquivos em Pascal Correspondem aos arquivos geridos pelo sistema operativo São associados a um determinado tipo escolhido pelo programador (arquivo de inteiros, reais, caracteres, etc.)

18 Arquivos Informação persistente
Sintaxe: Type fich_inteiros = file of integer; ... Var fi: fich_inteiros;

19 Arquivos em Pascal Características e Limitações
Em Pascal um arquivo Precisa de ser "aberto" antes de poder ser utilizado E "fechado" após ter sido usado Apenas pode ser usado para leitura OU escrita Não é possível ler de e escrever no mesmo arquivo É necessário fechar o arquivo e voltar a abri-lo para trocar de operações Apenas pode ser lido ou escrito sequencialmente não é possível alterar uma parte do meio de um arquivo É necessário usar um arquivo auxiliar... Porém, em Turbo Pascal algumas destas limitações podem ser levantadas... Em Turbo Pascal, para usar um arquivo é preciso associar a variável que o representa em Pascal ao nome do arquivo físico no sistema operativo Operação Assign Sintaxe: Assign(nome_var, nome_arquivo) Onde nome_var: file of qualquer_tipo nome_arquivo: string

20 Arquivos em Pascal Operações de Leitura ou Escrita
Abrir o arquivo para leitura Reset(f); Ler do arquivo um valor para a variável x Read(f,x); Fechar o arquivo Close(f) Escrita Abrir o arquivo para escrita Rewrite(f); Escrever no arquivo o valor da variável x Write(f,x); Fechar o arquivo Close(f)

21 Arquivos em Pascal Operações de Leitura ou Escrita
Apenas podem ser usadas as instruções que impliquem a mudança de linhas (ReadLn ou WriteLn) em arquivos de texto Tipos text ou file of char Nestes arquivos é possível verificar se estamos no fim da linha usando a função EOLN (end-of-line) Eoln(f) devolve o valor verdadeiro se o arquivo f estiver no fim de uma linha Em todo o tipo de arquivos é possível verificar se chegámos ao fim do arquivo com a função EOF (end-of-file) EOF(f) devolve o valor verdadeiro se o arquivo estiver no fim

22 Arquivos em Pascal Exemplo de Aplicação
Criar um programa para contar quantas linhas e caracteres existem num arquivo de texto (de nome teste.txt) e escrever esses resultados num arquivo de inteiros (de nome result.bin) Lê cada caracter e incrementa um contador de caracteres Usa as funções EOLN para determinar o fim da linha Quando está no fim da linha, incrementa o contador de linhas Usa a função EOF para saber quando chegou ao fim do arquivo a ser lido

23 Ponteiros em Pascal Até agora temos definido variáveis de forma estática, ou seja, reservamos o espaço na memória necessária para as variáveis que iremos utilizar no programa. Isto funciona bem quando sabemos o quanto de memória iremos utilizar, mas e quando não sabemos? Tome por Exemplo as definições dos ARRAY’s. Será que sempre temos certeza do tamanho de um ARRAY poderá ter por toda a vida de um programa?

24 Ponteiros em Pascal Será que o meu sistema de cadastro de clientes, o qual usa um ARRAY com posições é o suficiente? Será que nunca irá acontecer de se tentar cadastrar o cliente de número ? E o que acontece quando os clientes cadastrados nunca passarem de 100? As posições de memória restantes (9.900) não poderão ser utilizadas por outras variáveis, pois já estão reservadas. Pensando neste tipo de problema, foi desenvolvido um novo conceito para alocação de memória, onde poderemos reservar espaço da memória disponível (HEAP) a medida que for necessário, da mesma forma que poderemos liberar posições de memória quando não mais precisarmos delas.

25 Ponteiros em Pascal Exemplo: Alocar na memória para uma variável do tipo INTEGER e atribuir a esta posição de memória um valor qualquer PROGRAM ESTATICO; VAR Número : INTEGER; BEGIN Número := 10; END. No Exemplo acima ocorre as seguintes situações: a) Reservamos espaço na memória suficiente para armazenar dois (2) BYTE’s, ou seja, um INTEGER, e demos a esta posição de memória um Nome simbólico: “Número” b) Atribuímos a variável “Numero” o valor dez (10).

26 Ponteiros em Pascal A Sintaxe para atribuição de valores é a mesma utilizada em variáveis simples, a única diferença é que devemos colocar após o Nome da variável apontadora o símbolo “ ^ “ Exemplo: PROGRAM ATRIBUI; VAR Ap_Número : ^INTEGER; BEGIN NEW(Ap_Número); Ap_Número ^:= 10; DISPOSE (Ap_Número); END.

27 Ponteiros em Pascal No Exemplo anterior ocorre o seguinte:
a) Criamos uma variável que irá apontar para dois (2) BYTE’s (um INTEGER) na memória. b) Alocamos espaço suficiente para armazenar um valor do tipo INTEGER e fazemos com que a variável “Ap_Número” aponte para a posição de memória alocada. c) Colocamos na posição de memória apontada por “Ap_Número” o valor dez (10). d) Liberamos os dois (2) BYTE’s apontados por “Ap_Número”. A informação não mais poderá ser acessada.

28 Ponteiros em Pascal Sintaxe para definição:
<Nome da variável> : ^<tipo> Exemplo 1: Definir variáveis pointer para os tipos STRING, INTEGER, REAL, CHAR, BOOLEAN. PROGRAM DEFINE_POINTER; VAR Ap_STRING : ^STRING; Ap_INTEGER : ^INTEGER; Ap_REAL : ^REAL; Ap_BYTE : ^BYTE; Ap_CHAR : ^CHAR; Ap_BOOLEAN : ^BOOLEAN; BEGIN <comandos>; END.

29 Ponteiros em Pascal Caso seja necessário definir variáveis pointers para RECORD’s e ARRAY’s será preciso antes criar tipos de dados que representem estes mesmos RECORD’s e ARRAY’s. Exemplo 2: Definir uma variável pointer para um ARRAY[1..2] OF STRING. PROGRAM DEFINE_ARRAY_POINTER; TYPE Tvetor = ARRAY [1..2] OF STRING; VAR Ap_vetor : ^Tvetor; BEGIN <comandos>; END.

30 Ponteiros em Pascal Rotina : NEW() Função :
Aloca espaço na memória para uma informação, com o tamanho definido pelo tipo da variável pointer. Sintaxe : NEW(Variável Pointer) Exemplo: PROGRAM ALOCA; VAR Ap_WORD : ^WORD; BEGIN NEW(Ap_WORD); END.

31 Ponteiros em Pascal Rotina : DISPOSE() Função :
Libera espaço na memória, o número de BYTE’s liberados dependerá do tipo da variável pointer utilizada. Uma vez liberada memória, o valor lá armazenado estará perdido. Sintaxe : DIPOSE(Variável Pointer) Exemplo: PROGRAM LIBERA; VAR Ap_WORD : ^WORD; BEGIN NEW(Ap_WORD); DISPOSE (Ap_WORD); END.

32 Ponteiros em Pascal Exemplo de aplicação (código)
Exemplo de uso de ponteiros em C. Coloque em Pascal e explique as linhas: int main () { int i; int vetorTeste[3] = {4, 7, 1}; int *ptr = vetorTeste; printf("%p\n", vetorTeste); printf("%p\n", ptr); printf("%p\n", &ptr); for (i = 0; i < 3; i++) printf("O endereço do índice %d do vetor é %p\n", i, &ptr[i]); printf("O valor do índice %d do vetor é %d\n", I, ptr[i]); } return 0;

33 Ponteiros em Pascal Exemplo de aplicação (código)
Faça: Crie um vetor com 5 elementos, sendo que cada posição do vetor corresponderá a um pointer para um valor do tipo REAL. Faça a leitura de 5 valores e armazene-os na memória.