Computação e Programação

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1 Computação e Programação MEMec - LEAN 1º Semestre Aula Teórica 13 Instituto Superior Técnico, Dep. de Engenharia Mecânica - ACCAII Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 3 1

2 Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 4 Estruturas de dados Estruturas de dados são variáveis que agregam diversos valores, podendo estes ser do mesmo tipo, ou de tipos diferentes. Tipos de dados Iguais Diferentes Estruturas de dados Arrays (vectores ou matrizes) Cell arrays (tabelas de células) Structures (Estuturas) Uma possível aplicação das estruturas é a construção de bases de dados para armazenar informação. 5 2

3 Exemplo: base de dados de alunos Turma: AM21T 30 2 Nome: Joã Silmes 1 Nome: João Silva Nome: Número: João Silva Número: Número: Nota: Nota: 15 Nota: 15 Um professor pretende armazenar informação relativa aos alunos de uma turma numa base de dados. Esta base de dados é compostas por diversas fichas com a informação de cada aluno (records). Em MATLAB estas fichas são denominadas por structs. Cada ficha contém campos (fields) com a informação de cada aluno (nome, número e notas). 6 Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 7 3

4 Cell arrays (tabelas de células) 8 Cell arrays Definição de cell array: É uma estrutura de dados (array) que pode conter diferentes tipos de dados, em cada célula. Não é comum existir noutras linguagens de programação. É uma estrutura de dados muito versátil e de fácil acesso. 9 4

5 Cell arrays Um cell array é um array cujos elementos são células, com qualquer tipo de elementos. 10 Cell arrays Cada elemento do array (uma célula) aponta para (define) outra estrutura: 11 5

6 Criação de cell arrays via construtor O construtor de um cell array são as chavetas: cel1(1,1)={'exemplo'} Atribui à posição (1,1) do array cel1, uma célula cujo conteúdo é uma string. [logo, o array é do tipo cell] cel2{1,1}='exemplo' Atribui ao conteúdo da célula, na posição (1,1) do array cel2, uma string. [logo, o array é do tipo cell] 12 Criação de cell arrays >> cel_1(1,1)={'exemplo'} cel_1 = 'exemplo' >> cel_2{1,1}='exemplo' cel_2 = 'exemplo' >> whos Name Size Bytes Class Attributes cel_1 1x1 74 cell cel_2 1x1 74 cell 13 6

7 Criação de cell arrays por pré-alocação Pré-alocação de memória: >> a = cell(2,2) a = [] [] [] [] 14 Criação de cell arrays por indexação Indexação das células (cell indexing): >> a(1,1) = {[1 3-7; 2 0 6; 0 5 1]}; >> a(1,2) = { This is a text string. }; >> a(2,1) = {[3+4*i -5; -10*i 3-4*i]}; >> a(2,2) = {[]}; 15 7

8 Criação de cell arrays por indexação Indexação do conteúdo (content indexing): >> a{1,1} = [1 3-7; 2 0 6; 0 5 1]; >> a{1,2} = 'This is a text string.'; >> a{2,1} = [3+4*i -5; -10*i 3-4*i]; >> a{2,2} = []; 16 Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 17 8

9 Acesso a elementos do cell array >> a{1,1} ans = >> a{1,1}(1,2) ans = 3 18 Acesso a elementos do cell array >> a{1,:} ans = ans = This is a text string. 19 9

10 Acesso a elementos do cell array >> [a_11, a_12] = a{1,:} a_11 = a_12 = This is a text string. 20 Apresentação dos elementos >> celldisp(a) a{1,1} = a{2,1} = i i i a{1,2} = This is a text string. a{2,2} = [] 21 10

11 >> b=a; Eliminação de elementos Não é possível eliminar um elemento individual de um cell array (apenas se pode substituir por um vector vazio). Podem-se eliminar linhas ou colunas completas. >> b{1,1}=[] b = [] [1x22 char] [2x2 double] [] >> b(1,:)=[] b = [2x2 double] [] O elemento b{1,1} é substituído por um vector vazio A linha 1 é completamente removida 22 Extensão do cell array >> a{3,3}=5 a = [3x3 double] [1x22 char] [] [2x2 double] [] [] [] [] [5] A operação de extensão é ineficiente e deve ser evitada. Sempre que possível, deve-se fazer a pré-alocação

12 Extensão do cell array >> nomes = {'Maria', 'José', 'António', 'Mafalda'} nomes = 'Maria' 'José' 'António' 'Mafalda' A utilização dos cell arrays evita a necessidade de adicionar caracteres em branco no fim da cada string, o que acontecia com as funções char e strvcat! 24 Operadores para cell arrays Comando cellstr char iscell Descrição Cria um cell array de strings a partir de um array de chars. Coloca cada linha do array em células separadas. Cria um array de chars em que cada linha é composta pelas strings contidas no cell array. Coloca os caracteres em branco necessários. Retorna o valor lógico true se o array for do tipo cell array

13 Operadores para cell arrays Comando Descrição iscellstr Retorna o valor lógico true se o cell array for constituído apenas por strings. size length Dimensões do cell array. Dimensão máxima do cell array. 26 Conversão de cell arrays >> nomes_cell = {'Maria', 'José', 'António', 'Mafalda'}; >> nomes_char = char(nomes_cell) nomes_char = Maria José António Mafalda >> whos nomes_char Name Size Bytes Class Attributes nomes_char 4x7 56 char 27 13

14 Conversão de cell arrays >> cell_nomes = cellstr(nomes_char) cell_nomes = 'Maria' 'José' 'António' 'Mafalda' >> whos cell_nomes Name Size Bytes Class Attributes cell_nomes 4x1 286 cell 28 Conversão de cell arrays >> iscell(cell_nomes) ans = 1 >> iscell(nomes_char) ans = 0 >> iscellstr(cell_nomes) ans =

15 Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 30 Estruturas 31 15

16 Alunos Estruturas Definição de estrutura (Structures): Uma estrutura agrupa dados logicamente relacionados, denominados campos da estrutura. Uma vantagem das estruturas é que os campos possuem identificadores, o que torna mais claro que tipo de informação contêm. Contudo, as estrutura não são arrays, logo não é possível a indexação numérica directa. Podem, no entanto, ser organizadas em arrays de estruturas. É comum existirem noutras linguagens de programação. 32 Exemplo: base de dados de alunos Turma: AM21T 30 2 Nome: Joã Silmes 1 Nome: João Silva Nome: Número: João Silva Número: Número: Nota: Nota: 15 Nota: 15 Turma AM21T Número da ficha Nome Numero de Aluno Nota 1 João Silva Paulo Almeida Manuel Gomes

17 Criação de estruturas O construtor de uma estrutura é a função struct >> aluno = struct('nome',[], 'Numero',[],'Nota',[]) aluno = Nome: [] Numero: [] Nota: [] >> aluno = struct('nome','joão Silva','Numero',22331,'Nota',15) aluno = Nome: 'João Silva' Numero: Nota: 15 Construção da struct aluno com pré-alocação Construção da struct aluno com inicialização 34 Criação de estruturas Utilização do operador "." para construir a estrutura >> aluno.nome = 'João Silva'; >> aluno.numero = 22331; >> aluno.nota = 15; >> aluno aluno = Nome: 'João Silva' Numero: Nota: 15 O operador "." é menos eficiente que o construtor struct 35 17

18 Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 36 Adicionar campos à estrutura Utilização do operador "." >> aluno.erasmus = logical(0); >> aluno aluno = Nome: 'João Silva' Numero: Nota: 15 Erasmus:

19 Modificar/aceder a campos da estrutura Utilização do operador "." >> aluno.nota = 16; >> aluno aluno = Nome: 'João Silva' Numero: Nota: 16 Erasmus: 0 >> aluno.nome ans = João Silva 38 Apresentar os campos da estrutura Utilização das funções disp e fprintf >> disp(aluno) Nome: 'João Silva' Numero: Nota: 16 Erasmus: 0 >> fprintf('\n%s é aluno de Erasmus?: %d\n', aluno.nome,... aluno.erasmus) João Silva é aluno de Erasmus?: 0 >> 39 19

20 Remover campos de uma estrutura Utilização da função rmfield >> aluno = rmfield(aluno,'erasmus') aluno = Nome: 'João Silva' Numero: Nota: 16 Retorna uma nova estrutura com o campo removido, mas não altera a estrutura original. Para tal, é necessário fazer uma atribuição à mesma estrutura. 40 Operadores para estruturas Comando isstruct isfield fieldnames Descrição Retorna o valor lógico true se o argumento for uma variável do tipo estrutura. Retorna o valor lógico true se o 1º argumento (uma estrutura), possuir um campo com o mesmo identificador que o 2º argumento ( nome_campo ). Retorna um cell array contendo os nomes dos campos da estrutura (o argumento)

21 Alinhamento da AT 13 Estruturas de dados Cell arrays Manipulação de cell arrays Estruturas Manipulação de estruturas Quando usar? 42 Quando usar? Estruturas de dados quando se pretende agregar informação arrays cell arrays estruturas os dados são todos dum mesmo tipo, por exemplo valores numéricos, ou cadeias de caracteres (strings) de igual comprimento os dados relacionam-se logicamente, mas são de tipos diferentes, ou os dados são todos do tipo cadeia de caracteres (strings), mas com comprimentos diferentes pretende-se que a lista resultante seja iterada com um ciclo for os dados relacionam-se logicamente, mas são de tipos diferentes pretende-se que os campos de dados sejam identificados usando atributos com nomes específicos, e não por índices 43 21

22 Referências Capítulo 7 de Stormy Attaway (2009), Matlab: A Practical Introduction to Programming and Problem Solving, Elsevier. Getting started with MATLAB: matlab/getstart.pdf 44 22