Estrutura de Dados. Introdução a Ponteiros. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 1

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1 Estrutura de Dados Introdução a Ponteiros Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 1

2 Sumário è Explicação da importância do planejamento de ensino; è Métodos e técnicas que iremos trabalhar durante o semestre; è Grupos de Trabalhos Seminário; è Atividade Ensino Aprendizagem AEA; è Monitoria; è Tópicos abordados na disciplina ao longo do semestre; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 2

3 Introdução è A automatização de tarefas é um aspecto marcante da sociedade moderna e na ciência da computação houve um processo de desenvolvimento simultâneo e interativo de máquinas (hardware) e dos elementos que gerenciam a execução automática (software) de uma tarefa. è Nesta grande evolução do mundo computacional, um fator de relevante importância é a forma de armazenar as informações, já que, informática é a ciência da informação. Então de nada adiantaria o grande desenvolvimento do hardware e do software, se a forma de armazenamento e tratamento da informação não acompanhasse esse desenvolvimento. Por isso a importância das estruturas de dados, que nada mais são, que formas otimizadas de armazenamento e tratamento das informações eletronicamente. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 3

4 Introdução è As estruturas de dados, na sua maioria dos casos, foram espelhadas em formas naturais de armazenamento do nosso dia a dia, ou seja, nada mais são que a transformação de uma forma de armazenamento já conhecida e utilizada no nosso mundo para o mundo computacional; è Cada tipo de estrutura de dados possuem vantagens e desvantagens e cada uma delas tem sua área de atuação (massa de dados); Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 4

5 Tipo Apontador (Ponteiro) è Um das características mais marcantes do pascal é permitir a criação e destruição de variáveis durante a execução do programa; è Essas variáveis criadas e destruídas durante a execução do programa são chamadas variáveis dinâmicas; è Essas variáveis criadas e destruídas durante a execução do programa são chamadas variáveis dinâmicas; è Uma variável dinâmica não é declarada na parte de declaração de variáveis porque esta ainda não existe antes do seu tempo de execução, ela não possui sequer um nome, ficando a cargo dos ponteiros desempenhar esta função de nome ; è Uma variável dinâmica é sempre referenciada indiretamente por um apontador, ou seja, para cada variável dinâmica criada deve existir um apontador, que literalmente aponta para ela, permitindo a sua manipulação. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 5

6 Ponteiro - Características Gerais è Os apontadores são declarados como as demais variáveis, seguindo a sintaxe da linguagem de programação utilizada; è Eles são variáveis que armazenam o endereço de memórias de outras variáveis, funcionando assim, como meio de referenciar uma variável dinâmica, permitindo o acesso a essa variável; è Outra característica dos apontadores é que na sua declaração deve ser indicada qual o tipo de variável este irá armazenar o endereço; è A principal função dos ponteiros é permitir a criação e a manipulação das variáveis dinâmicas, as quais irão compor as estruturas de dados dinâmicas. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 6

7 Ponteiro no Pascal è Declaração : a sintaxe de declaração de um tipo ponteiro é o seguinte. è type identificador = ^tipo; {onde o símbolo ^ indica que o identificador é um ponteiro}; è isso indica que teremos um ponteiro com o nome de identificador com a capacidade de armazenar o endereço de memória de uma variável desse tipo; è Como os ponteiros são utilizados para implementar as estruturas de dados dinâmicas, o mais comum é que seja criado um tipo do ponteiro desejado (type) e depois declaramos (var) as variáveis ponteiros deste tipo. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 7

8 Exemplo type Nome: string[35]; PontNome : ^Nome; var nome1,nome2,nome3 : PontNome; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 8

9 Contextualização è Inicialização : como os ponteiros armazenam endereços de memória, assim que eles são declarados o seu conteúdo é um valor desconhecido (como as demais variáveis), ou seja, näo podemos prever para qual área de memória este esta apontando, por isso, a linguagem pascal permite que um ponteiro seja inicializado, da seguinte forma : è identificador := nil; {nil é um valor constante e pode ser armazenado em uma variável do tipo apontador para indicar que a variável não contém endereço de memória de nenhuma variável dinâmica} Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 9

10 Contextualização è Criação de uma variável dinâmica: para criação de uma variável dinâmica é necessário que exista uma variável do tipo apontador para o tipo da variável que se deseja criar, e então utilizar-se o procedimento new, cuja sintaxe é a seguinte : è new(identificador); {onde, identificador deve ser uma variável do tipo ponteiro para o tipo de variável a ser criada}; è Obs: quando uma variável dinâmica é criada através do procedimento NEW, um espaço de memória do tamanho da variável criada é alocado na memória heap e este espaço ficará alocado até ser liberado. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 10

11 Contextualização è Destruição de uma variável dinâmica : para que o espaço de memória heap seja liberado é necessário que a variável dinâmica seja destruída, isso pode ser feito através do procedimento dispose, utilizando a seguinte sintaxe; è dispose(identificador); è Referencia a uma variável dinâmica : quando uma variável dinâmica é criada através de uma ponteiro, este pode ser utilizado para referenciá-la, permitindo a manipulação (leitura, atribuição, escrita, etc) desta variável como outra variável qualquer, para isso devemos utilizar o símbolo ^ após o nome da variável do tipo ponteiro: è identificador^ Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 11

12 Exemplo program ManipulacaoVariaveisDinamicas; type nome = string[30]; ponteiro = ^nome; var p1, p2 : ponteiro; begin new(p1); new(p2); readln(p1^); p2^ := 'José Maria'; p1^:= p1^ + ' ' + p2^; writeln(p1^); end. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 12

13 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p2 := new(pont); p1^ := 3.5; p2^ := -5.9; p1^ := p2^; p1 := p2; end. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 13

14 Exemplo program ponteiro; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 14

15 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 15

16 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; p1 p1 Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 16

17 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p1 10H Endereço de Memória 10H p1 Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 17

18 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p2 := new(pont); p1 p1 10H 20H Endereço de Memória 10H 20H Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 18

19 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p2 := new(pont); p1^ := 3.5; p1 p1 10H 20H Endereço de Memória H 20H Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 19

20 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p2 := new(pont); p1^ := 3.5; p2^ := -5.9; p1 p1 10H 20H Endereço de Memória H H Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 20

21 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p2 := new(pont); p1^ := 3.5; p2^ := -5.9; p1^ := p2^; p1 p1 10H 20H Endereço de Memória H H Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 21

22 Exemplo program ponteiro; type pont = ^real; var p1, p2 : pont; begin p1 := new(pont); p2 := new(pont); p1^ := 3.5; p2^ := -5.9; p1^ := p2^; p1 := p2; end. p1 p1 10H 20H Endereço de Memória H H Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 22

23 LISTAS SIMPLESMENTE ENCADEADAS Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 23

24 LISTAS Definição: seqüência de zero ou mais elementos a 1,a 2,...,a n sendo a i elementos de um mesmo tipo n o tamanho da lista linear Propriedade fundamental: os elementos têm relações de ordem na lista a i precede a i+1 (e a i sucede a i-1 ); a 1 é o primeiro elemento da lista a n é o último elemento da lista Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 24

25 Listas São estruturas flexíveis, que podem crescer ou diminuir durante a execução do programa, de acordo com a demanda Ex.: Gerência de memória, manipulação de símbolos, etc... São mais adequadas para aplicações nos quais não é possível prever a demanda por espaços Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 25

26 LISTAS COM IMPLEMENTAÇÃO ATRAVÉS DE PONTEIROS Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 26

27 Estrutura da Lista usando Ponteiros Cada elemento da lista é trabalhado como um nó; Utilização de dois nós cabeças, um apontando para o início da lista, e outro apontando para o final da lista, para facilitar as operações de Inserção e Busca Os nós (itens) da lista são registros com um ponteiro para guardar o endereço do seu sucessor Primeiro Último x 1 x 2... x n Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 27

28 Implementação da Lista Simplesmente Encadeada type Ponteiro TipoItem end; TipoNo = ^TipoNo; = record chave: TipoChave; {outros componentes desejadas...} = record Item: TipoItem; Prox: Ponteiro; end; TipoLista = record Primeiro: Ponteiro; Ultimo : Ponteiro; end; var L: TipoLista; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 28

29 Implementação: Inicia_Lista e Lista_Vazia procedure Inicia_Lista (var L: TipoLista); begin New (L.Primeiro); L.Último := L.Primeiro; L.Primeiro^.Prox := nil;{l.último^.prox := nil} end; function Lista_Vazia (var L: TipoLista): boolean; begin Lista_Vazia := L.Último = L.Primeiro; end; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 29

30 Procedimento de Inserção procedure Insere (var L:TipoLista; x:tipoitem); { A inserção é feita à direita do ponteiro Último } var pnovo: Ponteiro; begin new(pnovo); L.Último^.Prox := pnovo; L.Último := pnovo; L.Último^.item := x; {pnovo^.item := x} L.Último^.Prox := nil; {pnovo^.item := nil} end; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 30

31 Inserção em lista simplesmente encadeada Primeiro Último Último x 1 x 2 Último new(pnovo); L.Último^.Prox := pnovo; L.Último := pnovo; L.Último^.item := x; L.Último^.Prox := nil; pnovo x Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 31

32 Implementação: Retira_Lista procedure Retira_Lista(p: Ponteiro; var L: TipoLista; var Item: TipoItem; var flag: boolean); { o item a ser removido é o sucessor do apontado por p } var paux: Ponteiro; begin if Lista_Vazia(L) OR (p = nil) OR (p^.prox=nil) then begin writeln (`Erro: Lista Vazia ou Posição não existe`); flag := FALSE; end else begin flag := TRUE; paux:= p^.prox; Item :=paux^.item; p^.prox:= paux^.prox; if p^.prox = nil then L.Último := p; dispose(paux); end; end; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 32

33 Remoção em lista simplesmente encadeada Primeiro Último p Último x 1 x 2 x 3 paux p : ponteiro para o nó anterior ao que será removido paux:= p^.prox; Item:= paux^.item; p^.prox:= paux^.prox; if p^.prox = nil then L.Último := p; dispose(paux); x 2 Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 33

34 Implementação: Imprime_Lista procedure Imprime_Lista(var L: TipoLista); var Aux: Ponteiro; begin Aux:= L.Primeiro^.Prox; while (Aux <> nil) do end; begin writeln ( Chave:, Aux^.Item.Chave); Aux := Aux^.Prox; end; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 34

35 Exemplo Seja uma lista de alunos da disciplina X Registro para cada aluno: Chave Nota :1..999; {número de inscrição/matrícula} :0..10; {média final} Curso :1..20; {código do curso} Problema: a partir da lista de alunos, gerar a lista dos alunos aprovados e reprovados na disciplina Aprovado: Nota >= 7.0 Reprovado: caso contrário Imprimir a lista dos aprovados e dos reprovados Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 35

36 Solução Program TestaListaAlunos; Uses crt, ALUNOS; var Aprovado, Reprovado : TipoLista; x: TipoItem; ok, fim: boolean; tecla: char; p, paux : TipoLista; begin clrscr; writeln('####programa com Listas de Alunos####'); writeln; Inicia_Lista(Aprovado); Inicia_Lista(Reprovado); fim:=false; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 36

37 Solução (cont) while NOT (fim) do begin { Entrada de dados } writeln ('Entre com o numero de matricula ou -1 para sair'); readln(x.chave); if (x.chave > 0) then begin writeln ('Entre com a media'); readln(x.nota); writeln ('Entre com o codigo do curso'); readln(x.curso); if (x.nota>=7) then begin Insere_Lista(x,Aprovado,ok); if ok then writeln('inserçao em Aprovado ok'); end else begin Insere_Lista(x,Reprovado,ok); if ok then writeln('inserçao em Reprovado ok'); end end else fim:=true; end; Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 37

38 Solução (cont) writeln; writeln; writeln('####lista dos Aprovados####') Imprime_Lista(Aprovado); writeln; writeln; writeln('####lista dos Reprovados####') Imprime_Lista(Reprovado); tecla:= readkey; clrscr; end. Prof. Gerson Borges Estrutura de Dados I 38