Programação II. Strings (Cadeias de Caracteres) Bruno Feijó Dept. de Informática, PUC-Rio

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1 Programação II Strings (Cadeias de Caracteres) Bruno Feijó Dept. de Informática, PUC-Rio

2 Caracteres tipo char: tamanho de char = 1 byte = 8 bits = 256 valores distintos tabela de códigos: define correspondência entre caracteres e códigos numéricos exemplo: ASCII alguns alfabetos precisam de maior representatividade... alfabeto chinês tem mais de 256 caracteres!

3 Caracteres Código ASCII Códigos ASCII de alguns caracteres (sp representa espaço) (os 32 primeiros caracteres e o último são códigos de controle) rs us sp! " # $ % & ' 40 ( ) * +, -. / : ; 60 < = A B C D E 70 F G H I J K L M N O 80 P Q R S T U V W X Y 90 Z [ \ ] ^ _ ` a b c 100 d e f g h i j k l m 110 n o p q r S t u v w 120 x y z ~ del o código de 0 é e o número 0 representa o quê? Exemplo: R i o d e J a n e i r o

4 Caracteres códigos de controle Códigos ASCII de alguns caracteres de controle No. Código Nome: descrição White Spaces em C 0 nul null: nulo \0 7 bel bell: campainha \a 8 bs backspace: volta e apaga um caractere 9 ht tab: tabulação horizontal \t 10 nl newline ou line feed: muda de linha \n 13 cr carriage return: volta ao início da linha 127 del delete: apaga um caractere \b escape sequences são também chamados de white spaces porque eles não são exibidos na tela Em C, o código 10, na realidade, muda de linha e vai para o início. O código 13 apenas volta para o início. O seguinte trecho de programa: char n = 10; char c = 13; printf("abcdef%cghij%c,,\n",n,c); imprime: abcdef,,ij

5 Constante de Caractere Constante de caractere: É um caractere envolvido com aspas simples: a, 0,... exemplo: 'a' representa uma constante de caractere 'a' resulta no valor numérico associado ao caractere a char c = 'a'; printf("%d %c\n", c, c); printf imprime o conteúdo da variável c usando dois formatos: com o formato para inteiro, %d, imprime 97 com o formato de caractere, %c, imprime a (código 97 em ASCII)

6 Exercício Conversão de Caractere para Maiúscula int toupper(int c) converte c em letra maiúscula. Requer <ctype.h>. Implemente a sua versão int paramaiuscula(int c): int paramaiuscula(int c) if (c >= 'a' && c <= 'z') // verifica se e minuscula c = (c - 'a') + 'A'; // converte return c;

7 Vetor (array) de caracteres Exemplo de um vetor de 3 caracteres char a[3]; a[0] = 'p'; a[1] = 'u'; a[2] = 'c'; Os elementos do vetor estão em endereços contíguos de memória a p Podemos definir um ponteiro para um vetor char * p; p = &a[0]; u c ou ou char * p; p = a; endereços char a[3] = 'p','u','c'; a é o mesmo que &a[0], i.e. o endereço do 1o. elemento Note que *p, *(p+1) e *(p+2) são os valores p, u e c Note que são equivalentes: *(p+2) p[2] *(a+2) a[2] p++; está correto, mas a++; e a = p; não!! (pois nome de vetor não é variável). Array não é ponteiro!!! Defina void f(char * a) ao invés de void f(char a[]) p a p u c

8 String (Cadeia de Caracteres) Um string é um vetor de caracteres com um terminador o terminador é o caractere '\0' cujo valor numérico é 0 maneiras de definir um string: como array: char a[4] = 'p','u','c','\0'; ou char a[] = "puc"; usando ponteiro: Na memória: a p u como array: c \ char * a = "puc"; usando ponteiro: OBS: se você usar printf("abcdef\0gh\n"); a impressão ignora g, h e \n: abcdef Escrever funções que manipulam strings é basicamente passear com o ponteiro e interromper quando o terminador é encontrado. Veja o exemplo a seguir. a p u c \

9 Strings Exemplo de função strlen int strlen(char * s) // calcula comprimento de um string int n; for (n=0; *s!= '\0'; s++) n++; return n; ou, de uma forma ainda mais concisa: int strlen(char * s) int n = 0; while (*s++) n++; return n; O teste *s!= '\0' é uma expressão Booleana (que retorna 0 se falso e diferente de zero se verdadeiro). Portanto, lembrando que o valor numérico de \0 é zero, basta verificar o valor de *s, isto é: for (n=0; *s; s++) Se você acha isto estranho, o que você acha que acontece com: if (0) printf( ola ); Resposta: ola nunca será impresso. Troque 0 por 5, -5 ou 2-7 para imprimir o ola. // testa *s e depois incrementa s

10 Strings Exemplo de função stringcopy Função stringcopy(s,t) que copia t para s. A solução abaixo requer o cuidado de finalizar o s. void stringcopy(char * s, char *t) for(;*t;t++,s++) *s = *t; *s = '\0'; // finaliza s

11 Strings função stringcopy mais eficiente void stringcopy(char * s, char * t) // copia t para s versao 1 while ((*s = *t)!= '\0') s++; t++; ou void stringcopy(char * s, char * t) // copia t para s versao 2 Primeiro copia *t para *s, depois verifica while ((*s++ = *t++)!= '\0') se *s é diferente de \0 e, por fim, ; incrementa t e s ou void stringcopy(char * s, char * t) // copia t para s versao 3 while (*s++ = *t++) ; Note que nestas soluções, o terminador é sempre copiado.

12 Strings outras soluções para stringcopy void stringcopy(char * s, char * t) while (*t) *s++ = *t++; *s = '\0'; ou void stringcopy(char * s, char * t) do *s++ = *t; while(*t++);

13 Constante de String Constante de cadeia de caracteres: representada por seqüência de caracteres delimitada por aspas duplas comporta-se como uma expressão constante, cuja avaliação resulta no ponteiro para onde a cadeia de caracteres está armazenada

14 Constante de String... define um string literal (constante de string): char s1[] = "Rio de Janeiro"; s1 é um array (vetor) de char, inicializado com a cadeia Rio de Janeiro, seguida do caractere nulo s1 ocupa 15 bytes de memória é válido escrever s1[0]='x, alterando o conteúdo da cadeia para Xio de Janeiro, pois s1 é um vetor, permitindo alterar o valor de seus elementos char* s2 = "Rio de Janeiro"; s2 é um ponteiro para char, inicializado com o endereço da área de memória onde a constante Rio de Janeiro está armazenada s2 ocupa 4 bytes (espaço de um ponteiro) não é válido escrever s2[0]='x, pois não é possível alterar um valor constante. String literals são tipicamente armazenados em memória readonly. Assim, se um ponteiro é inicializado com o endereço de um string literal, qualquer tentativa de modificação dá erro de access violation. No primeiro caso, o string literal inicializa o array criando uma cópia do string literal no espaço alocado estaticamente para o array s1.

15 Strings e Manipulação de Memória int main(void) char a[] = "puc"; char * b = "puc"; char c[] = 'p','u','c','\0'; char * d; char m[4]; char * n = (char *)malloc(4*sizeof(char)); d = a; printf("a=%s b=%s c=%s d=%s\n", a,b,c,d); printf(" b[1]=%c *(b+1)=%c\n",b[1],*(b+1)); a[1] = 'a'; // o que daria: b[1] = 'a'; e *(b+1) = 'a';??? a=puc b=puc c=puc d=puc b[1]=u Tente entender cada passo strcpy(m,b); m[1] = 'a'; strcpy(n,b); n[1] = 'a'; c[1] = 'a'; d[1] = 'a'; a=pac m=pac n=pac c=pac printf("a=%s m=%s n=%s c=%s d=%s\n", a,m,n,c,d); return 0; *(b+1)=u // b[1] = 'a'; // ERRO! // *(b+1) = 'a'; // ERRO! d=pac Obs: a não é uma variável e não poderíamos fazer a++. Mas podemos fazer d++. Note que b é variável.

16 Exercício Converte String para Maiúsculas Usando toupper, escreva uma função strupper que converte um string para maiúsculas. Faça uma versão que destrói o string dado e outra que o preserva. #include <ctype.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> void strupper1(char * s) for (;*s;s++) *s= toupper(*s); char * strupper2(char * s) char * p, * r; p = (char *)malloc(strlen(s)+1); // +1 for '\0' r = p; // para guardar o p inicial if (p!=null) for (;*p=*s;s++,p++) // for (;*s;s++,p++), faca *p='\0' antes do return *p = toupper(*s); return r;

17 Exercício Duplica String Escreva uma função strdup que recebe um string e o guarda em uma área de memória segura obtida dinamicamente. Pode usar funções da biblioteca. #include <stdlib.h> #include <string.h> char * strdup(char * s) char * p; p = (char *)malloc(strlen(s)+1); // +1 para \0 if (p!= NULL) strcpy(p,s); return p;

18 Exercício Compara Strings Escreva uma função strcompara que recebe os strings s e t e retorna negativo, zero ou positivo se s é alfabeticamente menor que, igual a ou maior que t. Dica: a subtração de dois caracteres é uma maneira de compará-los. Versão de ponteiro: Versão de índice de array:

19 Exercício Concatena Strings Escreva uma função void strconcatena que concatena t no final de s, supondo que s é grande o suficiente. Versão de ponteiro: Versão de índice de array:

20 Biblioteca de Funções de Strings As funções de string requerem #include <string.h> Algumas das funções mais usadas estão listadas abaixo (onde s e t são char *, c é um int convertido para char, e n é int. char * strcpy(s,t) copia t para s e retorna s char * strncpy(s,t,n) copia n caracteres de t para s e retorna s char * strcat(s,t) concatena t para o final de s e retorna s char * strncat(s,t,n) concatena n caracteres de t para s e retorna s char * strcmp(s,t) compara s a t e retorna <0 se s<t, 0 se s==t, e >0 se s>t char * strncmp(s,t,n) compara n caracteres de s com t char * strchr(s,c) retorna ponteiro para a 1a. ocorrência de c em s (retorna NULL se não encontrar c) char * strrchr(s,c) retorna ponteiro para a última ocorrência de c em s char * strstr(s,t) retorna pointer para 1a. ocorrência do string t em s int strlen(s) retorna comprimento de s O tipo int usado acima (e.g. n e strlen) é, na realidade, o tipo size_t. Dependendo da implementação, size_t é unsigned int ou unsigned long. Para uma programação absolutamente segura, ou você faz um cast para unsigned long ou usa o tipo size_t provido pelo <stddef.h>.

21 Soluções Usando Índice de Array

22 Strings função strlen versão índice de array int strlen(char * s) // calcula comprimento de um string int n; for (n=0; s[n]; n++) ; return n; ou, de uma forma menos eficiente (mais uma variável e comparando com \0 ): int strlen(char * s) int i; int n = 0; /* contador */ for (i=0; s[i]!= '\0'; i++) n++; return n;

23 Strings função stringcopy versão índice array void stringcopy(char * s, char * t) // copia t para s int i; for (i=0; s[i] = t[i]; i++) ; Observe que, no for acima, t[i] é primeiro copiado para s[i] e depois s[i] é testado. Isto é equivalente a for (i=0; (s[i]=t[i])!= \0 ; i++). Uma versão menos eficiente seria: void stringcopy(char * s, char * t) int i; for (i=0; t[i]!= '\0'; i++) s[i] = t[i]; s[i] = '\0'; // fecha o string

24 Leitura de Caracteres

25 Leitura de Caracteres e Strings com scanf Especificadores de formato definem o comportamento do scanf scanf com o especificador de formato %c lê o valor de um único caractere fornecido via teclado para pular todos os caracteres brancos antes do caractere: um espaço em branco no formato, antes do especificador Cuidados com scanf char a,b;... scanf("%c",&a); carriage return (\n), assim como qualquer caractere branco (\n, \t,...) é caracter válido e será usado na próxima leitura. Uma solução é usar o fflush para limpar o stream de input (e.g. stdin): char a, b; scanf("%c",&a); scanf("%c",&b); // b ='\n' scanf(" %c",&a); char a, b; scanf("%c",&a); fflush(stdin); scanf("%c",&b); scanf é uma função pesada e mal comportada para caracteres e strings (porém bem comportada para números), o que exige atenção. Para caracteres, há programadores que recomendam getchar (mais leve e rápida). fflush em input stream tem efeito indefinido no ANSI C, ameaçando compatibilidade. Uma alternativa é evitar scanf e fflush para caracteres; neste caso opte por controlar tudo, e.g.: char a; Alternativa pior: scanf(" %c",&b); a = getchar(); while (getchar()!='\n );

26 Leitura de Caracteres e Strings com scanf cuidados com scanf e formato %c: não pula os caracteres brancos caractere branco = espaço (' '), tabulação ('\t') ou nova linha ('\n') se o usuário teclar um espaço antes da letra: o código do espaço será capturado a letra será capturada apenas na próxima chamada de scanf para pular todos os caracteres brancos antes do caractere: basta incluir um espaço em branco no formato, antes do especificador char a;... scanf(" %c", &a); //branco no formato pula brancos da entrada...

27 Leitura de Caracteres e Strings com scanf scanf com o especificador de formato %s lê uma cadeia de caracteres não brancos pula os eventuais caracteres brancos antes da cadeia exemplo: char cidade[81];... scanf("%s", cidade);... &cidade não é usado pois a cadeia é um vetor o código acima funciona apenas para capturar nomes simples se o usuário digitar Rio de Janeiro, apenas Rio será capturada, pois %s lê somente uma seqüência de caracteres não brancos

28 Leitura de Caracteres e Strings com scanf scanf com o especificador de formato %[...] %[...] lista entre os colchetes todos os caracteres aceitos na leitura %[^...] lista entre os colchetes todos os caracteres não aceitos na leitura exemplos: %[aeiou] lê seqüências de vogais leitura prossegue até encontrar um caractere que não seja uma vogal %[^aeiou] lê seqüências de caracteres que não são vogais leitura prossegue até encontrar um caractere que seja uma vogal

29 Exemplo: Leitura de Caracteres e Strings com scanf lê uma seqüência de caracteres até que seja encontrado o caractere de mudança de linha ('\n') captura linha fornecida pelo usuário até que ele tecle Enter inclusão do espaço no formato garante que eventuais caracteres brancos que precedam a cadeia de caracteres sejam descartados char cidade[81];... scanf(" %[^\n]", cidade);... também pode ser usado " %[^\n]s OBS: se, na leitura de um segundo string, você não usar o branco antes do %, isto fará com que o scanf capture os caracteres brancos deixados na leitura anterior e coloque um string inesperado na variável scanf(" %[^\n]",cidade1); scanf("%[^\n]",cidade2); use scanf(" %[^\n]",cidade1); scanf(" %[^\n]",cidade2); ou scanf("%[^\n]",cidade1); getchar(); scanf("%[^\n]",cidade2);