Laboratório 12 Pesquisa e Ordenação

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1 Instituto Politécnico de Setúbal Escola Superior de Tecnologia Departamento de Sistemas e Informática Laboratório 12 Pesquisa e Ordenação Disciplina de Introdução à Programação Ano Lectivo 2006/2007 DSI Escola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de Setúbal 1

2 Série 12 Pesquisa e Ordenação Objectivos da Série: Com esta série de problemas pretende-se que o aluno: 1. Domine os principais algoritmos de pesquisa e ordenação; 2. Compreenda as diferenças entre eles e em que situações se devem utilizar; 3. Conheça as vantagens da utilização de apontadores para funções. Exercício 1 Pesquisa Sequencial Considere a seguinte inicialização de um vector de inteiros: int elementos[] = 14, 26, 23, 17, 7, 3, 5, 13, 18, 16, 12, 11, 21, 30, 27, 9, 22, 1, 25, 19, 8, 28, 20, 4, 29, 10, 24, 2, 15, 6; Implemente o algoritmo de pesquisa Sequencial, com a assinatura int PesquisaSequencial(int v[], int nelem, int val), que retorna o índice onde se encontra o valor val, e caso não exista, devolve -1. Este algoritmo, como o nome indica, percorre o vector sequencialmente à procura do elemento pretendido. Teste o algoritmo, procurando no vector apresentado os valores: 14, 6, 27, 9, 7, 15 e 0. Exercício 2 Pesquisa Binária Num algoritmo de pesquisa Binário a pesquisa começa por seleccionar o elemento central da sequência e compara-o com o valor procurado. Se o elemento escolhido for menor, então exclui-se a primeira parte da sequência e analisa-se apenas a segunda metade. Caso contrário, procura-se apenas na primeira metade. Este processo repete-se até que o elemento procurado seja encontrado, ou até que a sequência obtida não tenha mais elementos para serem analisados. Em que condições pode este algoritmo ser aplicado? Implemente este algoritmo numa função int PesquisaBinaria(int v[], int nelem, int val), Testando-o com uma sequência de 30 elementos e procurando os valores: 14, 6, 27, 9, 7, 15 e 0. Exercício 3 Comparação de algoritmos de Pesquisa Modifique os dois algoritmos anteriores, para que eles contabilizem o número de testes que efectuam. Examine os resultados para cada um dos valores pesquisados. O que conclui em termos de complexidade algorítmica? Analise os piores casos. DSI Escola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de Setúbal 2

3 Exercício 4 Ordenação por Selecção Implemente o algoritmo Selection Sort para ordenar crescentemente a sequência do Com este algoritmo na primeira passagem o elemento menor da sequência fica colocado na primeira posição, na segunda passagem, o segundo menor elemento fica colocado na segunda posição e assim sucessivamente até que na última passagem o segundo maior valor fica colocado na penúltima posição. O elemento maior fica automaticamente na última posição. Utilize os seguintes subprogramas no decurso da sua implementação: /* Método que troca dois valores */ void Troca(int *a, int *b) int aux = *a; *a = *b; *b = aux; /* Funcao que devolve o índice do valor mínimo encontrado numa sequência a partir do índice indinicial. Necessária inclusão de biblioteca <limits.h> para INT_MAX. */ int indicevalorminimo(int v[], int nelem, int indinicial) int minimo = INT_MAX, indice; for(int i=indinicial; i<nelem; i++) if(v[i] < minimo) minimo = v[i]; indice = i; return indice; Exercício 5 Ordenação por Inserção Implemente o algoritmo Insertion Sort para ordenar crescentemente a sequência do Exercício 6 Ordenação por Troca Implemente o algoritmo Bubble Sort para ordenar crescentemente a sequência do Que alteração é necessária para que a ordenação obtida seja decrescente? Teste o algoritmo para este caso. DSI Escola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de Setúbal 3

4 Exercício 7 Comparação de algoritmos de ordenação Modifique os algoritmos anteriores de modo a que contabilizem o número de comparações entre elementos e as trocas efectuadas. Ordene a sequência do Exercício 1, mostrando no final as estatísticas de cada um dos algoritmos. O que pode concluir? Exercício 8 Ordenação de Estruturas Crie uma lista de contactos que deverá conter um índice de registo, o nome da pessoa, o número de telefone e o . Para tal, utilize a seguinte definição de estrutura: typedef struct unsigned int id_registo; char nome[255]; unsigned long telefone; char [255]; TCONTACTO; Poderá utilizar a seguinte inicialização, ou outra que entenda: TCONTACTO ListaContactos[] = 4, "Bruno Silva", , "bsilva@est.ips.pt", 2, "Rui Madeira", , "rmadeira@est.ips.pt", 5, "Fernando Bota", , "fbota@est.ips.pt", 3, "Antonio Corral", , "acorral@est.ips.pt", 1, "Luis Esteves", , "lesteves@est.ips.pt", 6, "Cedric Grueau", , "cgrueau@est.ips.pt"; (Nota: os números de telefone são fictícios ) Utilize o seguinte procedimento para imprimir a lista de contactos: void imprimecontactos(tcontacto v[], int tamanho) for(int i=0; i<tamanho; i++) printf("registo %d\n", v[i].id_registo); printf("\tnome:\t %s\n", v[i].nome); printf("\ttel.:\t %ld\n", v[i].telefone); printf("\t \t %s\n", v[i]. ); printf(" \n"); Crie subprogramas que sejam capazes de ordenar a lista, utilizando o algoritmo Bubble Sort, por Registo, Nome, Telefone e . Note que para o nome e terá de utilizar uma função que verifique se uma string é alfabeticamente maior (ou menor) que outra. Dica: Verifique strcmp( ) em <string.h>. DSI Escola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de Setúbal 4

5 Exercício 9 Ordenação Avançada de Estruturas O exercício anterior pode ser optimizado utilizando apontadores para funções, de modo a só haver um subprograma de ordenação. A ideia é termos várias funções que comparam diferentes campos da estrutura, mas que devolvem o mesmo tipo de dados e tenham os mesmos argumentos. Suponhamos que temos as seguintes funções que comparam os diferentes campos: a. int comparacontactosporid(tcontacto *c1, TCONTACTO *c2) b. int comparacontactospornome(tcontacto *c1, TCONTACTO *c2) c. int comparacontactosportelefone(tcontacto *c1, TCONTACTO *c2) d. int comparacontactospor (tcontacto *c1, TCONTACTO *c2) Estes subprogramas devolvem o valor 1 caso o contacto c1 seja maior (ou menor) que o contacto c2 e 0 caso contrário. No subprograma que implementa a ordenação pode ser declarado um apontador para estas funções, do seguinte modo: int (*pfuncao) (TCONTACTO *c1, TCONTACTO *c2); Consoante o tipo de ordenação necessária, é atribuída a função correspondente a pfuncao. Por exemplo, se for necessária a ordenação por Telefone: pfuncao = comparacontactosportelefone; Agora pode-se utilizar pfunc como se estivéssemos a invocar directamente comparacontactosportelefone: pfuncao(&listacontactos[0], &ListaContactos[1]) sendo devolvido o valor 0, pois o número de telefone do Bruno é menor que o do Rui. Deste modo os elementos da lista podem ser comparados de uma forma genérica. Implemente o mecanismo descrito criando um subprograma que ordene a lista de contactos e que tenha a seguinte assinatura: void ordenacontactos(tcontacto lista[], int tamanho, int campo) Em que o argumento campo pode assumir os seguintes valores, que ditarão a ordenação a ser efectuada: 1 Id do registo 2 Nome 3 Telefone 4 DSI Escola Superior de Tecnologia, Instituto Politécnico de Setúbal 5