1 Elementos Básicos da Linguagem C 19

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1 Conteúdo Prefácio Ao Leitor Objetios Público Alo e Requisitos Organização do Liro Partes Capítulos Apêndices Análise de Algoritmos Exemplos de Programação Exercícios Material Complementar Códigos-fonte Site Dedicado ao Liro Críticas, Sugestões e Comentários Agradecimentos Conteúdo Parte I: Reisão da Linguagem C i i i ii ii ii iii iii iii ix Elementos Básicos da Linguagem C A Linguagem C Padrão Identificadores, Tipos Primitios e Constantes Operadores Básicos Definições de Variáeis Operadores de Atribuição Conersões de Tipos Incremento e Decremento Comentários A Biblioteca Padrão de C Escrita de Dados na Tela Leitura de Dados ia Teclado I: Frágil Constantes Simbólicas Enumerações Instruções Estruturas de Controle Laços de Repetição Desios Condicionais Desios Incondicionais 40 ix

2 x Conteúdo Outros Operadores Operador Condicional Operador Vírgula O Operador sizeof e o Tipo size_t Programas Monoarquio Endereços e Ponteiros Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Funções e Programas Multiarquio Funções Leitura de Dados ia Teclado II: Robusta Duração de Variáeis Escopo Diretias de Preprocessamento Macros Compilação Condicional Inclusão de Arquios Programas Multiarquio Variáeis Globais Funções de Arquio e Globais Módulos Como Construir Programas Multiarquio Exemplos de Programação Um Módulo para Leitura de Dados Robusta Comparando Números Reais Série de Taylor para Cálculo de Seno Raiz Quadrada Usando o Método de Newton e Raphson Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Tipos de Dados Estruturados Arrays Aritmética de Ponteiros Relações entre Ponteiros e Arrays Uso de const Uso de Arrays com Funções Arrays Multidimensionais Strings e Caracteres Função main() com Parâmetros Tipos Definidos pelo Programador Estruturas e Uniões Operadores de Acesso e Definidores de Tipos Exemplos de Programação Módulo para Leitura Resiliente 125

3 Conteúdo xi Ordenação de Arrays pelo Método da Bolha Validando Datas Operações com Vetores Reais Coordenadas Retangulares e Polares Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Recursão e Retrocesso Funções Recursias Cadeias Recursias Pilha de Execução e Registros de Atiação Recursão de Cauda Retrocesso (Backtracking) O Problema das Oito Rainhas Outros Problemas Propícios ao Uso de Retrocesso Como Pensar Recursiamente Quando Usar (e Não Usar) Recursão Exemplos de Programação O (Cansatio) Problema das Torres de Hanói Fibonacci + Recursão = Ineficiência I Calculando o Comprimento de um String Recursiamente Remoendo Vogais de um String Recursiamente Exponenciação por Quadratura I Inertendo Entradas I Exibindo-se em Frente e Verso Resolendo Sudoku Exercícios de Reisão Exercícios de Programação 209 Parte II: Fundamentos Conceitos Básicos de Estruturas de Dados Definições Fundamentais Tipos Abstratos e Estruturas de Dados Algoritmos Abordagem de Refinamentos Sucessios Linguagem Algorítmica (Pseudolinguagem) Como Construir Algoritmos Paradigmas Algorítmicos Tipos de Dados Transparentes e TADs em C Exemplos de Programação Números Complexos como um Tipo de Dados Transparente Números Complexos como um TAD Exercícios de Reisão Exercícios de Programação 230

4 xii Conteúdo Análise de Algoritmos Complexidade de Algoritmos Análise Assintótica Notações Ó, Ômega e Teta (Grandes) Casos Melhor, Pior e Mediano Funções Comuns em Análise de Algoritmos Resultados Teóricos Importantes Regras Práticas para Análise Temporal de Algoritmos Aaliação Temporal de Instruções Simples Aaliação Temporal de Estruturas de Controle Aaliação Temporal de Chamadas de Funções Análise de Complexidade Espacial de Algoritmos Algoritmos Recursios e Relações de Recorrência Problemas Intratáeis e Insolúeis Exemplos de Programação Um Algoritmo com Estimatia O(1) Um Algoritmo com Estimatia O(n) Um Algoritmo com Estimatia O(n 2 ) Um Algoritmo com Estimatia O(log n) Um Algoritmo com Estimatia O(n log n) Quando Será o Fim do Mundo? Fibonacci + Recursão = Ineficiência II Exponenciação por Quadratura II Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Parte III: Estruturas de Dados Básicas Listas Indexadas Listas sem Ordenação Abstração Implementação de Listas sem Ordenação Usando Arrays Estáticos Busca Sequencial Listas Ordenadas Abstração Implementação de Listas Ordenadas Usando Arrays Estáticos Busca Binária Complexidade de Operações sobre Listas Indexadas Tratamento de Exceções Aplicações de Listas Representação de Polinômios Representação de Matrizes Esparsas Exemplos de Programação Gerenciando uma Lista de Compras com Sensibilidade 308

5 Conteúdo xiii Uma Lista Ordenada de Alunos Armazenada em Arquio Remoendo Duplicatas de uma Lista Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Pilhas e Filas Pilhas Conceito Implementação Complexidade Filas Lineares Conceito Implementação Complexidade Filas Circulares Transformando Recursão em Iteração Usando Pilha Exemplos de Programação Inertendo Entradas II Casamento de Parênteses, Colchetes e Chaes Testando Palíndromos Fazendo, Desfazendo e Refazendo Simulação de uma Fila de Banco Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Alocação Dinâmica de Memória Justificatias para Alocação Dinâmica de Memória Funções de Alocação Dinâmica de Memória Ponteiros Genéricos e o Tipo oid * A Partição de Memória Heap Testando Alocação Dinâmica de Memória Listas Indexadas como TADs Dinâmicos Listas sem Ordenação Implementadas Usando Arrays Dinâmicos Listas Ordenadas Implementadas Usando Arrays Dinâmicos Pilhas e Filas Implementadas Usando Arrays Dinâmicos TAD Pilha I TAD Fila I Análise de Implementações com Arrays Dinâmicos Exemplos de Programação Lendo Linhas (Praticamente) Ilimitadas A Urupema de Eratóstenes Concatenação Múltipla de Strings Conersão de Arquio Binário em Lista e Vice-ersa Exercícios de Reisão Exercícios de Programação

6 xi Conteúdo Listas Encadeadas Deficiências de Arrays Dinâmicos Listas Simplesmente Encadeadas sem Ordenação Abstração Implementação Listas Simplesmente Encadeadas com Ordenação Abstração Implementação Outros Tipos de Listas Encadeadas Listas Duplamente Encadeadas Lineares Listas Simplesmente Encadeadas Circulares Listas Duplamente Encadeadas Circulares Listas Encadeadas com Cabeça Pilhas e Filas Encadeadas TAD Pilha II TAD Fila II Complexidade de Operações sobre Listas Encadeadas Exemplos de Programação Inertendo uma Lista Simplesmente Encadeada Números Felizes Representação de Polinômios Usando Listas Encadeadas A História de Josephus Números Inteiros de Largura Ilimitada Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Estruturas de Dados e Algoritmos Genéricos Ponteiros para Funções Definições de Ponteiros para Funções Atribuição de Valores a um Ponteiro para Função Chamada de Função Mediante Ponteiro Retornando Ponteiros para Funções Ponteiros para Funções como Parâmetros de Funções Listas Generalizadas Conceitos Implementação Funções Recursias para Listas Generalizadas Estruturas de Dados Genéricas Pilhas Genéricas Implementação de Pilha Genérica Criação de Pilha Genérica Destruição de Pilha Genérica Verificação de Pilha Genérica Vazia Empilhamento em Pilha Genérica 520

7 Conteúdo x Desempilhamento em Pilha Genérica Elemento do Topo de Pilha Genérica Usando bsearch() e qsort() Aaliação de Expressões Aritméticas Aaliação de Expressões Sufixas Conersão de Forma Infixa para Forma Sufixa Exemplos de Programação Ordenação Generalizada de Listas Conersão de Expressões Infixas em Sufixas Aaliação de Expressões Sufixas Exercícios de Reisão Exercícios de Programação Árores Conceitos Fundamentais de Árores Árores Binárias Árores Binárias Degeneradas (ou Patológicas) Árores Estritamente Binárias Árores Binárias Perfeitas (ou Repletas) Árores Binárias Completas Caminhamentos em Árores Binárias Implementação de Árores Binárias Definição de Tipo Construção e Inserção de Nós Caminhamentos Profundidade Semelhança Clonagem Número de Nós Destruição Árores Binárias Baseadas em Caminhamentos Árores Binárias Costuradas Complexidade de Operações sobre Árores Binárias Conersões de Árores Ordinárias e Florestas em Árores Binárias Árores de Jogos e Método Minimax Exemplos de Programação Problema das Oito Moedas Jogo da Velha A Codificação de Huffman Exercícios de Reisão Exercícios de Programação 622 A Precedência e Associatiidade de Operadores da Linguagem C 631 B.1 B Elementos de Matemática 633 B.1 Somatórios 633

8 xi Conteúdo B.2 B.3 B.5 B.6 B.7 B.8 B.9 B.2 Polinômios 633 B.3 Logaritmos 634 B.4 MatrizesB B.5 Funções Piso e Teto 634 B.6 Análise Combinatória 635 B.7 Indução Finita 636 B.8 Relações de Recorrência 637 B.8.1 Conjectura e Indução Matemática 637 B.8.2 Relações de Recorrência Homogêneas 637 B.8.3 Relações de Recorrência Não Homogêneas 637 B.9 Análise Assintótica 637 C Respostas e Sugestões para os Exercícios de Reisão 639 Bibliografia 643 Conteúdo Resumido 649 Lista de Figuras 651 Lista de Tabelas 657