Estrutura de Dados (DPADF 0056)

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1 Estrutura de Dados (DPADF 0056) Aula 1 Motivação e Revisão Universidade Federal de Santa Maria Colégio Agrícola de Frederico Westphalen Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para Internet Prof. Bruno B. Boniati

2 Objetivos Analisar e projetar tipos de dados abstratos, estruturas de dados e suas aplicações: listas lineares, pilhas, filas, árvores. Compreender métodos e técnicas de classificação de dados.

3 Programa Unidade 1 Estrutura de Dados Tipos primitivos, vetores, matrizes; Tipos abstratos de dados (TADs); Estruturas estáticas x estruturas dinâmicas; Estruturas básicas Pilhas Filas; Filas circulares; Listas ligadas e duplamente ligadas;

4 Programa (cont.) Unidade 2 Classificação de Dados Listas Ordenadas Métodos de Classificação de Dados Selection Sort; Insertion Sort; Bubble Sort; Merge Sort; Quick Sort; Shell Sort;

5 Material de Aula Livro Texto: CELES, W.; CERQUEIRA, R.; RANGEL, J. L. Introdução a Estruturas de Dados. 1ª. Ed. Rio de Janeiro: Campus, Página da Disciplina: Recomenda-se a utilização de um caderno e um pen-drive

6 Avaliação (individual) Avaliação 1 (50% do semestre) Sistematização 1 (Peso 3) Trabalho 1 (Peso 2) Avaliação 2 (50% do semestre) Sistematização 2 (Peso 3) Trabalho 2 (Peso 2) Pontuação extra de até 10% da nota (pela resolução e entrega de exercícios desafio).

7 Estrutura de Dados (DPADF 0056) Aula 1 Motivação e Revisão Universidade Federal de Santa Maria Colégio Agrícola de Frederico Westphalen Curso Superior de Tecnologia em Sistemas para a Internet Prof. Bruno B. Boniati

8 Estrutura de Dados A disciplina de Estrutura de Dados estuda as possíveis alternativas que um programador pode ter na hora de escolher a estrutura de dados adequada para determinada necessidade, considerando um melhor gerenciamento de memória e o acesso mais rápido à informação; Trata do armazenamento e manipulação de dados em memória principal.

9 O que é?

10 Algoritmos Sequência de instruções organizadas e sistematizadas utilizadas para resolver um problema; Um algoritmo não representa, necessariamente, um programa de computador, e sim os passos necessários para realizar uma tarefa.

11 Proj. de Algoritmo x Proj. de Software Etapas: Definição do problema; Análise de requisitos; Método de desenvolvimento; Projeto do algoritmo; Validação; Otimização; Implementação;

12 Proj. de Algoritmo x Proj. de Software Programa 1 Método 1 Algoritmo 1 Programa 2 Problema Método 2 Método 3 Algoritmo 2 Algoritmo 3 Programa 3 Projeto do Algoritmo Projeto do Software

13 Programa de Computador Programa = Algoritmo + Estruturas de Dados (Nicholas Wirth Criador da Linguagem Pascal) Implementação concreta de algoritmos abstratos em uma determinada linguagem de programação com a utilização de estruturas de dados compatíveis ao problema.

14 Qual é a diferença?

15 Eficácia x Eficiência Eficaz Consegue resolver um problema, consegue atingir os objetivos propostos, produz resultados corretos; Eficiente Além de alcançar um objetivo, consegue fazê-lo da melhor forma possível (gastando o menor número de recursos, no menor tempo, etc.) Sandro alcançou a margem de vendas proposta para o mês. Marta também, porém gastou 20% a menos de gasolina. Ambos foram eficazes pois atingiram a quota, mas Marta foi mais eficiente.

16 Estuda o armazenamento e a manipulação de dados na memória principal

17 Estruturas de Dados Uma estrutura de dados retrata as relações lógicas existente entre os dados; Forma de organização dada às informações de forma a permitir o acesso a elas por um algoritmo durante as operações de manipulação que ocorrem na resolução de um problema.

18 Estruturas de Dados (cont.) O estudo de estrutura de dados é necessariamente orientado para uma aplicação, ou seja é um estudo bastante prático; Programadores precisam de conhecimento profundo de técnicas de programação; Usuários precisam reconhecer requisitos dos softwares nas áreas onde atuam e um conhecimento adequado de programação lhes permite tirar proveito do acesso configurável que as aplicações oferecem.

19 Estruturas de Dados (cont.) Ao escolher uma estrutura de dados devemos considerar alguns elementos importantes: De que forma essa estrutura de dados será utilizada? Que métodos de manipulação essas estruturas nos oferecem? Que tipo de alocação de memória ela utiliza?

20 Tipos de Dados x Estruturas de Dados Tipo de dado = conjunto de valores (domínio) que uma variável pode assumir e conjunto de operações que podem ser aplicadas sobre ele. Tipos de dados básicos (tipos primitivos) Inteiro, caractere, decimal, booleano, etc. Não é possível decompor um tipo primitivo em partes menores (eles são indivisíveis); Tipos de dados estruturados Vetores, matrizes, registros... Uma variável que pode agregar mais de um valor; Agregados de valores de tipos primitivos.

21 Tipos de Dados x Estruturas de Dados Tipos Abstratos de Dados Especificam conceitualmente os dados (sua organização física e lógica); Definem operações para manipulação da estrutura; Geralmente não são fornecidos diretamente pela linguagem de programação; Exemplos: Ponto, Data, Fila, Lista, Árvore, etc.

22 Compilação, Variáveis, Constantes, Subrotinas...

23 Hello World #include <stdio.h> int main(int argc, char **argv[]) { printf( Hello World!!"); } return 0;

24 Linguagem de Programação C

25 Etapas da compilação Pré-processamento: pequenas alterações no código (substituição de símbolos, inclusão de arquivos externos, dependências de plataforma, etc.); Verificação sintática: procura por eventuais erros nos códigos (parêntesis não fechados, falta de ponto-e-vírgula no final da instrução, etc.); Compilação: transforma o código pré-processado em um programa-objeto, que está em linguagem de máquina porém não pronto para ser executado; Linkedição (linking, em inglês): agrupa os programas-objeto e bibliotecas necessárias em um único executável;

26 Variável e Tipo de Dados Variável Espaços de memória rotulados para guardar uma informação de determinado tipo; Tipo de Dado Conjunto de valores que podem ser atribuídos a uma variável. char opcao = a ; float area; M e m ó r i a int lado; a 25 5 lado = 5; area = lado * lado; opcao area lado Endereço #2048 #2049 #2050 #2051 #2052 #2053 #2054 Identificador opcao area lado Valor a 25 5

27 Tipo de Dados (em linguagem C) Tipo Tam. Valores válidos char 1 byte -128 a 127 unsigned char 1 byte 0 a 255 short int 2 bytes a unsigned short int 2 bytes 0 a long int 4 bytes a unsigned long int 4 bytes 0 a float 4 bytes a double 8 bytes a

28 Constantes Símbolos definidos no código que são substituídos na etapa de pré-processamento;

29 Entrada e Saída printf(formato, lista de constantes/variáveis/expressões); Função para saída de valores segundo um determinado formato. Ex.: printf( %d %f\n, 33, 5.3); printf( Inteiro = %d Real = %f\n, 33, 5.3); scanf(formato, lista de endereços) Função para capturar e armazenar valores fornecidos via teclado. Ex.: scanf( %d,&n); scanf( %d:%d,&h,&m);

30 Entrada e Saída (cont.) Caracteres especiais: Código Significado \n Quebra de linha \r Retrocede o cursor para o início da linha \t Insere uma tabulação \b Retrocede o cursos uma posição (backspace) \" Escreve o caractere que representa aspas \\ Escreve a barra invertida

31 Entrada e Saída (cont.) Códigos de Formatação Código Significado %c Caractere individual %d ou %i Inteiros com sinais (base decimal) %e ou %E Notação científica (com e minúsculo ou E maiúsculo) %f Ponto flutuante %g usa %f ou %e, o que for mais curto graficamente %G usa %f ou %E, o que for mais curto graficamente %o imprime um número em base octal %s Cadeia de caracteres %u Inteiros sem o sinal %x Imprime um número na base hexadecimal (letras em minúsculas) %X Imprime um número na base hexadecimal (letras em MAIÚSCULAS) %p Endereço de memória

32 Subrotinas: Procedimentos Desvios no código da aplicação para códigos de subrotinas sem um valor de retorno; Em linguagem C, a palavra void indica que a subrotina não possui valor de retorno e portanto é considerada um procedimento;

33 Subrotinas: Funções Chamadas a uma subrotina com valor de retorno; Em linguagem C, a tipo de retorno da função é colocando antes da sua declaração e a palavra return é usada para retornar o valor;

34 Variáveis Locais x Variáveis Globais Variável global: Pode ser acessada em qualquer parte do programa. Variável local: Somente pode ser acessada dentro do bloco que a criou. Global Local Local A variável local cont não pode ser acessada fora do bloco onde ela foi criada

35 Vetores e Matrizes Vetor Variável multivalorada unidimensional Matriz Variável multivalorada multidimensional int v[10]; v[5] = 8; int m[5][5]; m[0][3] = 8; int c[5][5][5]; v[1][4][3] = 8;

36 Exercícios para fixação

37 Passagem de parâmetros O que significa a passagem de parâmetros no contexto de uma subrotina (explique qual a utilidade de se passar um parâmetro para uma subrotina seja ela procedimento ou função). Qual a diferença de passar um parâmetro por valor ou passar um parâmetro por referência?

38 Faça um teste de mesa para... (POSCOMP 2004) Dado o trecho de programa abaixo: programa zux; variaveis a,b : inteiro; procedimento P (T1 x : inteiro; T2 y : inteiro); variaveis z : inteiro; inicio z:=x+a ; x:=y+1; y:=y+z; fim; inicio_programa a := 2; b := 3; P (a,b); escreva(a,b); fim_programa. onde T1 e T2 indicam mecanismos de passagem de parâmetros (por valor ou por referência). A tabela abaixo deve ser preenchida com os valores a serem impressos pelo programa para cada combinação de T1 e T2: O que é um teste de mesa?