Estrutura de Dados Conceitos Iniciais

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1 Engenharia de CONTROLE e AUTOMAÇÃO Estrutura de Dados Conceitos Iniciais Aula 02 DPEE 1038 Estrutura de Dados para Automação Curso de Engenharia de Controle e Automação Universidade Federal de Santa Maria beltrame@mail.ufsm.br

2 Sumário Vetores Unidimensionais String de caracteres Bidimensionais (Matrizes) Tipos abstratos de dados (TDAs) 2

3 Vetores Vetores Unidimensionais São tipos de dados estruturados Compostos de dados mais simples Vetor unidimensional Conjunto finito e ordenado de elementos homogêneos Finito: número especifico, pré definido Ordenado: elemento zero, elemento um, etc. Homogêneo: todos os elementos precisam ser do mesmo tipo (inteiros ou caracteres, mas não ambos) 3

4 Vetores Limites de um vetor Elemento de menor índice: limite mínimo (lower) Elemento de maior índice: limite máximo (upper) Número de elementos do vetor: faixa faixa upper lower 1 Observação Os limites de um vetor não podem ser alterados durante a execução de um programa! Limite mínimo = 0 Limite máximo = definido quando o programa foi escrito 4

5 Vetores Declarando os limites #define LIMITE 100 // Decl. de constante int a[limite]; // Decl. do vetor for (i=0; i<limite, i++) {... } Operações básicas sobre vetores int a[100]; // Declaração x = a[i]; // Oper. de Extração a[i] = x; // Oper. de Armazenamento 5

6 Vetores Implementando vetores unidimensionais A declaração em C int b[100] reserva 100 posições sucessivas na memória com tamanho suficiente para armazenar um inteiro Primeira posição: endereço base do vetor b, indicado por base(b) Se o tamanho de cada elemento for SIZE, então b[0] elemento na posição base(b) b[1] elemento na posição base(b) + SIZE b[2] elemento na posição base(b) + 2 * SIZE... b[i] elemento na posição base(b) + i * SIZE 6

7 Vetores Em C uma variável vetor é implementada como um ponteiro Não aparece * na declaração porque [ ] também indicam que a variável trata se de um ponteiro Diferença entre int *b e int b[100] int b[100] reserva 100 posições de inteiros começando na posição b int b[100]; x = b[i]; // Elemento de b na posição i x = *(b + i); // Expressão equivalente Na verdade, é implementado base(b) + i * SIZE 7

8 Vetores String de Caracteres Definida como um vetor de caracteres Encerrada por um caractere NULL \0 Constante string Definida por um texto entre aspas duplas O caractere NULL é automaticamente incluído ao final \n // Nova linha \t // Tabulação \b // Retrocesso \ // Aspas \\ // Barra \ // Apostrofo \r // Retorno \f // Avanço de pág. 8

9 Vetores Exemplo x = I DON\ T KNOW HIM 17 elementos 12 caracteres do tipo letra 3 caracteres do tipo espaço 1 caractere especial do tipo apóstrofo (\ ) 1 caractere especial de saída (\0) 9

10 Vetores Operações com strings: operações primitivas Tamanho da string #define STRSIZE 90 // Variáveis globais char string[strsize]; strlen(string) // Função strlen char string[]; { int i; for (i=0; string[i]!= \0 ; i++); return(i); } 10

11 Vetores Vetores Bidimensionais Os tipos do componente de um vetor pode ser outro vetor int a[3][5]; Vetor com 3 elementos Cada elemento é, em si, um vetor contendo 5 elementos 11

12 Vetores Lembrar que A memória (hardware) de um computador é linear (unidimensional) Como armazenar um vetor bidimensional? Representação por linha Cada linha do vetor ocupa um conjunto de posições na memória Podem existir cabeçalhos no início do vetor contendo a informação sobre sua dimensão a [0] [0] a [0] [1] a [0] [2] a [0] [3] a [0] [4] a [1] [0] a [1] [1] a [1] [2] a [1] [3] a [1] [4] a [2] [0] a [2] [1] a [2] [2] a [2] [3] a [2] [4] Cabeçalho base (a) Linha 0 Linha 1 Linha 2 12

13 Vetores 1/5 Endereçamento do vetor na memória Sendo int a[r1][r2]; um vetor de inteiros com r1 e r2 as faixas da primeira e segunda dimensões do vetor e base(a) éo endereço de a[0][0] Como calcular o endereço na memória do elemento a[i1][i2]? &[1][2] a i i base a i1 r 2 i2 esize &[0][0] a nº bytes de cada elemento nº linhas nº colunas nº elementos por linha 13

14 Vetores 1/5 Exemplo Supondo o vetor bit a[3][5]; Calcular o endereço de a[2][4] supondo esize = 1 (1 bit) r1 =3, r2 = 5 i1 = 2, i2 = 4 &[1][2] a i i base a i1 r 2 i2 esize &[2][4] a base a &[2][4] a base a a [0] [0] a [0] [1] a [0] [2] a [0] [3] a [0] [4] a [1] [0] a [1] [1] a [1] [2] a [1] [3] a [1] [4] a [2] [0] a [2] [1] a [2] [2] a [2] [3] a [2] [4] Cabeçalho base (a) Linha 0 Linha 1 Linha 2 14

15 Vetores 1/5 Vetores Multidimensionais O C permite a declaração de vetores com mais de 2 dimensões int b[3][2][4]; Cada elemento éespecificado por 3 índices (plano, linha e coluna) 15

16 Vetores 1/ b [0] [0] [0] b [0] [0] [1] b [0] [0] [2] b [0] [0] [3] b [0] [1] [0] b [0] [1] [1] b [0] [1] [2] b [0] [1] [3] b [1] [0] [0] b [1] [0] [1] b [1] [0] [2] b [1] [0] [3]... Cabeçalho base (b) Linha 0 Linha 1 Linha 0 Plano 0 Plano 1 16

17 Tipos de dados abstratos (TDAs) 1/5 Éa especificação de um conjunto de dados e operações que podem ser executadas sobre esses dados Tem como proposta reduzir a informação necessária para a criação de um algoritmo Faz uso da abstração das variáveis envolvidas em uma única entidade fechada Dados desconexos Estudante Nome Curso Nome Curso Nascimento Disciplinas Nascimento Disciplinas Endereço Endereço 17

18 Tipos de dados abstratos (TDAs) Sem o emprego de TDAs Um estudante seria representado por variáveis soltas, operadas em separado, sem uma ligação lógica entre elas O programador deve saber que dada variável trata se do nome da "entidade" estudante Exemplo de TDA aluno.nome aluno.nome.nascimento aluno.nome.endereco aluno.nome.curso aluno.nome.curso.disciplinas 18

19 Tipos de dados abstratos (TDAs) Abstração dos dados Passou se a se projetar um programa pensando que não há o nome, idade e matrícula do estudante de modo independente Existe, simplesmente, o tipo estudante Da mesma forma que um inteiro ou uma string, o tipo deve possuir operadores próprios Exemplo: duplicar informação, validar a matrícula, verificar a idade TDA Modelo matemático composto pelo par (V, O) V éo conjunto de valores (dados) O éo conjunto de operações que atuam sobre esses valores 19

20 Tipos de dados abstratos (TDAs) Composição de um TDA Cabeçalho: nome da TDA, descrição do tipo do dado e lista de operações Para cada operação são especificados Entradas: informações necessárias para executar a operação Pré condições: verificações antes de executar a operação Processo: operações que devem ser executadas Saídas: informações obtidas após a execução do processo Pós condições: indicam quaisquer alterações que a execução da operação em questão causou no dado 20

21 Tipos de dados abstratos (TDAs) 1/5 Implementação de um TDA (linguagem estruturada) TDA nome_tda é: dados: domínio do dado operações: operação 1: entradas: pré-condição: processo: saída: pós-condição: operação 2:... operação n:... fim TDA nome_tda 21

22 Revisão Vetores Unidimensionais String de caracteres Bidimensionais (Matrizes) Representação linear na memória São tratados pelo C como ponteiros Tipos abstratos de dados (TDAs) Especificação de um conjunto de dados e operações que podem ser executadas sobre esses dados Definição de um novo tipo de variável Agrupamento de informações anteriormente dispersas 22