Estrutura de Dados Básica

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1 Estrutura de Dados Básica Professor: Osvaldo Kotaro Takai. Aula 4: Tipos de Dados O objetivo desta aula é apresentar os tipos de dados manipulados pela linguagem C, tais como vetores e matrizes, bem como os construtores de tipos, os quais permitem ao programador criar novos tipos a partir de tipos existentes. Tipos de Dados Primitivos Numéricos o pré-definidos: char, int, float, double o pertencem ao léxico da linguagem Ponteiros o definidos pelo programador o não pertencem ao léxico da linguagem o requer a utilização do símbolo * Enumerados o definidos pelo programador o não pertencem ao léxico da linguagem o requer a utilização da palavra reservada enum Qualificadores (de comprimento e de sinal) de tipos de dados simples 1

2 Formatos de leitura e escrita em linguagem C Várias funções de leitura e escrita utilizam os formatos descritos abaixo. Os representantes mais conhecidos dessas funções são o printf e o scanf. Tipos de dados inteiros: char e int Uma variável do tipo char armazena um valor inteiro de 1 byte, podendo ser usada para guardar um caractere ou um inteiro. Exemplos: char c; c = A ; /* estas instruções são equivalentes */ c = 65; char a, b; a = 5; /* a contém o valor 5 */ b = 5 ; /* b contém o valor 53 na tabela ASCII */ Imprime o código ASCII Imprime o caractere 2

3 Strings Uma string é um vetor de caracteres com um caractere especial no final da cadeia ( \0 ). Exemplo: String s 'E' 's' 't' 'r' 'u' 't' 'u' 'r' 'a' '\0' Estrutura Uma string pode ser inicializada no momento de sua criação. Note que quando a string é inicializada durante a sua declaração, não é necessária a indicação de seu tamanho. 3

4 Funções que manipulam strings Além das funções printf, puts, scanf e gets, existem várias outras funções que manipulam strings. Elas estão descritas na tabela abaixo. Para usá-las, é necessário incluir o arquivo string.h. int strcmp(const char *s1, const char *s2) char *strcpy(char *dest, const char *orig) int strlen(const char *s) char *strcat(char *dest, const char *orig) char *strchr (const char *s, char ch) char *strrchr (const char *s, char ch) Compara alfabeticamente duas strings Copia uma string para outra Devolve comprimento duma string Concatena duas strings Devolve o endereço da primeira ocorrência de um caractere Devolve o endereço da última ocorrência de um caractere Tipos de dados reais: float e double O tipo de dados float é para números reais de precisão simples (4 bytes). O tipo de dados double é para números reais de precisão dupla (8 bytes). Exemplos: float x, y, z, w, t; x = 0.345; y =.67; z = 89.; w = 6.2E+5; /* notação científica: representa */ t = 3.5E-4; /* notação científica: representa */ double a; a = ; Valor e endereço de uma variável O valor de j = 1 O endereco de j =

5 Tipos de dados ponteiro: char *, int *, float *, double * Qualquer variável ponteiro contém um valor (inteiro) que é um endereço de memória. Exemplos: float j = 1.2; float *p; p = &j; O valor de j = 1.2 O endereco de j = Acesso a valor de variável Há duas formas de ler ou acessar o valor de uma variável em memória: Leitura direta (ou acesso direto). Utiliza-se o nome da variável. Leitura indireta (ou acesso indireto). Utiliza-se operador * seguido de nome de variável ponteiro. Exemplos: O acesso ao valor 1.2 de j faz-se através do uso: da variável j ou da variável p que aponta para j 5

6 Acesso direto ao valor de variável j Acesso indireto ao valor da variável j O valor de j = 1.2 O valor de j = 1.2 Uma aplicação do conceito de ponteiros Antes.: a=20 e b=30 Depois: a=30 e b=20 Tipos de dados apontadores definidos pelo programador A linguagem C não tem tipos de dados ponteiros pré-definidos. O que a linguagem C oferece é um operador * que permite definir tipos de dados ponteiros; por exemplo: char *, int *, float *, double *, etc. Às vezes, por uma questão estética, mascara-se um tipo de dados ponteiros através da diretiva typedef. 6

7 Exemplos: #typedef float* pfloat; O valor de j = 1.2 O valor de j = 1.2 Tipos de dados enumerados A linguagem C não tem tipos de dados enumerados pré-definidos. O que a linguagem C oferece é um operador enum que permite definir tipos de dados enumerados; por exemplo: enum cor, enum dia, etc. Às vezes, por uma questão estética, mascara-se um tipo de dados enumerado através da diretiva typedef. Exemplos: enum cor {vermelho, azul, verde, amarelo}; enum dia {domingo, 2f, 3f, 4f, 5f, 6f, sabado}; enum fruta {apple, orange=10, lemon}; enum boolean {FALSE, TRUE}; O valor de b = 1 7

8 Exemplo (com typedef) O valor de b = 1 Nota IMPORTANTE: Ao contrário de grande parte das linguagens, a linguagem C não tem explicitamente o tipo de dados boolean. Foi por isso que o exemplo anterior foi apresentado. No entanto, a linguagem admite expressões lógicas, e, como tal, há sempre cálculo de expressões lógicas cujo resultado é ou falso ou verdadeiro. Em C, o valor falso de uma expressão lógica é o valor 0, ao passo que o valor verdadeiro é 1. foi por isto que o resultado 1 (verdadeiro) da expressão x>y no exemplo anterior pôde ser atribuído à variável b. A variável b só admite dois valores possíveis: 0 (FALSE) e 1 (TRUE). Arrays Os vetores, matrizes ou arranjos multidimensionais são chamados de arrays. Um array é um conjunto de elementos (ou variáveis) do mesmo tipo que reside numa área contígua de memória. Exemplo de uma declaração de vetor (array de uma dimensão) de inteiros: int x[3] = {5,4,7}; A sintaxe para declaração de arrays é: 8

9 As características específicas de arrays são: Contigüidade: Ocupa uma zona contígua de memória. Tem estrutura tipada: Os elementos de um array são todos do mesmo tipo de dados. O array. Acesso por indexação: Cada elemento tem um índice i, i [0,..., tamanho-1]. Dimensão: Exemplo 1: Soma de dois vetores reais. Exemplo 2: Obtenção do ponto médio. 9

10 Exemplo 3: Soma de matrizes. Exemplo 3: Média dos elementos de uma matriz 2x2. 10

11 Passagem de arrays para funções Exemplo 1: cálculo do valor máximo de um vetor NOTA: A função maximo funciona para qualquer array, independentemente do seu tamanho. Exemplo 2: cálculo da média dos elementos de uma matriz 11

12 Note que, para passar a matriz a como parâmetro da função somaa, foi necessário indicar a sua segunda dimensão: a[ ][2]. Para o compilador, uma matriz é armazenada da mesma forma que um vetor, portanto é necessário o endereço de memória inicial em que os elementos da matriz serão armazenados e a quantidade máxima de colunas, para que o compilador possa identificar em que posição inicia a próxima linha. Por exemplo, a matriz A abaixo será armazenada da seguinte forma: A A Da mesma forma que ocorre com os vetores, a passagem de uma matriz como parâmetro de uma função é sempre por referência. Para tornar a função de soma mais genérica e permitir realizar a soma dos elementos de matrizes de quaisquer dimensões, é necessário fazer algumas modificações. Exemplo 3: cálculo da média dos elementos de uma matriz com a função soma genérica. Este exemplo requer algumas explicações. Para começar, é importante destacar que o nome de um array armazena o endereço físico da primeira posição de memória desse array. No caso, a variável m (nome da matriz) armazena o endereço m

13 Simplificando o diagrama acima, pode-se representar o mesmo conceito da seguinte forma: m Leia-se: m aponta para o endereço de memória que contém o valor 1. A declaração float *a no parâmetro da função somab permite que a receba o conteúdo da variável m que, no caso é m a Leia-se: Diz-se, nesse caso que a aponta para o mesmo lugar que m. Assim, para acessar o primeiro elemento da matriz, basta colocar um asterisco antes de a: *a. Por exemplo, se executar nesse momento printf( %f, *a), o resultado seria Para obter o segundo elemento da matriz, é necessário fazer com que a aponte para a próxima posição: a++. A aritmética de ponteiros da linguagem C garante o deslocamento correto do endereço de acordo com o tipo de dados. Dessa forma, o acesso seqüencial está definido. No entanto, deseja-se acessar as informações como uma matriz bidimensional. Para isso, basta verificar que cada índice i (linha) indica um bloco que contém n elementos indexado por j s (colunas). Assim a + (i * n + j) faz o acesso correto. Note que: 13

14 Exercícios 1. Implemente todos os programas vistos nesta aula no ambiente Dev-C Escreva um programa que imprima na tela as primeiras cinco letras minúsculas do alfabeto da língua portuguesa, assim como os seus valores na tabela ASCII. 3. Escreva um programa que imprima na tela os caracteres dos primeiros cinco números naturais, assim como os seus valores na tabela ASCII. 4. Escreva um programa que imprima na tela o valor e o endereço (em decimal) da variável inteira k em memória. Assuma que a variável k é inicializada com o valor O algoritmo é: Inicializar a variável k; Escrever na tela o valor de k; Escrever na tela o endereço de k em memória. 5. Escreva um programa que imprima na tela o tamanho (em bytes) de cada um dos quatro tipos de dados simples: char, int, float e double. O algoritmo é: Obter a quantidade de bytes que um char ocupa em memória; Obter a quantidade de bytes que um int ocupa em memória; Obter a quantidade de bytes que um float ocupa em memória; Obter a quantidade de bytes que um double ocupa em memória; Escrever na tela as quatro quantidades anteriores. Nota: Utilize a função sizeof para calcular o tamanho em bytes para cada tipo de dados. 6. Escreva um programa que determine a parte inteira e a parte fracionária de um número real. O algoritmo é: Ler um número real via teclado; Determine a parte inteira do número real; Determine a parte fracionária do número real; Escreva na tela a parte inteira e parte fracionária do número real. Sugestão: Utilize o comando sprintf da seguinte forma: char v[11]; sprintf( v,"%f", ); 7. Faça um programa que leia uma string e verifique e imprima se a string é uma palíndromo ou não. Um palíndromo é uma frase ou palavra que, lida da esquerda para a direita, ou da direita para a esquerda, mantém o mesmo sentido. Por exemplo, "radar" ou "luz azul". Dizem que a frase palindrômica mais longa da língua portuguesa é a clássica "socorram-me, subi no ônibus em Marrocos". No entanto recebi por , outro dia, uma maior ainda: "Luza Rocelina, a namorada do Manuel, leu na Moda da Romana: 'Anil é cor azul'". Observações: Antes de iniciar a verificação da string: Transforme todas as letras lidas de maiúsculas para minúsculas. Retire os espaços em branco, pontuações e acentuações. Por exemplos: luzazul e socorrammesubinoonibusemmarrocos. 14

15 8. Faça um programa que multiplique duas matrizes quadradas (4x4) a e b e exiba o resultado na tela na forma de uma matriz. O algoritmo é: Na função principal, declarar três variáveis matrizes (4x4), iniciando as matrizes a e b com os seguintes valores: Matriz a Matriz b Implementar a função multmat que receba os parâmetros a, b e c, onde a e b são as matrizes irão receber o endereço das matrizes lidas anteriormente e c conterá o resultado da multiplicação. Implemente de forma que multmat possa multiplicar matrizes de qualquer dimensão. Na função principal, chamar a função multmat. Na função principal, imprimir na tela a matriz c no formato de uma matriz. 9. Nos mesmos moldes da questão anterior, faça um programa que calcule e imprima a soma de duas matrizes quadradas. 10. Nos mesmos moldes da questão anterior, faça um programa que calcule e imprima a transposta de uma matriz quadrada. Dada uma matriz A mxn = (a ij ), chama-se transposta de A a matriz A nxm = (a ji ), para todo i e todo j, tal que a ij = a ji. 15