PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES 2007 / 2008

Transcrição

1 Departamento de Engenharia Electrotécnica PROGRAMAÇÃO DE MICROPROCESSADORES 2007 / 2008 Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e Computadores 1º ano 1º semestre Funções e Vectores Luis Bernardo

2 1 Introdução Nos capítulos 5 e 6 do livro Linguagem C de Luís Damas, recomendado para a disciplina de Programação de Microprocessadores, é feita a introdução das funções e procedimentos, e dos vectores. Esta aula visa consolidar estas matérias através de um conjunto de exercícios. O objectivo desta aula é desenvolver um sistema apostas do totoloto, realizado em várias fases. As primeiras fases têm como objectivo complementar o estudo realizado na aula teórica. A última fase, que corresponde ao programa completo, é avaliada pelo docente. GUARDE O CÓDIGO desenvolvido na memória USB. Durante a próxima aula o docente pode pedir-lhe para mostrar o código desenvolvido neste trabalho, e pode fazer-lhe algumas perguntas. O método de trabalho é nos primeiros exercícios editar os ficheiros fonte com o código fornecido junto do enunciado, e realizar as modificações pedidas. No último exercício o objectivo é resolver o problema proposto, aplicando os conceitos aprendidos nesta secção da matéria. 2 Exercícios de aprendizagem Pretende-se desenvolver um jogo do totoloto (sem número suplementar) que aceite um boletim de apostas, realize o sorteio, e apresente o número total de números acertados em cada aposta. Este tema vai ser usado para realizar um conjunto de exercícios sobre utilização de funções e de vectores. Os vectores (também designados de arrays) são usados para memorizar as apostas (bidimensional) e as chaves (unidimensional). Todo o desenvolvimento é feito estruturando o código em funções. Assume que o aluno realizou os exercícios realizados nas três aulas práticas anteriores, sendo usadas matérias leccionadas nessas aulas. 2.1 ESTRUTURAS DE DADOS Uma aposta do totoloto é actualmente constituída por 6 números de 1 a 49. Para tornar o código capaz de evoluir para futuras versões do Totoloto, vamos definir os valores anteriores com Constantes. Assim, um exemplo de uma aposta é: #define NUMEROS_TOTOLOTO 6 #define MIN_TOTOLOTO 1 #define MAX_TOTOLOTO 49 int aposta[numeros_totoloto]= { 1, 2, 3, 4, 5, 6 ; No exercício final pretendem-se memorizar até o máximo de 10 apostas por boletim. Para isso, vai-se usa um vector de vectores. Isto é, com até dez elementos do tipo vector com NUMEROS_TOTOLOTO. A declaração é a seguinte: 2

3 #define NUMERO_APOSTAS 10 int boletim[numero_apostas][numeros_totoloto]; 2.2 EXERCÍCIO DE APRENDIZAGEM: JOGO COM UMA APOSTA Pretende-se desenvolver o código organizando-o em funções. O método seguido vai ser começar pela função main(), definindo-a como uma sequência de funções de alto nível. No resto deste exercício vão-se desenvolver as funções ler_aposta, sorteio, e resultado, decompondo-as também em sub-funções, até ter todo o programa desenvolvido. Designa-se esta abordagem top-down, ou literalmente, de cima para baixo. Repare que o código no ficheiro totoloto1.c começa com as declarações de #include, depois tem as declarações de constantes globais (#define), e só depois é que aparecem as funções. #include <stdio.h> #define NUMEROS_TOTOLOTO 6 #define MIN_TOTOLOTO 1 #define MAX_TOTOLOTO 49 main() { int aposta[numeros_totoloto]; int chave[numeros_totoloto]; int acertou; printf("introduza os %d números da sua aposta do totoloto\n", NUMEROS_TOTOLOTO); /* A função lê uma aposta para 'aposta' */ le_uma_aposta(aposta); /* Realiza o sorteio e preenche a variável 'chave' com o resultado do sorteio */ sorteio(chave); /* A função 'resultado_aposta' devolve o número de números que O apostador acertou */ acertou= resultado_aposta(chave, aposta); printf("acertou em %d número%s da chave\n", acertou, ((acertou==1)? "" : "s")); Se tentar compilar este código, vai ter três erros as três funções que não estão definidas. Comece por definir as três funções que faltam vazias para conseguir compilar este código (no caso da função resultado_aposta tem de colocar a instrução return 0; porque a função retorna um valor). As funções devem ser declaradas antes do local no código onde são usadas. Em alternativa, podem declarar-se os protótipos das funções após a secção de constantes globais, podendo depois colocar-se o código das funções em qualquer parte do ficheiro. Por exemplo: void le_uma_aposta(int aposta[numeros_totoloto]); Assim, a parte final do ficheiro com o código fica uma sequência de declarações de funções. 3

4 2.2.1 Ler uma aposta A sequência de acções para ler uma aposta será, limpar o vector da aposta, e ler um número de cada vez. Utilizando o exemplo da aula teórica, a função para limpar o vector pode ser: void limpa_chave (int chave[numeros_totoloto]) { int i; for (i= 0; i<numeros_totoloto; i++) chave[i]= 0; /* 0 é um número inválido que significa */ /* que a chave está livre */ Relembra-se que a passagem de vectores num argumento de uma função é feita por referência qualquer modificação dentro da função modifica o vector que é passado como argumento da função. Pelo contrário, a passagem de um tipo básico como argumento é feito por valor as modificações dentro da função não afectam uma variável que é passada como argumento. Assim, a função limpa_chave preenche todos os valores do vector que for indicado como argumento a zero. Para escrever o conteúdo de uma chave, vamos também criar a função escreve_chave. Esta função escreve todos os números, separando-os com vírgulas (excepto o primeiro número, na posição i). void escreve_chave(int chave[numeros_totoloto]) { int i; for (i= 0; i<numeros_totoloto; i++) printf("%s%d", (i==0? "" : ", "), chave[i]); Como uma aposta é constituída por NUMEROS_TOTOLOTO números, então a leitura de números pode ser realizada a partir de outra função mais simples, que lê apenas um número. Para ler um número, com um valor entre 'min' e 'max', pode usar-se a seguinte função: int le_numero(int min, int max) { int n= min-1; /* Número não válido */ do { if (scanf(" %d", &n)!= 1) { /* Se falhou leitura de número retira um carácter */ getchar(); /* e tenta ler um inteiro novamente */ while ((n>max) (n<min)); /* Se está fora de [min, max] */ É necessário garantir que uma aposta não tem números repetidos. Assim, é necessário criar uma função numero_existe que dada uma chave e um número, devolve 1 (verdadeiro) se o número existe, e devolve 0 (falso) se o número não existe. Não se esqueça que pode usar a instrução return para definir o valor retornado pela função, e que pode ter várias instruções return no código da função. int numero_existe(int chave[numeros_totoloto], int numero) { EXERCÍCIO 1: escreva o código desta função! 4

5 A partir das duas últimas funções, é fácil fazer uma função que devolve sempre um número único, diferente de todos os outros que já estão numa chave: int le_numero_unico(int chave[numeros_totoloto], int min, int max) { int n; do { /* Repete até que o número não exista na chave */ n= le_numero(min, max); /* Lê número entre min e max */ while (numero_existe(chave, n)); Como a função le_numero_unico devolve sempre um número diferente dos anteriores e válido, então, a função le_uma_aposta pode simplesmente ler NUMEROS_TOTOLOTO números únicos para as posições da aposta. Escreva o conteúdo da função. void le_uma_aposta(int aposta[numeros_totoloto]) { limpa_chave(aposta); EXERCÍCIO 2: escreva o código que falta nesta função para ler todos os números da aposta! /* Para validar o código escreve a aposta que leu */ printf("leu: "); escreve_chave(aposta); putchar('\n'); Quando completar o exercício, compile e teste o código com uma chave Realização do sorteio A sequência de acções para realizar um sorteio é: limpar o vector da chave e gerar um número aleatório de cada vez, de maneira a ser único. A programação da função sorteio pode tirar proveito de todas as funções desenvolvidas anteriormente. A principal diferença está na função geradora de números aleatórios. Vai-se usar a função da biblioteca C rand, introduzida na página 221 do livro Linguagem C. São usadas duas funções: a função numero_aleatorio, que devolve um número aleatório, e a função Inic_Random, que é usada para obter sequências diferentes de cada vez que se pede um número aleatório. Por omissão, a sequência de números gerada é sempre a mesma, excepto quando se define uma semente do gerador diferente. #include <stdlib.h> // Duas bibliotecas onde estão definidos os #include <time.h> // protótipos da função rand, srand, e time /* Deve ser chamada uma vez para ter números aleatórios * diferentes de cada vez que se corre a função numero_aleatorio */ void Inic_Random() { long ultime; time(&ultime); // Obtém hora actual srand((unsigned) ultime); // Define semente do gerador 5

6 /* Devolve um número aleatório entre min e max */ int numero_aleatorio(int min, int max) { return min + rand()%(max-min+1); A partir da função numero_aleatorio é possível criar uma função numero_aleatorio_unico, que devolve um número ainda não existe num vector; e com esta função é também simples criar finalmente a função sorteio: int numero_aleatorio_unico(int chave[numeros_totoloto], int min, int max) { int n; do { /* Repete até que o número não exista na chave */ n= numero_aleatorio(min, max); while (numero_existe(chave, n)); void sorteio(int chave [NUMEROS_TOTOLOTO]) { Inic_Random(); limpa_chave(chave); // Para ter chaves diferentes EXERCÍCIO 3: escreva o código que falta nesta função para sortear todos os números da chave! /* Para validar o código escreve a aposta que leu */ printf("a chave sorteada foi: "); escreve_chave(chave); putchar('\n'); Quando completar o exercício, compile e teste o código Verificar o resultado da aposta Para verificar o resultado da aposta, a função resultado_aposta vai ter de testar cada um dos números da aposta, e verificar se ele existe na chave. No final, deve contar quantos números aparecem, e retornar esse número. Deixa-se esta função para exercício. int resultado_aposta (int chave[numeros_totoloto], int aposta[numeros_totoloto]) { int n= 0; EXERCÍCIO 4: escreva o código que falta nesta função para contar os números correctos! 6

7 3 Exercício final: Jogo com várias apostas Pretende-se estender o programa desenvolvido anteriormente para aceitar boletins de até 10 apostas. Assim, o programa deve começar por pedir ao utilizador o número de apostas que pretende realizar, aceitando apenas um número entre 1 e 10. Depois, deve ler sequencialmente cada uma das apostas, até ao número escolhido pelo utilizador. Deve realizar um único sorteio, e mostrar o resultado de cada uma das apostas individualmente. Repare que se adoptar a declaração de boletim apresentada na secção 2.1 para memorizar os dados, boletim[0] é um vector de NUMEROS_TOTOLOTO com elementos do tipo inteiro. Logo, podem usar-se todas as funções que foram definidas no exercício 2 sobre os elementos do boletim, e logo, para realizar este exercício final. Recomenda-se que crie um novo ficheiro a partir do ficheiro gerado durante a secção 2 (totoloto_final.c), e que o modifique até desenvolver o programa pretendido. Neste trabalho vai ser avaliada a capacidade estruturar e de reaproveitar o código desenvolvido anteriormente. Na janela seguinte ilustra-se a interacção com a aplicação pretendida. A negrito e sublinhado aparece o que o utilizador escrever o resto foi escrito pela aplicação../totoloto_final Quantas apostas quer realizar (1-10)? 2 Introduza os 6 números da sua aposta[1] do totoloto Leu: 1, 2, 3, 4, 5, 6 Introduza os 6 números da sua aposta[2] do totoloto Leu: 7, 8, 9, 10, 11, 12 A chave sorteada foi: 22, 46, 12, 16, 17, 13 Na aposta 1 acertou em 0 números da chave Na aposta 2 acertou em 1 número da chave Este exercício vai ser avaliado pelo docente durante a próxima aula. Caso tenha conseguido terminar durante a aula chame o docente e mostre o trabalho a funcionar. Senão, complete o trabalho após o fim da aula, e traga-o completo para a próxima aula. 7