Programação 1 - Engenharia - Arrays Multidimensionais

Objetivos

• Definindo matrizes no C
• Operações com matrizes e passagem de parâmetros tipo matriz
• Matrizes com caracteres
• Exercícios

Como definir e operar com matrizes no C

De forma similar ao vetor, basta definir a matriz usando colchetes para indicar a dimensão da variável.

Exemplo: Definir duas matrizes 2x3 já inicializadas e computar a soma das mesmas:

#include <stdio.h>

#define MAX_LIN 2
#define MAX_COL 3

void main()
{
  int mA[MAX_LIN][MAX_COL]={ 11,12,13,
                             21,22,23},
      mB[MAX_LIN][MAX_COL]={1,2,3,
                            1,2,3},
      mC[MAX_LIN][MAX_COL];
  int i,j;

  for(i=0;i<MAX_LIN;i++){
     for(j=0;j<MAX_COL;j++) {
        mC[i][j] = mA[i][j] + mB[i][j];
     }
  }
  
}

Exercício

1. Implementar um programa para calcular a média de todos elementos da matriz C do exemplo acima.

   solução média
   #include <stdio.h> void main() { int mA[2][3]={ 11,12,13, 21,22,23}, mB[2][3]={1,2,3, 1,2,3}, mC[2][3]; int i,j, soma_ac=0; float media; for(i=0;i<2;i++){ for(j=0;j<3;j++) { mC[i][j] = mA[i][j] + mB[i][j]; soma_ac = soma_ac + mC[i][j]; } } media = (soma_ac/6.0); printf("O valor da media eh: %.2f\n", media); }

2. Implementar um programa para ler uma matriz quadrada NxN pelo teclado e armazená-la em uma matriz matA. Defina matA com um tamanho máximo matA[N_MAX][N_MAX].

   solução preenchimento Matriz

   #include <stdio.h> #define N_MAX 50 void main() { int mA[N_MAX][N_MAX]; int i,j,dimN; /* Entrada da dimensão */ printf("Entre com a dimensao\n"); scanf ("%d",&dimN); /* Entrada de dados */ for (i=0;i<dimN;i++) { for (j=0;j<dimN;j++) { printf("Entre com mA[%d][%d]\n",i,j); scanf("%d",&mA[i][j]); } } /* impressao dos dados lidos */ for (i=0;i<dimN;i++) { for (j=0;j<dimN;j++) { printf("=> mA[%d][%d] => %d\n",i,j,mA[i][j]); } } }

Passando matrizes como parâmetro

#include <stdio.h>

#define TAM_LIN 2
#define TAM_COL 3

void somar_mat(int aA[TAM_LIN][TAM_COL],int aB[TAM_LIN][TAM_COL], int cC[TAM_LIN][TAM_COL])
{
  int i,j;

  for(i=0;i<TAM_LIN;i++){
     for(j=0;j<TAM_COL;j++) {
        cC[i][j] = aA[i][j] + aB[i][j];
     }
  }
}

void main()
{
  int mA[TAM_LIN][TAM_COL]={ 11,12,13,
                             21,22,23},
      mB[TAM_LIN][TAM_COL]={1,2,3,
                            1,2,3},
      mC[TAM_LIN][TAM_COL];

 somar_mat(mA,mB,mC);
  
}

OBSERVE que matrizes são sempre passadas como referência.

Exercícios

1. Fazer uma função que recebe duas matrizes 2x3 como parâmetros e retorna a média entre todos elementos da matriz soma destas matrizes.

Solução - Exercício 01

2. Implementar uma programa para calcular o determinante de uma matriz 3x3 (de reais) a ser fornecida pelo teclado.

Solução - Exercício 02

3. Implementar um programa para ler duas matrizes (matA e matB) e multiplicá-las, colocando o resultado em uma matriz matC. Assumir dimensões de matA e matB de 2x3 e 3x4 respectivamente.

   Solução - Exercício 03

Batalha Naval - Uma aplicação de arranjo bidimensional

Vamos implementar um jogo similar a batalha naval da seguinte forma.

1. Crie uma matriz de inteiros global chamada ZonaDeGuerra com 10x10 posições (iniciada com 0). Construa uma função para gerar randomicamente a posição de 1 porta-aviões (colocando 1 na sua posição), 5 fragatas (número 2) e 5 submarinos (número 3). Assuma que a cada casa onde o inimigo alvejar será somado 10 ao número da casa.
2. Crie um contador global de tiros iniciado com 0.
3. Crie uma função de tiro. Esta função deve ler a posição de tiro, verificar se a casa ainda não foi alvejada. Se alvejada pergunta novamente a posição. Se a posição for válida e tiver um navio então o usuário ganha pontos da seguinte forma: 10 para o porta aviões, 5 para o submarino e 3 para fragata. A função deve retornar 0 se o jogo continua, 1 se o usuário atingiu todos os navios ou 2 se o usuário teve um número máximo de tiros ultrapassado (assumir 30 tiros).
4. Ao final do jogo é mostrado o nome do jogador, o número de tiros dados e a pontuação obtida.

Veja um possível ESQUELETO DO PROGRAMA:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
 
/**********************************/
/***** DEFINIÇÕES DESTE MÓDULO  ****/
/**********************************/
 
#define TAM_MAT 10
#define MAX_TIROS 30
#define MAX_NOME 30
 
/**********************************/
/***** VARIÁVEIS GLOBAIS **********/
/**********************************/
 
int ZonaDeGuerra[TAM_MAT][TAM_MAT];/* Matriz do espaço de batalha */
int ContadorTiros=0;
int PontuacaoFinal;    			   /* acumula a pontuação do jogador */
char nome[MAX_NOME];
int x_sorteado;
int y_sorteado;
 
 
/***********************************/
/****  FUNÇÕES DESTE MÓDULO ********/
/***********************************/
 
/***** FUNÇÕES DE INICIALIZAÇÃO ****/
 
void ZerarMatriz()
{
  int i,j;
 
  for (i=0;i<TAM_MAT;i++)
  	for(j=0;j<TAM_MAT;j++)
  		ZonaDeGuerra[i][j]=0;
}
 
void SortearCasa()
{
   do {
   	/* generate secret number: */
        x_sorteado = rand() % TAM_MAT;
        y_sorteado = rand() % TAM_MAT;
   } while (ZonaDeGuerra[x_sorteado][y_sorteado]!=0);
 
}
 
PosicionarFragatas()
{ 
  int i;
  for(i=0;i<5;i++){
      SortearCasa();
      ZonaDeGuerra[x_sorteado][y_sorteado]=2; 	 	 
  }
}
 
PosicionarSubmarinos()
{ 
  int i;
  for(i=0;i<5;i++){
     SortearCasa();
     ZonaDeGuerra[x_sorteado][y_sorteado]=3; 	 	 
  }
}
 
void PosicionarPortaAvioes()
{
  SortearCasa();
  ZonaDeGuerra[x_sorteado][y_sorteado]=1;
}
 
void PosicionarNavios()
{
  /* initialize random seed: */
  srand ( time(NULL) );
 
  PosicionarPortaAvioes();
  PosicionarFragatas();
  PosicionarSubmarinos(); 
}
 
/*** FUNÇÕES DE IMPRESSÃO NA TELA **/
 
void ImprimeLinha(int linha)
{
  int j;
 
  printf("     ");    
  for(j=0;j<TAM_MAT;j++) {
    printf("| %2d ",ZonaDeGuerra[linha][j]); 
  }
  printf("|\n");
  printf("     +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+\n");
}

void ImprimeLinhaEscondida(int linha)
{
  int j;
 
  printf("     ");    
  for(j=0;j<TAM_MAT;j++) {
    if (ZonaDeGuerra[linha][j]>=0 &&  ZonaDeGuerra[linha][j]<=3)
         printf("| -- "); 
    else 
         printf("| %2d ",ZonaDeGuerra[linha][j]);
  }
  printf("|\n");
  printf("     +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+\n");
}
 
void ImprimeMatrizTudo()
{
  int i;
 
  printf("     +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+\n");
  for(i=0;i<TAM_MAT;i++)
  	ImprimeLinha(i);
}
 
void ImprimeMatrizEscondida()
{
  int i;
 
  printf("     +----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+\n");
  for(i=0;i<TAM_MAT;i++)
  	ImprimeLinhaEscondida(i);
}
 
 
int Tiro()
{
     /* usar um switch */
}
 
main()
{
  int situacao;
  ZerarMatriz();
  PosicionarNavios();
  ImprimeMatrizEscondida();
  do {
     situacao = Tiro();
  } while (situacao==0);
  /*
    Implementar aqui o tratamento final da variável situação
  */
}

Matrizes de caracteres e vetores de strings

Um vetor de strings pode ser construído usando matrizes de char. Cada string será armazenada em uma linha do vetor. Exemplo

#include <stdio.h>

main()
{
  char TabelaUsuarios[4][10] = {
         "joao",
         "maria",
         "jose",
         "lara",
                                };
  int i;

  for (i=0;i<4;i++)
       printf("%s\n",&TabelaUsuarios[i][0]);
}

Note a forma como é realizada a inicialização da matriz.

Exercícios

1. Implementar um programa para "abrir uma porta" para um usuário que se encontra na tabela acima.

Solução - Exercício 01

#include <stdio.h> char tabelaUsuarios[4][10] = { "joao", "maria", "josefina", "lara", }; int str_cmp(char str1[],char str2[]) { int i=0; while(str1[i]!=0 && str2[i]!=0) { if (str1[i]!=str2[i]) break; i++; } if(str1[i]==0 && str2[i]==0) return 0; else return 1; } main() { int i; char nome[10]; printf("Entre com seu USERID\n"); scanf("%s", nome); for (i=0;i<4;i++) { if (str_cmp(nome,&tabelaUsuarios[i][0])==0) { break; } } if (i==4) printf("Usuário não existente!\n"); else printf("abrir a porta\n"); }

2. Implementar uma tabela adicional com senhas dos usuários. O acesso deve ser concedido somente se o usuário for validado e a senha. Defina as tabelas como variáveis globais.

Solução - Exercício 02

3. Implementar uma modificação do exercício anterior que permite ao programa ficar em loop até que se entre com userID igual a "fim".

Solução - Exercício 03

4. No exercício anterior, acrescente uma tabela de contadores que permite armazenar o número de tentativas seguidas de um usuário, no caso de erro de senha. Se o número de tentativas for maior que 3 a porta não deverá mais ser aberta para o usuário (usuário bloqueado).

Solução - Exercício 04

5. No exercício anterior, acrescente a figura do administrador (armazenado separadamente como user "admin" e senha "12345". Ao logar o administrador será questionado por um usuário a ser desbloqueado. O administrador entra com o usuário a ser desbloquedo e o sistema volta a perguntar por um userID.

Solução - Exercício 05

6. Implementar um gerador de apostas para megasena. O programa deve armazenar 10 sugestões de jogos a serem armazenados em uma matriz. Os números devem ser armazenados em ordem crescente. Sugestão: criar uma matriz global:

  int matriz_megasena[10][6];

Solução - Exercício 06

7. Melhorar o exercício anterior para evitar que dois jogos sejam iguais.

Solução - Exercício 07

8. Melhorar o exercício anterior para evitar que uma aposta tenha dois números na mesma dezena.

Solução - Exercício 08

9. Melhorar o exercício anterior para evitar que uma mesma aposta tenha números consecutivos.

Solução - Exercício 09

10. Melhorar o exercício anterior colocando um switch para o usuário colocar as opções acima.