PRG029003 - Programação II - 2023-2
Dados importantes
Professor
- Professor da Disciplina: Cleber Jorge Amaral e Roberto Wanderley da Nóbrega
- Email: cleber.amaral@ifsc.edu.br e roberto.nobrega@ifsc.edu.br
- Atendimento paralelo / agenda do professor: Agenda IFSC
Turma virtual
- Acesse o sigaa bucando a disciplina PRG029003 - PROGRAMAÇÃO II (2023 .2 - T01)
Aulas síncronas presenciais
- Horários
- terças-feiras das 13:30 às 15:20
- sextas-feiras das 13:30 às 15:20
- Mais informações ver SIGAA
- Local
- Laboratório de Programação (LabProg)
Organização curricular
Plano de ensino
A unidade curricular se compõe de conhecimentos relacionados às estruturas de dados, com ênfase em sua utilização na escrita de programas.
- Usar as estruturas de dados fila, pilha, lista, tabela de dispersão e árvore binária na escrita de programas;
- Identificar as situações e necessidades em que cada estrutura de dados é apropriada;
- Conhecer o custo computacional das operações elementares das estruturas de dados, e de algoritmos de busca e ordenamento, para que se possam utilizá-los de forma eficiente;
- Conhecer o custo computacional das operações elementares das estruturas de dados, e de algoritmos de busca e ordenamento, para que se possam utilizá-los de forma eficiente;
Ementa
Metodologia
Os estudos serão guiados por leituras, exercícios, e projetos. O conteúdo da unidade curricular será apresentado por meio de aulas expositivas e aulas práticas de maneira articulada com aplicações do conhecimento.
Recursos auxiliares
- Utilização do sistema acadêmico SIGAA para avisos e registro de frequência
- Utilização do moodle para atividades complementares e registros de participação em aula.
Referências bibliográficas
Básica
- CORMEN, Thomas H. et al. Algoritmos: teoria e prática. LTC, 2012. (link para minha biblioteca - necessário logar via SIGAA primeiro)
- LORENZI, Fabiana; MATTOS, Patrícia de; CARVALHO, Tanisi de. Estruturas de dados. Cengage Learning, 2006. ISBN 978-8522105564.
Complementar
- BACKERS, André. Linguagem C: completa e descomplicada. Grupo GEN, 2023. (link para minha biblioteca - necessário logar via SIGAA primeiro)
- KERNIGHAN, Brian W.; RITCHIE, Dennis M. C. A Linguagem de Programação Padrão Ansi. Elsevier, 1989. ISBN 978-8570015860.
Material de apoio
- Slides Prof. Emerson Mello
- Apostila de C - UFMG
Tópicos de Aula
Ferramentas e revisão da linguagem C
Introdução ao C e funções de saída e entrada de dados |
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Condicionais em C |
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Exercícios - C (série 0) |
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Estruturas de repetição em C |
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Estruturas |
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Assim como o vetor a estrutura é um conjunto de dados, mas traz uma vantagem: a possibilidade de possuir "campos" de diferentes tipos de variáveis. Por exemplo, a struct TPessoa poderia ter os campos nome (char[40]) e idade (int). A declaração genérica da estrutura é: struct TNome_do_tipo { //variável 1 //variável 2 //variável N } nome_instancia;
#include <stdio.h>
struct TUsuario /* struct TUsuario é o nome do tipo que está sendo criado */
{
char userID[20];
char senha[20];
} Usuario; /* aqui é definida uma variável do tipo struct TUsuario */
struct TUsuario TabelaUsuario[20];
main()
{
scanf("%s", Usuario.userID);
scanf("%s", Usuario.senha);
scanf("%s", TabelaUsuario[10].userID);
scanf("%s", TabelaUsuario[10].senha);
}
Neste exemplo, foi definido um tipo (modelo) para o registro (struct TUsuario) e foi criada uma variável chamada Usuario a partir deste tipo. Na sequência foi criada mais uma variável (um vetor de estruturas) chamada TabelaUsuario. Note que basta usar as palavras chave struct Usuario para criar novas variáveis. O tipo completo é definido uma única vez no início.
#include <stdio.h>
#define NUM_MAX 3
struct TAluno {
char nome[30];
char matricula[11];
float b1,b2,b3,b4;
} Turma[NUM_MAX];
void print_aluno(struct TAluno aux)
{
printf("Nome -> %s\n", aux.nome);
printf("Matrícula -> %s\n", aux.matricula);
printf("Bimestre 1 -> %f\n", aux.b1);
printf("Bimestre 2 -> %f\n", aux.b2);
printf("Bimestre 3 -> %f\n", aux.b3);
printf("Bimestre 4 -> %f\n", aux.b4);
}
main()
{
int i;
for(i=0;i<NUM_MAX;i++) {
printf("Entre com o nome do aluno\n");
scanf("%s", Turma[i].nome);
printf("Entre com a matrícula do aluno\n");
scanf("%s", Turma[i].matricula);
printf("Entre com a nota do bimestre 1\n");
scanf("%f", &Turma[i].b1);
printf("Entre com a nota do bimestre 2\n");
scanf("%f", &Turma[i].b2);
printf("Entre com a nota do bimestre 3\n");
scanf("%f", &Turma[i].b3);
printf("Entre com a nota do bimestre 4\n");
scanf("%f", &Turma[i].b4);
}
for(i=0;i<NUM_MAX;i++) {
printf("=========== Aluno %d ============\n", i);
print_aluno(Turma[i]);
}
}
O exemplo a seguir demonstra como se pode copiar uma variável struct para outra do mesmo tipo. #include <stdio.h>
struct THoras{
int hora;
int minuto;
int segundo;
};
struct THoras Ontem = {2,10,57};
void main()
{
struct THoras Hoje;
Hoje = Ontem;
printf("Hora hoje = %d, Minuto hoje = %d e Segundo hoje %d\n", Hoje.hora, Hoje.minuto, Hoje.segundo);
}
Vamos ver um exemplo com estruturas definidas dentro de estruturas: #include <stdio.h>
struct TEndereco{
char rua[50];
char numero[10];
};
struct TCidadao{
char nome[50];
char cpf[20];
struct TEndereco endereco;
int num_filhos;
};
void main()
{
struct TCidadao Cidadao;
printf("Entre com o nome\n");
scanf ("%s",Cidadao.nome);
printf("Entre com o cpf\n");
scanf ("%s",Cidadao.cpf);
printf("Entre a rua\n");
scanf ("%s",Cidadao.endereco.rua);
printf("Entre a numero\n");
scanf ("%s",Cidadao.endereco.numero);
printf("Entre com o número de filhos\n");
scanf ("%d",&Cidadao.num_filhos);
}
Como toda variável, é possível dar valores para uma variável do tipo struct definida no programa: #include <stdio.h>
struct TEndereco {
char rua[50];
int numero;
};
struct TCidadao{
char nome[50];
char cpf[20];
struct TEndereco endereco;
};
int main(void)
{
//Inicializando com parâmetros em sequencia (ordem tem que ser respeitada)
struct TCidadao CidadaoMaria = {"Maria","42342342234",{"Rua AlfaBeta",145}};
//Inicializando com parâmetros via campo (não é necessário respeitar qualquer ordem)
struct TCidadao CidadaoJose = {.cpf = "1234567890", .endereco.numero = 541,.nome = "Jose",.endereco.rua = "Rua GamaDelta"};
printf("Rua do cidadao %s = %s\n", CidadaoMaria.nome, CidadaoMaria.endereco.rua);
printf("Rua do cidadao %s = %s\n", CidadaoJose.nome, CidadaoJose.endereco.rua);
}
Se não for usado o operador "&" , um parâmetro que é estrutura será passado por cópia. Não apresentaremos agora a passagem por endereço pois necessita do conceita de ponteiro. Observe o exercício abaixo. #include <stdio.h>
struct TEndereco{
char rua[50];
char numero[10];
};
struct TCidadao{
char nome[50];
char cpf[20];
struct TEndereco endereco;
int num_filhos;
};
void print_struct (struct TCidadao aux)
{
printf("nome=%s cpf=%s\n", aux.nome, aux.cpf);
printf("endereço inicial do aux %p\n", &aux);
}
void main()
{
struct TCidadao Cidadao;
printf("Entre com o nome\n");
scanf ("%s",Cidadao.nome);
printf("Entre com o cpf\n");
scanf ("%s",Cidadao.cpf);
printf("Entre a rua\n");
scanf ("%s",Cidadao.endereco.rua);
printf("Entre a numero\n");
scanf ("%s",Cidadao.endereco.numero);
printf("Entre com o número de filhos\n");
scanf ("%d",&Cidadao.num_filhos);
print_struct(Cidadao);
printf("endereço inicial do Cidadao %p\n", &Cidadao);
}
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Exercícios - C (série 5) |
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Unions |
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Union é um recurso do C que permite declarar um conjunto de dados que irá ocupar um mesmo espaço. É bastante empregado quando se deseja economizar espaço ou não se tem certeza sobre qual tipo de dado deve ser armazenado para determinada instancia. No exemplo a seguir é criada uma struct chamada TProduto e dentro destra estrutura há uma área de detalhamento do produto que é de uso genérico, para alguns produtos há campos específicos para preenchimento e outros não se tem ao certo os detalhes, portanto fica um campo de uso geral.
#include <stdio.h>
struct TRoupeiro{
char cor[20];
int volume;
float peso;
};
struct TProduto{
int id;
char nome[20];
union {
struct TRoupeiro roupeiro;
char descricao_generica[sizeof(int)+sizeof(float)+20];
};
};
int main(void)
{
struct TProduto vaso_decorativo = {
.id = 2,.nome = "Vaso decorativo 1",
.descricao_generica = "em vidro - peça única"
};
struct TProduto guarda_roupas_solteiro = {
.id = 1,.nome = "Roupeiro 3 portas",
.roupeiro.cor = "CZ", .roupeiro.volume = 304,.roupeiro.peso = 50.0
};
printf("nome = %s, \ndescrição = %s, \ncor = %s, \nvolume = %d, \npeso = %f\n\n\n",
guarda_roupas_solteiro.nome,
guarda_roupas_solteiro.descricao_generica,
guarda_roupas_solteiro.roupeiro.cor,
guarda_roupas_solteiro.roupeiro.volume,
guarda_roupas_solteiro.roupeiro.peso
);
printf("nome = %s, \ndescrição = %s, \ncor = %s, \nvolume = %d, \npeso = %f\n\n\n",
vaso_decorativo.nome,
vaso_decorativo.descricao_generica,
vaso_decorativo.roupeiro.cor,
vaso_decorativo.roupeiro.volume,
vaso_decorativo.roupeiro.peso
);
}
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A memória de um computador pode ser vista como um vetor de bytes. Neste espaço vimos a utilização de variáveis diversas que podem armazenar valores que podem ser obtidos do usuários, serem resultados de ariméticas e muitas outras operações. O ponteiro nada mais é que um tipo de dado igualmente armazenado em memória, porém este dado se refere a um endereço da memória, ou seja, a um outro objeto.
Este recurso é muito útil para diversos propósitos, basta pensar na própria aplicação do conceito "endereço", imagine como seria localizar uma casa em uma cidade sem haver uma forma de endereçar e armazenar os endereços das casas. Explorando esta analogia, cada lote possui um endereço e pode ter um conteúdo de diferentes tipos como uma casa, um prédio ou um conjunto de lojas, enfim, trazendo para o C seria como os tipos int, char, vetores diversos, etc.
Assim é a memória, cada byte possui um endereço. O tamanho da memória é definido pelo tamanho do barramento de endereços usado para acessá-la. Uma variável ocupa uma área da memória. Tipicamente uma variável to tipo char se utiliza de um byte. Já uma variável do tipo int pode (dependendo do sistema) usar 4 bytes contíguos.
- Uma variável possui um endereço e um conteúdo (dados).
Uma variável ponteiro tem como conteúdo um endereço. Portanto a variável ponteiro possui um endereço e contém um endereço como conteúdo. Este recurso é largamente utilizado para passar parâmetros como referência (ao invés de copiar uma variável quando se quiser processá-la em alguma função), bem como para algoritmos diversos que buscam formas mais otimizadas de executar operações. Rode o código a seguir e compare com as respostas que foram obtidas:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 10;
int *p;
long int li;
p = &i;
printf("Conteúdo de i: i = %d\n",i);
printf("Endereço de i: &i = %p\n",&i);
printf("Conteúdo de p: p = %p\n",p);
printf("Endereço de p: &p = %p\n",&p);
printf("Conteúdo apontado: *p = %d (conteúdo do endereço apontado por p)\n",*p);
printf("Tamanho do ponteiro = %li bytes\n",sizeof(p));
printf("Tamanho do lont int = %li bytes\n",sizeof(li));
printf("Tamanho do int = %li bytes\n",sizeof(i));
return 0;
}
Resposta obtida através do gcc em uma máquina Linux Ubuntu:
Conteúdo de i: i = 10 Endereço de i: &i = 0x7ffeb25859e4 Conteúdo de p: p = 0x7ffeb25859e4 Endereço de p: &p = 0x7ffeb25859e8 Conteúdo apontado: *p = 10 (conteúdo do endereço apontado por p) Tamanho do ponteiro = 8 bytes Tamanho do lont int = 8 bytes Tamanho do int = 4 bytes
- Observações:
- "&i" e "p" são iguais, isso porque "p" tem como conteúdo um endereço (neste caso o endereço de "i")
- O conteúdo de "i" (10) é igual "*p", que exatamente está extraindo o conteúdo da variável apontada (é o próprio "i")
- O endereço de "p" (&p) é um valor próprio o que prova que p é também uma variável alocada na memória armazenando um valor próprio
- Nesta máquina o ponteiro está representado por uma variável inteira de 8 bytes (uintptr_t).
Resposta obtida através do codechef.com (gcc-4.9.2):
Conteúdo de i: i = 10 Endereço de i: &i = 0xbfadc2b8 Conteúdo de p: p = 0xbfadc2b8 Endereço de p: &p = 0xbfadc2bc Conteúdo apontado: *p = 10 (conteúdo do endereço apontado por p) Tamanho do ponteiro = 4 bytes Tamanho do lont int = 4 bytes Tamanho do int = 4 bytes
- Observações:
- O endereço de "p" e "i" são completamente diferentes da resposta anterior. Isso ocorre em diferentes máquinas e cada vez que o programa for rodado deverá também gerar novos endereços. O endereço é atribuído pelo sistema operacional que por várias condições naquele instante disponibilizou estes endereços ai listados.
- Nesta máquina o ponteiro está representado por uma variável inteira de 4 bytes (uintptr_t), o tamanho de uma variável ponteiro varia conforme a plataforma.
- Ponteiro para inteiro
Observe o programa abaixo. A variável p é um ponteiro para inteiro. Isto significa que ela pode armazenar um endereço de um inteiro.
#include <stdio.h>
main()
{
int x;
int *p;
x=5;
printf("Valor de x antes = %d\n", x);
p = &x;
*p=10;
printf("Valor de x depois = %d\n", x);
printf("Valor de p = %p\n", p);
}
Observe que para se referenciar o conteúdo da posição de memória apontada por p deve-se usar o asterisco: *p
- EXERCÍCIO 1
- Considere o programa abaixo:
main()
{
int x=10;
int y, *p;
}
Complete o código para copiar o conteúdo de x para y, sem que qualquer variável apareçam no lado esquerdo de um sinal de atribuição. Ou seja, sem envolver diretamente x e y.
- EXERCÍCIO 2
- Tente inferir qual seria o valor da variável y no final do programa abaixo:
main()
{
int x,y,w,*p1,*p2;
x = 20;
w = 30;
p1 = &x;
p2 = &w;
y = *p1 + *p2;
}
- EXERCÍCIO 3
- Tente inferir qual seria o valor da variável y no final do programa abaixo:
main()
{
int x,y,w,*p1,*p2, *p3;
x = 20;
w = 30;
p1 = &x;
p2 = &w;
y = *p1 + w;
p3 = &y;
*p3 = *p3 + 10;
y = *p1 + *p2 + *p3;
}
- EXERCÍCIO 4
- Qual seria o valor das variáveis y e x no final do programa abaixo:
#include <stdio.h>
void main()
{
int x,y;
int *p;
y=0;
p=&y;
x=*p;
x=4;
(*p)++;
x--;
(*p) += x;
printf("\ny=%d x=%d\n",y,x);
}
- Ponteiro para char
Os ponteiro para char são muito utilizados pois permitem apontar para strings. A ideia é que ele aponte para o primeiro caracter (char) da string. Veja o exemplo abaixo.
#include <stdio.h>
main()
{
char x[10]="ifsc";
char *p;
p = &x[2];
printf("x[2] = %c\n", *p);
p = x;
printf("string %s\n", p);
while (*p!=0) {
printf("Endereco %p conteúdo %c\n", p,*p);
p++;
}
}
Neste foi usado o incremento de um ponteiro, o que implica em adicionar ao endereço armazenado em p uma quantidade relativa ao tamanho do tipo apontado. No caso é 1 (tamanho de um char é um byte).
- EXERCÍCIO
- Sem executar o programa abaixo, determine o valor de y no final do programa:
main()
{
char x[10]="ifsc";
char *p, y;
p = x + 2;
y= *p;
}
- Apontando para um vetor de inteiros
Da mesma forma que usamos um ponteiro para char para apontar uma string, podemos fazer um ponteiro para int apontar para para um elemento de um vetor de inteiros.
#include <stdio.h>
main()
{
int x[10]= {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int *p;
int i;
p = x;
i=0;
while (i<10) {
printf(" endereco %p e conteudo %d\n", p, *p);
p++;
i++;
}
}
OBSERVE que p++ incrementa em 4 unidades.
- Apontando para estruturas
Ponteiros podem apontar para qualquer "objeto" de qualquer tipo. Vamos verificar como é possível apontar para uma estrutura:
#include <stdio.h>
struct TRegistro {
char nome[20];
int idade;
} Tabela[4] = {
{"joao",18,},
{"maria",18,},
{"jose",19,},
{"lara",17,},
};
struct TRegistro *p;
main()
{
p = &Tabela[3]; /*p aponta para o registro 3 da tabela */
printf("O nome na posição 3 é %s e idade = %d\n", p->nome,p->idade);
}
NOTE que o uso de p->nome é uma alternativa ao uso de (*p).nome
No primeiro caso pode-se ler: o campo nome do objeto que é apontado por p.
- Escrevendo e lendo de campos de uma estrutura através de ponteiro
#include <stdio.h>
struct TRegistro {
char nome[20];
int idade;
} Tabela[4];
struct TRegistro *p;
main()
{
int i;
p = &Tabela[0]; /*p aponta para o registro 0 da tabela */
for (i=0;i<4;i++,p++)
{
printf("Digite o nome e idade da pessoa %d\n", i+1);
scanf("%s %d",p->nome,&(p->idade));
printf("\n\n>>>> O nome e idade da pessoa %d é: %s, %d \n\n\n", i+1, p->nome, p->idade);
}
}
- Retornando uma estrutura em uma função
No exemplo a abaixo a função RetornarStruct() retorna um ponteiro para uma estrutura. O cuidadado que se deve ter é que a função não deveria apontar para uma estrutura que foi criada localmente na função!
#include <stdio.h>
struct TRegistro {
char nome[20];
int idade;
} Tabela[4] = {
{"joao",18,},
{"maria",18,},
{"jose",19,},
{"lara",17,},
};
struct TRegistro *p;
struct TRegistro * RetornarStruct(int indice)
{
return &Tabela[indice];
}
main()
{
p = RetornarStruct(2); /*p aponta para o registro 3 da tabela */
printf("O nome na posição 2 é %s e idade = %d\n", p->nome,p->idade);
}
- Passando uma estrutura como parâmetro
#include <stdio.h>
struct TRegistro {
char nome[20];
int idade;
} Tabela[4] = {
{"joao",18,},
{"maria",18,},
{"jose",19,},
{"lara",17,},
};
struct TRegistro *p;
void MudarStruct(struct TRegistro *p1, int indice)
{
Tabela[indice] = *p1;
}
main()
{
struct TRegistro aux = {"luisa",16};
MudarStruct(&aux,2);
p = &Tabela[2];
printf("O nome na posição 2 é %s e idade = %d\n", p->nome,p->idade);
}
- Os argumentos argc e argv (o ponteiro de strings argv)
A função main() pode ter parâmetros formais, mas o programador não pode escolhores quais serão eles. A declaração que se pode ter para a função main() é: int main (int argc, char *argv[]); Exemplo: Escreva um programa que faça uso dos parâmentros argv e argc. O programa deverá receber da linha de comando o dia, mês e ano correntes (dd/mm/aaaa), e imprimir a data em formato apropriado. Veja o exemplo, supondo que o executável se chame data: $ data 04 11 2016 O programa deverá imprimir:
$ 04 de novembro de 2016
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main(int argc, char *argv[])
{
int mes;
char *nomemes [] = {"janeiro","fevereiro","março","abril","maio","junho","julho","agosto","setembro","outubro","novembro","dezembro"};
if(argc == 4) /* Testa se o numero de parametros fornecidos esta' (nome do programa, o dia, o mes e os dois ultimos algarismos do ano */
{
/* argv contem strings. A string referente ao mes deve ser
* transformada em um numero inteiro. A funcao atoi esta sendo
* usada para isto: recebe a string e transforma no inteiro equivalente
*/
mes = atoi(argv[2]);
if (mes<1 || mes>12) /* Testa se o mes e' valido */
printf("Erro!\nUso mes: mm, deve ser de 1 a 12.\n");
else
printf("\n%s de %s de %s\n\n", argv[1], nomemes[mes-1],argv[3]);
}
else
printf("Erro!\nUso: dd/mm/aaaa, devem ser inteiros, ou estão faltando.\n");
}
Usando ponteiros como parâmetros de entrada saída de funções |
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Enviar um ponteiro a uma função tem diversas aplicações, uma delas é a de evitar redundância de dados e realizar a leitura de informações "diretas da fonte". Estas informações quando são de grande volume também poderiam requisitar um grande volume de memória para copiar, então mais um motivo para se passar a referência (ponteiro). Observe como podemos usar ponteiros na passagem de parâmetros: #include <stdio.h>
void str_cpy(char *pdest, char *pfonte)
{
while (*pfonte!=0) {
*pdest++ = *pfonte++;
}
*pdest = 0;
}
int str_len (char *p)
{
int i=0;
while (*p++!=0)
i++;
return i;
}
main()
{
char fonte[10]="ifsc";
char destino[10];
str_cpy(destino, fonte);
printf("string destino = %s\n", destino);
printf("tamanho de dest = %d\n", str_len(destino));
}
#include <stdio.h>
void alfa(int *p)
{
*p=10;
}
main()
{
int x;
x =5;
printf("Valor de x antes da chamada de alfa = %d\n", x);
alfa(&x);
printf("Valor de x depois da chamada de alfa = %d\n", x);
}
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