7888-Aula_06_-_Vetores_como_parâmetros

5/13/2018 7888-Aula_06_-_Vetores_como_parâmetros - slidepdf.com

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Estrutura de Dados

Aula 06Vetores como parâmetros;

Diferença entre vetores e ponteiros;Atividade de laboratório.



2

• Implemente uma função que classifique os

elementos de um vetor em ordem crescente usandoo algoritmo de ordenação por seleção.

• ordenação por seleção: procure pelo menorelemento no vetor e permute com o primeiroelemento do vetor; repita este processo para osubvetor que se inicia no segundo elemento e,assim, sucessivamente; o processo termina quandoo subvetor contiver apenas um elemento.

• Teste a função com dados aleatórios.

Problema 25



3

Análise do programa

Observe como um vetoré passado comoparâmetro de umafunção: o número deelementos do vetor não

precisa ser declarado.

Para haver a troca, os

parâmetros não devemser passados porreferência (endereço)?



Análise do programa#define INFINITO 999999

#define TAM_MAX 50

int main(int args, char * arg[]){

int i,n,a[TAM_MAX];

// Inicializar gerador de números aleatórios

srand((unsigned)time(NULL));

// Vetor gerado aleatoriamente

n = (rand() % TAM_MAX)+1;printf("Vetor original: ");

for (i = 0; i < n; i++)

{

a[i] = (rand() % 100);

printf("%d ",a[i]);

}

printf("\n");

// Classificar vetor

ordenar_por_selecao(a,n);

printf("Vetor ordenado: ");

for (i = 0; i < n; i++)

printf("%d ",a[i]);

printf("\n");

system("PAUSE");

return 0;} 4



5

• Quando deve ser feita este tipo de passagem? Veja

o exemplo:

Exibe: x = 2 y = 5

Passagem por Valor

Exibe: x = 5 y = 2

Passagem por Referência

Passagem de parâmetros



6

• No caso de uma função ter como parâmetro um

vetor, temos um caso particular de grandeimportância.

Por quê? Porque o nome de um vetor nada mais éque um ponteiro para sua primeira posição.

• Exemplo:

C O R D I A Lv0

1 2 3 4 5 6

F17

F17 F18 F19 F1A F1B F1C F1D

char v[8];

\0

7

F1E

Vetores como parâmetros



• Mas, então como é possível usarmos a notação:

• Isto pode ser facilmente explicado, desde que se

entenda que a notação acima é absolutamenteequivalente a:

• Mas, o que significa somar (ou subtrair) um valor aum ponteiro?

nome_do_vetor[índice]

*(nome_do_vetor + índice)




• Quando incrementamos um ponteiro, ele passa a

apontar para o próximo valor do mesmo tipo.

• Exemplo: ao incrementar um ponteiro para char,

ele anda 1 byte na memória e ao incrementar umponteiro para double ele anda 8 bytes.

C O R D I A L

v

0 1 2 3 4 5 6

v + 3

v &v[0]

*v v[0] = 'C'

*(v + 3) v[3] = 'D'

São equivalentes!!!




• Logo, como o nome de um vetor é também um

ponteiro, a passagem de parâmetro para vetores ésempre por referência.

Assim, qualquer modificação ocorrida no vetordentro da função será, na realidade, feita sobre oparâmetro usado na chamada.

...

...

Alterações no vetor x dentroda função ordenar_por_selecaoserão também realizadas novetor a.

Na definição da função, podemos

substituir int x[ ] por int x[TAM_MAX] ou ainda int *x.




10

• O que devemos fazer se desejarmos que os

elementos de um vetor, passado como parâmetropara uma função, não sejam alterados?

• Resposta: dentro da função é preciso atribuir oselementos do vetor a uma variável local.

• Considere o exemplo mostrado a seguir.




11

Os elementos do vetor a terãoseus valores modificados pelafunção quadrado?

Sim! A passagem

é por referência.




12

Não! Foi feita uma

cópia de v em x.

Atenção! Observe que a cópia doselementos foi feita um a um. O queaconteceria se fizéssemos: x = v?


E agora, os elementos do vetor a terão seus valores modificadospela função quadrado?



13

Atenção!!

• Há uma diferença importante entre o nome de umvetor e um ponteiro: um ponteiro é uma variável,mas o nome de um vetor não é uma variável.

• Isto significa, que não se consegue alterar o

endereço que é apontado pelo "nome do vetor".Exemplo:

int v[10];

int *p, i;p = &i;

v = v + 2;

v++;

v = p;

Operações

inválidas

p = v;

p = v + 2;

Operaçõesválidas

Diferença entre vetores e ponteiros



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• Para indicar que um parâmetro de função não

deve ser alterado, usa-se o qualificador const.

• Exemplo:

Se existir na função umaatribuição de valor a umparâmetro declaradocomo constante, a

compilação indicaráum erro.

Qualificador const



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• Implemente uma função que classifique os

elementos de um vetor em ordem crescenteusando o algoritmo quicksort:

1. Seja m o elemento na posição central no vetor;

2. Seja i o índice do primeiro e j, o índice do último elemento do vetor;3. Enquanto i for menor ou igual a j, faça com que:

a) O valor de i cresça até encontrar um elemento maior que m;b) O valor de j diminua até encontrar um elemento menor que m;

c) Haja a troca entre os elementos que ocupam as posições i e j.

Problema 26



16

• Ao final desses passos, a situação do vetor será a

seguinte:à esquerda da posição central, existem somenteelementos menores do que m;à direita da posição central, existem somente

elementos maiores do que m;

• Assim, o problema de ordenar o vetor se reduz aoproblema de ordenar cada uma dessas “metades”.

• Os mesmos passos serão aplicadas repetidasvezes à cada nova “metade”, até que cada metadecontenha um único elemento (caso trivial).

Problema 26



17

• Considere o exemplo abaixo:

• Como a natureza dos problemas é sempre amesma (“ordenar um vetor”), o mesmo método

pode ser usado para cada subproblema.

4 1 3 5 2

Ordenar {4,1,3,5,2}

2 1 5 4

Ordenar {2,1} Ordenar {5,4}

1 2Ordenar {1} Ordenar {2}

4 5Ordenar {4} Ordenar {5}

Problema 26



18


Veja que interessante: afunção quicksort chamaa si mesma!!!



19

• A função quicksort implementada é um exemplo

de função recursiva: função que chama a simesma.

Recursividade



20

• A recursividade muitas vezes torna o algoritmo

mais simples.

• Veja, por exemplo, o Problema 27, que

implementa uma solução recursiva para o jogoTorre de Hanói.

• Desafio: escrever um algoritmo não-recursivo

para resolver o jogo Torre de Hanói.

Funções recursivas



21

// Programa p27.c

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

void mover(int n, int a, int b, int c);

int main(int args, char * arg[])

{

int n;

printf("Numero de discos: ");

scanf("%d",&n);printf("Solucao da Torre de Hanoi com %d discos:\n",n);

mover(n,0,2,1);

system("pause");

return 0;

}

void mover(int n, int a, int b, int c){

if (n > 0)

{

mover(n-1,a,c,b);

printf("%d -> %d\n",a,b);

mover(n-1,c,b,a);

}

}

Funções recursivas



22

• Considere que um polinômio é representado como um

vetor de valores do tipo float (vetor de coeficientes).Por economia de memória, o vetor deve conterapenas o número necessário e suficiente deelementos para representar o polinômio.

• Implemente a função mostrar_polinomio que exibe umpolinômio representado desta maneira.

Problema 28



23


Note que o vetor é declaradocomo um ponteiro.

Note que o tamanho do vetorde coeficientes é definido emtempo de execução, após ousuário fornecer o grau dopolinômio.



24

• Já discutimos que o nome de um vetor nada mais é

que um ponteiro para sua primeira posição.

• Exemplo:

• Portanto, uma outra forma de declarar o vetor é:

char *v;

Alocação estática de memória

C O R D I A Lv0 1 2 3 4 5 6

F17

F17 F18 F19 F1A F1B F1C F1Dchar v[8];

\07

F1E

á ó



25

• Então, qual a diferença entre declarar o vetor v

como um ponteiro para char ou como um vetor deelementos do tipo char?

• A diferença está na alocação de memória.

char *v;

ou


C O R D I A Lv 0 1 2 3 4 5 6F17

F17 F18 F19 F1A F1B F1C F1D

char v[8];

\07

F1E

Al á i d ó i



26

• Ao declarar v como um vetor de elementos do tipo

char, o compilador aloca automaticamente o espaçode memória necessário.

• Para o exemplo:

• O compilador aloca 8 * N bytes de memória para v,onde N corresponde ao número de bytes usado pelo

compilador para armazenar o tipo char.

• Normalmente, N = 1 byte, para o tipo char.

char v[8];


Al ã á i d ó i



27

• A linguagem C utiliza a função sizeof para determinar

o número de bytes reservado pelo compilador paraum determinador tipo.

• Por exemplo, no gcc:

• Ao calcular o espaço de memória de um vetor, use afunção sizeof, pois o espaço de memória de umdeterminado tipo, pode variar entre compiladores.

a = sizeof(int);

b = sizeof(float);

c = sizeof(double);

a = 4

b = 4

c = 8

int w[10];

10 * 4 bytes

10 * sizeof(int)

gcc

qualquer

compilador


Al ã á i d ó i



28

• Se o programador define a quantidade de memória

necessária a um vetor (especificando o tipo e onúmero de elementos), a alocação de memória podeser feita em tempo de compilação: alocação estática.

• Declarando um vetor como ponteiro, a alocação dememória não pode ser feita pelo compilador, pois adeclaração não especifica o número de elementos.

• Neste caso, a alocação deverá ser feita em tempo deexecução: alocação dinâmica de memória.


porque é feita em tempo de execução

Al ã di â i d ó i



29

• Para fazer a alocação dinâmica de memória,

podemos usar as funções calloc ou malloc.

• A função calloc requer dois parâmetros: o número deposições de memória e o tamanho em bytes de cadaposição.

• Já a função malloc requer apenas um parâmetro: o

espaço total em bytes de memória necessário.

• Estas funções retornam um ponteiro do tipo void parao início do espaço de memória alocado.

Alocação dinâmica de memória




30

• Portanto, este ponteiro deve ser convertido (type

casting) para o tipo de dado desejado.

• Para fazer com que w aponte para um espaço dememória capaz de acomodar 10 elementos do tipo

int, podemos escrever:

ou então:

int *w;

w = (int *)calloc(10,sizeof(int));

int *w;

w = (int *)malloc(10*sizeof(int));

No caso do gcc, esta conversãonão precisa ser explícita.





31

• Qual a vantagem de declarar um vetor como

ponteiro?

• Neste caso, não é necessário definir, a priori , onúmero de posições de memória necessárias.

• No programa p28.c, por exemplo, o vetor c é usadopara armazenar os coeficientes de um polinômio.

• Porém, não é possível saber o número exato decoeficientes, pois este número depende do grau dopolinômio, que é fornecido em tempo de execução.





32

• Obviamente, seria possível declarar o vetor c como:

sendo MAX_TAM uma constante definidapreviamente.

• Neste caso, MAX_TAM deveria ser estimado epoderíamos ter duas situações possíveis:a) Desperdício de memória;b) Erro devido à subestimação de MAX_TAM.

• O programa p28.c declara o vetor c como umponteiro e aloca o espaço de memória somentedepois de conhecido o grau do polinômio.

int c[MAX_TAM];

c = (float *)calloc(n+1,sizeof(float));





33

• Outra vantagem da alocação dinâmica de memória é

a possibilidade de reduzir ou aumentar a quantidadede memória alocada anteriormente.

• Isto pode ser feito com a função realloc, cujosparâmetros são um ponteiro para o início do bloco de

memória e a quantidade de bytes a ser alocada.

• Essa função retorna um ponteiro para o início donovo bloco de memória. Este ponteiro pode ser igual

ao ponteiro para o bloco de memória original.• Caso seja diferente, a função realloc copia os dados

armazenados no bloco de memória original para o

novo bloco de memória.





34

Criação do vetor.

Aumentando oespaço alocado.

Diminuindo oespaço alocado.


St i t i



35

• Considere o seguinte programa:

• Neste caso, msg é um ponteiro para char, ouequivalentemente, um vetor de caracteres.

• Note que não há alocação de memória chamando-se a função calloc ou a função malloc.

Strings como ponteiros




36

• Isto é possível porque, para strings, o espaço de

memória necessário e suficiente é alocado,dinamicamente, no momento da atribuição.

• Assim, a instrução:

atribui à msg treze posições de memória:

• Se em seguida, o programa atribui:

msg = "Linguagem C\n";

L i n g u a g e m C \n \0

msg = "Programação na Linguagem C\n";

msg = "C\n";

ou O espaço alocado para msg serádiminuído ou aumentado

automaticamente.

msg





37

• Este tipo de alocação dinâmica ocorre apenas no

caso de atribuições para strings.

• Se o valor do string não for atribuído diretamente(por exemplo, valor é lido pelo comando gets), a

alocação deve ser feita usando calloc ou malloc.





38

• A leitura de um string deve ser feita pela função

gets, pois usando-se scanf, os espaços em brancosão entendidos como separadores de valores.

• Por exemplo, se o usuário digita:

Então, a instrução:

atribuiria à variável nome apenas o valor “Sao”.

Sao Paulo Futebol Clube

scanf("%s",nome);


E t d d D d



Entrada de DadosString com espaços em branco

E t d d D d




E t d d D d



scanf(%[^\n]s, nome);%s

Leitura de string ^

Ler qualquer caractere

\nAté um enter


Alocação dinâmica para matrizes



42

• Como no caso de vetores, o nome de uma matriz é

também um ponteiro para a primeira posição dememória alocada para esta matriz.

• Portanto, uma matriz também pode ser declarada

como um ponteiro.

• Considere, por exemplo, o caso de uma matrizbidimensional com m linhas e n colunas.





43

• Uma matriz pode ser imaginada como um vetor de

m elementos, em que cada elemento é um ponteiropara o início de um vetor de n elementos.

• Exemplo: int mat[3][4];


mat

F17

F17

F18

F19

F1A F1B F1C F1D

Vetor que armazena os

endereços das linhas da matriz.

F1A

A01

B01

A01 A02 A03 A04

B01 B02 B03 B04

Vetores quearmazenam oselementos da

matriz.




44

• Portanto, inicialmente, é preciso alocar um vetor

com três elementos, correspondentes aosendereços das linhas da matriz.

• Isto pode ser feito como a seguir:

• A seguir, deve-se alocar, para cada elemento de

mat, um vetor com quatro elementos do tipo int.

mat = (int **)calloc(3,sizeof(int *));

for (i = 0; i < 3; i++)

mat[i] = (int *)calloc(4,sizeof(int));





45

• Portanto, no caso geral de uma matriz de m linhas

e n colunas, a alocação dinâmica de memória podeser feita como:

• A alocação de memória para matrizes com maisdimensões pode ser feita de forma análoga.

• Como seria, por exemplo, para uma matriztridimensional?

mat = (int **)calloc(m,sizeof(int *));

for (i = 0; i < m; i++)

mat[i] = (int *)calloc(n,sizeof(int));





46

• Neste caso, teríamos o código:

• Para este código, podemos abstrair arepresentação da matriz a como a seguir.





47

15 2 19 51

23 18 3 1

1 3 76 12

a10

10

A0 A1 A2 A3

B0 B1 B2 B3

C0 C1 C2 C320

30

A0

B0

C0

D0

E0

F0

11

20

22

21

30

32

31 7 21 56 8

4 43 1 9

9 6 23 90

D0 D1 D2 D3

E0 E1 E2 E3

F0 F1 F2 F3

Exemplo: float ***a;

Sejam: n1=2, n2=3, n3=4

Exemplo:a[0][0][0] = 23a[1][2][3] = 90


EXERCÍCIO Problema 29



• Um professor mantém as notas dos alunos das classes

em que leciona em tabelas, onde as linhascorrespondem aos alunos e as colunas correspondemàs avaliações.

• Para cada classe, o professor pode fazer quantasavaliações desejar. Implemente as funções: – maior_nota: retorna a maior nota obtida pela classe;

deve retornar também o número do aluno e o número daavaliação correspondente à maior nota da classe;

– media_classe: retorna a média das notas obtidas pelaclasse, considerando todas as avaliações realizadas.

• Testar o programa com notas geradas aleatoriamente.

EXERCÍCIO Problema 29

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