Estrutura de Dados -...

Estrutura de DadosIntroducao e Alocacao de Memoria

Vilson Heck Junior

Instituto Federal de Santa Catarina

Sumario Introducao Dados Compostos Heterogeneos Alocacao de Memoria Referencias Bibliograficas

Sumario

1 Sumario

2 Introducao

3 Dados Compostos HeterogeneosO ProblemaA SolucaoObjetos em JavaExercıcio

4 Alocacao de MemoriaAlocacao Dinamica de Memoria

5 Referencias Bibliograficas

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Sumario

1 Sumario

2 Introducao

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Introducao as Estruturas de Dados

Computacao x Dados

Por definicao um computador e uma maquina capaz de trabalharcom uma grande quantidade de informacoes em um temporeduzido. Para que esse trabalho seja realizado as informacoesenvolvidas devem ser organizadas, para entao poderem sermanipuladas e utilizadas de forma conveniente.

Objetivo das Estruturas

O objetivo maior das estruturas de dados e prover diferentesformas para organizar as informacoes utilizadas por um programade computador. Esse objetivo e circundado por tecnicas demanipulacao aplicadas as informacoes organizadas, de forma autiliza-las para a resolucao de problemas diversos.

(Alexandre Savaris, 2006)4 / 22

Representacao de Dados

Um computador e um dispositivo eletronico e, por isso, ecomposto por circuitos eletricos. A ausencia ou presenca de tensaoeletrica, em cada circuito, representa um valor para de bit: 0 (naausencia de tensao) ou 1 (na presenca de tensao).

O bit, por sua vez, e o menor dado que pode ser representado porum computador e, quando arranjado com outros bit, compoembytes, ou ainda conjuntos de bytes, que representam dados. Estearranjo e determinado por uma estrutura, entao: Estrutura deDados.

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Representacao de Dados

Um computador e um dispositivo eletronico e, por isso, ecomposto por circuitos eletricos. A ausencia ou presenca de tensaoeletrica, em cada circuito, representa um valor para de bit: 0 (naausencia de tensao) ou 1 (na presenca de tensao).

O bit, por sua vez, e o menor dado que pode ser representado porum computador e, quando arranjado com outros bit, compoembytes, ou ainda conjuntos de bytes, que representam dados. Estearranjo e determinado por uma estrutura, entao: Estrutura deDados.

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Variaveis

As estruturas de dados mais simples sao as variaveis. Cada variavelarmazena um unico dado, referente a qualquer coisas do tipo dedado determinado. Mas e se precisarmos armazenar conjuntos dedados que sao de tipos diferentes, mas que sao relacionados amesma coisa?

Toda variavel possuı um tipo de dado primitivo, que determina asua estrutura. Esta estrutura limita o dado armazenado quanto aoseu valor. Por exemplo, um tipo de dado numerico nao e adequadopara armazenar texto, ou vice-versa. Ainda, um mesmo tipo dedado numerico e capaz de armazenar valores numericos exclusivosde um determinado intervalo.

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Variaveis

As estruturas de dados mais simples sao as variaveis. Cada variavelarmazena um unico dado, referente a qualquer coisas do tipo dedado determinado. Mas e se precisarmos armazenar conjuntos dedados que sao de tipos diferentes, mas que sao relacionados amesma coisa?

Toda variavel possuı um tipo de dado primitivo, que determina asua estrutura. Esta estrutura limita o dado armazenado quanto aoseu valor. Por exemplo, um tipo de dado numerico nao e adequadopara armazenar texto, ou vice-versa. Ainda, um mesmo tipo dedado numerico e capaz de armazenar valores numericos exclusivosde um determinado intervalo.

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Sumario

1 Sumario

2 Introducao

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Dados Compostos Heterogeneos

Muitas Variaveis

Se pensarmos em uma pessoa, ela pode ser descrita com diversosdados, por exemplo: Nome, Idade, Endereco, CPF, ... Entao,utilizando variaveis, precisarıamos declarar diversas variaveis paracada pessoa que gostarıamos de armazenar, obtendo um enormenumero de variaveis. Uma forma de resolver esta multipla alocacaode variaveis e chamado de Dados Compostos Heterogeneos,Registros ou, ainda, Estruturas.

Estruturar e/ou Agrupar, de forma organizada, os dados que saorelacionados a mesma tarefa ou elemento.

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Muitas Variaveis

Se pensarmos em uma pessoa, ela pode ser descrita com diversosdados, por exemplo: Nome, Idade, Endereco, CPF, ... Entao,utilizando variaveis, precisarıamos declarar diversas variaveis paracada pessoa que gostarıamos de armazenar, obtendo um enormenumero de variaveis. Uma forma de resolver esta multipla alocacaode variaveis e chamado de Dados Compostos Heterogeneos,Registros ou, ainda, Estruturas.

Estruturar e/ou Agrupar, de forma organizada, os dados que saorelacionados a mesma tarefa ou elemento.

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O Problema: Numerosas Variaveis

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A Solucao: Dados Compostos Heterogeneos - Objetos

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Criando uma Classe class em Java

Como visto em slide anterior, uma class pode ser composta devarios campos de diferentes tipos de dados;

A criacao desta class e feita em novo arquivo, dentro de umpackage e fora de qualquer outra class;

Apos a declaracao class, devemos colocar um bloco { };

Dentro do bloco { }, devemos declarar os elementos que iraocompor a estrutura. A declaracao de cada elemento deve serantecedida pela palavra: public.

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1 package MeuPrograma;

2 class Pessoa { // Declarac~ao da classe Pessoa

3 public String Nome; // Atributo Nome

4 public int Idade; // Atributo Idade

5 public String Endereco; // Atributo Endereco

6 public long CPF; // Atributo CPF

8 public class Programa {

9 public static void main(String [] args) {

10 Pessoa p1 = new Pessoa ();

11 p1.Nome = "Fulano de Tal";

12 p1.Idade = 20;

13 p1.Endereco = "Rua XYZ , 12";

14 p1.CPF = 1234567890;

Criacao e Inicializacao de class em Java

Aplicacao em Array

Um bom exemplo de simplificacao que obtemos ao usar a classPessoa, que criamos anteriormente, e apresentada ao utilizarmosum array para armazenar um determinado numero de objetosPessoa.

Arrays e outras Estruturas de Dados, que serao estudadas, passama ter capacidade de armazenar elementos mais complexos, assimcomo uma Pessoa, que e composta por diversos dados diferentes.

1 //Array de 10 Pessoas

2 Pessoa [] pes = new Pessoa [10];

3 pes[0] = new Pessoa ();

4 pes [0]. Nome = "Fulano de Tal";

5 pes [0]. Idade = 20;

7 pes [1]. Nome = "Ciclano de Tal";

8 pes [1]. Idade = 51;

9 String texto = pes [0]. Nome;

10 int nro = pes [1]. Idade;

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Aplicacao em Array

Um bom exemplo de simplificacao que obtemos ao usar a classPessoa, que criamos anteriormente, e apresentada ao utilizarmosum array para armazenar um determinado numero de objetosPessoa.

Arrays e outras Estruturas de Dados, que serao estudadas, passama ter capacidade de armazenar elementos mais complexos, assimcomo uma Pessoa, que e composta por diversos dados diferentes.

1 //Array de 10 Pessoas

4 pes [0]. Nome = "Fulano de Tal";

5 pes [0]. Idade = 20;

7 pes [1]. Nome = "Ciclano de Tal";

8 pes [1]. Idade = 51;

9 String texto = pes [0]. Nome;

10 int nro = pes [1]. Idade;

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Exercıcio 01

Primeira Etapa

Faca um novo projeto para Console em Java;Crie uma class chamada Contato, contendo os atributos:

String Nome; long Telefone; String Email;

Segunda Etapa

Dentro da funcao main declare um array (de tamanho 10) do tipoContato; eCrie uma aplicacao com um Menu(funcional) contendo:

1 - Cadastrar Contatos

2 - Listar Contatos

3 - Sair

O Menu devera ser exibido ate a escolha da opcao Sair.

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Exercıcio 01

Primeira Etapa

Faca um novo projeto para Console em Java;Crie uma class chamada Contato, contendo os atributos:

String Nome; long Telefone; String Email;

Segunda Etapa

Dentro da funcao main declare um array (de tamanho 10) do tipoContato; eCrie uma aplicacao com um Menu(funcional) contendo:

1 - Cadastrar Contatos

2 - Listar Contatos

3 - Sair

O Menu devera ser exibido ate a escolha da opcao Sair.

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Sumario

1 Sumario

2 Introducao

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Alocacao de Memoria

Estatico

Ate agora, aprendemos a alocar memoria atraves da declaracao devariaveis e arrays. Vimos estrategias para resolver algunsproblemas pontuais, tais como:

Gerenciar um alto numero de variaveis (atraves de arrays);

Definir uma class para associar dados heterogeneos;

O que falta?

Mas e se precisarmos alocar memoria sob demanda?Por exemplo, imagine o exercıcio feito anteriormente, onde criamosum array para armazenar 5 Contatos. O que aconteceria no casodo usuario precisar cadastrar um sexto Contato?

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Alocacao de Memoria

Estatico

Ate agora, aprendemos a alocar memoria atraves da declaracao devariaveis e arrays. Vimos estrategias para resolver algunsproblemas pontuais, tais como:

Gerenciar um alto numero de variaveis (atraves de arrays);

Definir uma class para associar dados heterogeneos;

O que falta?

Mas e se precisarmos alocar memoria sob demanda?Por exemplo, imagine o exercıcio feito anteriormente, onde criamosum array para armazenar 5 Contatos. O que aconteceria no casodo usuario precisar cadastrar um sexto Contato?

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O Comando new

Em varias situacoes nos utilizamos o comando new, geralmentesem entender qual era sua real funcao;

A partir de agora, devemos estudar melhor este comando, masacima de tudo, entender os conceitos que estao por tras do seufuncionamento;

Devemos lembrar que este tipo de funcao existe em todas aslinguagens de programacao, algumas vezes como mesmo nome,outras vezes com nomes diferentes, mas com a mesma aplicacao;

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O Comando new

Em varias situacoes nos utilizamos o comando new, geralmentesem entender qual era sua real funcao;

A partir de agora, devemos estudar melhor este comando, masacima de tudo, entender os conceitos que estao por tras do seufuncionamento;

Devemos lembrar que este tipo de funcao existe em todas aslinguagens de programacao, algumas vezes como mesmo nome,outras vezes com nomes diferentes, mas com a mesma aplicacao;

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Uso do Comando new

O comando new e utilizado para alocar memoria:

1 int[] pes = new int [10];

No exemplo acima, solicitamos ao Sistema Operacional que de aonosso programa, espaco suficiente para armazenar 10 numerosinteiros, ou seja: 32bits× 10 = 40bytes.

Antes de armazenar qualquer dado, precisamos ter um espaco namemoria devidamente alocado. Isto e feito com o comando new.As excecoes ficam por conta das Variaveis de tipos de dadosprimitivos, que dispensam o uso deste comando, mas que fazem aalocacao de espaco na memoria no momento em que asdeclaramos.Segue exemplo de uso com tamanho informado pelo usuario.

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Uso do Comando new

O comando new e utilizado para alocar memoria:

1 int[] pes = new int [10];

No exemplo acima, solicitamos ao Sistema Operacional que de aonosso programa, espaco suficiente para armazenar 10 numerosinteiros, ou seja: 32bits× 10 = 40bytes.

Antes de armazenar qualquer dado, precisamos ter um espaco namemoria devidamente alocado. Isto e feito com o comando new.As excecoes ficam por conta das Variaveis de tipos de dadosprimitivos, que dispensam o uso deste comando, mas que fazem aalocacao de espaco na memoria no momento em que asdeclaramos.Segue exemplo de uso com tamanho informado pelo usuario.

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1 package MeuPrograma;

2 import java.util.Scanner;

3 public class Programa {

4 public static void main(String [] args) {

5 Scanner entrada = new Scanner(System.in);

6 int tamanho;

7 String [] nomes;

8 System.out.println("Tamanho do array: ");

9 tamanho = entrada.nextInt ();

10 nomes = new String[tamanho ];

11 for (int x = 0; x < tamanho; x++) {

12 System.out.print("Nome nro " + x + ": ");

13 nomes[x] = entrada.nextLine ();

15 System.out.println("Os " + tamanho + " nomes s~ao:");

16 for (int x = 0; x < tamanho; x++)

18 System.out.println(nomes[x]);

Usando new para alocar um array em Java

A Memoria

Continua material sobre a memoria e a alocacao de memoria.

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Sumario

1 Sumario

2 Introducao

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Referencias Bibliograficas

Basicas

GOODRICH, M. T.; TAMASSIA, R.; Estruturas de dados ealgoritmos em Java. 4a Edicao. Porto Alegre, 2006

ZIVIANI, N.; Programacao de algoritmos com implementacoesem Java e C++. 1a Edicao. Cengage Learning, 2006

Complementares

CORMEN, T. H.; LEISERSON, C. E., et al.; Algoritmos -Teoria e Pratica. 4a Edicao. Sao Paulo: Elsevier, 2009

PREISS, B. R.; Estrutura de Dados e Algoritmos. Sao Paulo:Elsevier, 2001

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