Tipos Estructurados

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Tipos Estructurados
Departamento de Sistemas Informáticos
yProgramación

• Facultad de CC. Físicas. CURSO 04/05Fundamentos
  de Programación TEMA 5

Facultad de CC. FísicasFundamentos de
Programación curso 05/06 TEMA 5
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Tipos Estructurados

• Una estructura de datos es
• una colección de valores a los que se hace
  referencia a través de un único nombre,
• organizada de tal manera que se puede acceder a
  cada uno de los valores de forma individual
• Se puede operar sobre la estructura completa o
  sobre cada valor individual

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Arrays unidimensionales.

• Motivación
• Especificación. Se desarrolla un programa para
• Leer una lista de calificaciones de examen
• Encontrar su media
• Escribir la lista con las calificaciones
  superiores a la media
• Ordenar la lista de calificaciones en orden
  ascendente
• Solición 1. Utilizar una variable para cada
  calificación. Si hay 100 alumnos, 100 variables

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Arrays unidimensionales.

• Utilidad procesamiento de listas i.e.
  colecciones ordenadas de valores a los que se
  puede acceder individualmente a través de un
  índice.
• Sintaxis
• ltTipogt NombreArray ltTamañogt

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Arrays unidimensionales.

• Es una estructura que se utiliza para almacenar
  valores del mismo tipo.
• Se pueden identificar como listas o vectores
• los valores se almacenan uno junto a otro,
• cada dato de la colección se puede referenciar
  por su posición en la lista
• Un array se caracteriza por
• Un nombre (Identificador)
• Un tamaño (nº de elementos que contiene)
• El tipo de elementos que contiene

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Arrays unidimensionales.
Ejemplo

• int VectorGrande100, VectorPeque8,7,6,5
• double a3
• char calif10, una_calif
• cin gtgt VectorGrande99 gtgt VectorGrande0
• VectorGrande13 VectorGrande99
  VectorGrande0
• cout ltlt VectorGrande13
• int indice
• indice 0
• cout ltlt VectorGrandeindice

Declaración
Utilización de los elementos
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Arrays unidimensionales.
Ejemplo

• Especificación. En una lista de 5 puntuaciones
  en los exámenes dadas por el usuario mediante
  teclado, presentar la mayor y la diferencia de
  cada uno con el mayor.
• Algoritmo.
• 1. Introducir valores para los elementos del
  array por cin.
• 2. Recorrer la lista buscando el mayor.
• 3. Mostrar para cada elemento la diferencia con
  el mayor.

Procesamientode listas de valores
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Arrays unidimensionales.
Ejemplo

• int main()
• float NotaAlum5
• int i0, maximo
• for (int i0 i lt 5 i)
• cout ltlt "Intro valor de nota n " ltlt i ltlt
  endl
• cin gtgt NotaAlumi
• maximo NotaAlum0
• for (i1 i lt 5 i)
• if (NotaAlumi gt maximo) maximo NotaAlumi
• for (i 0 ilt5 i)
• cout ltlt NotaAlumi ltlt " tiene una diferencia
  de "
• ltlt maximo - NotaAlumi
• ltlt " con respecto al maximo" ltlt endl
• getchar()
• return 0

Procesamientode listas de valores
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Arrays unidimensionales.

• Qué sucede en memoria?
• int a6
• Se reservan posiciones adyacentes para 6
  elementos de tipo int.
• Se recuerda únicamente la dirección del primer
  elemento.
• Para obtener cualquier elemento de la estructura
  se cuenta a partir del primero.

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Arrays unidimensionales.

• Peligro!!!
• int a6
• a7 238
• El ordenador ejecuta la instrucción como si
  existiera el elemento.
• Es necesario llevar un registro del número de
  elementos que contiene el array y tenerlo en
  cuenta al procesar.

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Arrays unidimensionales.
Ejemplo

• Especificación. Inicializar una lista con un
  máximo de 100 valores enteros dados por el
  usuario desde teclado. La introducción se da por
  finalizada al introducir un número positivo. El
  usuario nos debe dar valores ordenados de menor a
  mayor.

Registro del númerode elementos
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Arrays unidimensionales.

• int const max_ind 100
• int amax_ind
• int indice
• do
• int numero
• cin ltlt numero
• if (numerogt0)
• for (indice 0 indice lt max_ind
  indice)
• if (indice 0)
• aindice numero
• else
• while (numero lt aindice-1)
• cout ltlt solo numeros ordenados de menor
  a mayor
• cin gtgt numero
• //Fin while
• aindice numero
• //Fin else
• //fin for

Ejemplo
Registro del númerode elementos
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Arrays unidimensionales.
Utilización de Arrays como parámetros de
Subprogramas lttipogt NomFun (lttipoelemgt
NomArr) Son un tipo especial, en la práctica
funcionan de la misma forma que los parámetros
por referencia. Son de entrada/salida.
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Arrays unidimensionales.

• include ltvcl.hgt
• pragma hdrstop
• include ltiostream.hgt
• pragma argsused
• void IniNotas (float Notas, int const maxElem)
• for (int i0 i lt maxElem i)
• cout ltlt "Intro valor de nota n " ltlt i ltlt
  endl
• cin gtgt Notasi
•  
• int main(int argc, char argv)
• float NotaAlum5
• int i0, maximo
• IniNotas(NotaAlum)
• maximo NotaAlum0

Ejemplo
Arrays como parámetros de funciones
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Arrays unidimensionales.
Argumento

• Función que devuelve el valor máximo almacenado
  en un array de enteros.
• Algoritmo
• Asumir
• Se ha declarado un array de enteros que ya se han
  leido por teclado.
• Argumentos de entrada
• La función necesita el array y el tamaño del
  array.
• Devuelve
• Valor entero máximo contenido en el array.
• Procesamiento
• Maximo 0.
• Recorrer todo el array comprobando que el entero
  de la posición i es mayor que maximo si es
  mayor, asignar dicho entero a maximo.

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Arrays unidimensionales.
Argumento

• Función que devuelve el valor máximo almacenado
  en un array de enteros.

int maximo (int fvector, int tamano) float
maximo fvector0 int i for (i 0 i lt
tamano i) if (maximo lt fvectori) maximo
fvectori return maximo void main ()
int const limiteSup 50 int
vectorlimiteSup, i ...
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Arrays unidimensionales.
Argumento
include ltiostream.hgt int maximo (int fvector,
int tamano) float maximo fvector0 int
i for (i 0 i lttamano i) if (maximo lt
fvectori) maximo fvectori return
maximo void main () int const limiteSup
5 int vectorlimiteSup, i //Leer los datos
por teclado. for (i 0 ilt limiteSup dato
gt 0 i) cout ltlt "Introduce el dato
(valor negativo para finalizar)"ltlt i ltlt " "
cin gtgt dato if (datogt0)
vectoridato i
//Devuelve el valor maximo del
array. coutltlt"El valor maximo del array es "ltlt
maximo (vector, limiteSup) //Fin main
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Arrays unidimensionales.
ERROR COMÚN En arrays parcialmente llenos,
pasar como parámetros elementos que no se han
iniciado. Para evitarlo, hay que llevar un
registro de los límites en que el array tiene
valores. El subprograma necesita conocer cuál es
el último elemento que tiene valor.
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Arrays unidimensionales.

• Escribir un programa que lea 20 enteros, los
  guarde en un array y calcule y muestre por
  pantalla la suma de los valores que haya en
  posiciones pares del array (0, 2, ) y la suma de
  los valores que haya en posiciones impares del
  array (1, 3, ).
• Algoritmo
• 1. Leer los 20 números enteros y almacenarlos en
  un array.
• 2. Recorrer el array sumando los valores de
• - Posiciones pares.
• - Posiciones impares.
• 3. Visualizar resultados.

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Arrays unidimensionales.
include ltiostream.hgt define MAXIMO 20 void
CargarArray (int fvector) int i0 char
fin do cout ltlt Desea introducir otro
dato? cin gtgt fin if (UpCase(fin) ! S i
lt MAXIMO) cout ltlt "Introduce el dato " ltlt i
ltlt " " cin gtgt fvectori i
while (UpCase(fin)!SiltMAXIMO) void main
() int MatrizMAXIMO int TotalPar 0,
TotalImpar 0, i //Cargar array cout ltlt
"Introduce los componentes del array " ltlt endl
CargarArray (Matriz) ...
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Arrays unidimensionales

• Implementación
• 2. Recorrer el array sumando los valores de
• - Posiciones pares.
• - Posiciones impares.

//Sumatorios posiciones pares e impares. for
(i 0 i lt MAXIMO i) if (i 2 0)
TotalPar Matrizi else TotalImpar
Matrizi
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Arrays unidimensionales.
ATENCIÓN. El valor devuelto por una función no
puede ser un tipo estructurado.
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Arrays unidimensionales.

• Algunas Limitaciones
• Los arrays son muy útiles para el procesamiento
  de listas. Pero la implementación de listas con
  arrays tiene limitaciones
• Un array tiene que tener un número fijo de
  elementos y una lista no. Se suele estimar el
  tamaño máximo que puede llegar a tener la lista y
  se declara el array para que tenga ese número de
  componentes.
• Siempre se corre el riesgo de dejar elementos
  fuera del procesamiento un array demasiado
  grande ocupa mucha memoria.

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Arrays unidimensionales.

• Algunas Limitaciones
• Algoritmos de inserción y eliminación son poco
  eficientes.
• Por ejemplo, para insertar un nuevo elemento en
  la siguiente lista (en la posición 6) hay que
  desplazar cada elemento de las posciones 7 a la
  10 una posición a la derecha
• 23,24,25,27,28,29,98,87,65,32

7
23,24,25,27,28,7,29,98,87,65,32
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Arrays unidimensionales.
Algunas Limitaciones En eliminación sucede lo
mismo, hay que desplazar los elementos que están
a derecha del eliminado una posición hacia la
izquierda para cerrar el hueco
23,24,25,27,28,29,98,87,65,32
23,24,25,27,29,98,87,65,32
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Arrays unidimensionales.

• Algunas Limitaciones
• Si inserción y eliminación se limitan al final
  del array, no existe ineficiencia.
• Una pila es una lista cuyos elementos pueden
  insertarse (apilarse) y borrarse (desapilar) sólo
  al final de la lista (cima de la pila).
• Si los elementos se pueden insertar sólo por un
  extremo (el final) y borrar los del otro (la
  cabeza) se le llama cola.

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Arrays unidimensionales.

• Resumiendo
• Los arrays agrupan elementos del mismo tipo.
• Funcionan muy bien para listas estáticas.
• Funcionan razonablemente bien para listas cuyo
  tamaño se puede estimar y las que las operaciones
  de inserción y eliminación no son frecuentes o
  están restringidas al final.
• No es lo más adecuado para listas dinámicas cuyos
  tamaños pueden variar mucho y con muchas
  operaciones de inserción/eliminación.

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Arrays bi y multi dimensionales.

• Utilidad procesamiento de estructuras tipo
  matriz. El acceso a cada elemento se hace a
  través de 2 índices.
• Sintaxis
• ltTipogtNombreArrayltDimensión1gt ltDimensión2gt
• Cada celda de almacenamiento es del tipo ltTipogt

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Arrays bi y multi dimensionales.
Definición

• Ejemplos
• int m6 10 ? Array bidimensional de 6x10
  enteros (matriz)
• float k3 2 5 ? Array tridimensional de
  3x2x5 reales (cubo)

cubo de 3x2x5
matriz de 6x10
30
Arrays bi y multi dimensionales.
Acceso

• Para identificar un elemento de un array
  multidimensional se debe dar un índice para cada
  dimensión, en el mismo orden que en la
  declaración.
• Cada índice se encierra en sus propios corchetes.

Declaración ? int matriz 6 10
matriz 0 8
matriz
matriz 2 5
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Arrays bidimensionales.

• En C un array bidimensional es un array de
  arrays
• int MatrizEnteros 53
• Es en realidad un array unidimensional de 5
  elementos, cuyo tipo base es a su vez un array de
  3 elementos.
• void NombreProc (ltTipoElementogt
  NombreArrayltDimension2gt, int const
  Dimension1)

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Arrays bidimensionales.
Ejemplo

• Especificación. . Queremos un programa por el que
  podamos gestionar la ocupación de los asientos en
  un cine. En el cine hay 12 filas (numeradas del 0
  al 11) y en cada fila hay 8 asientos (numerados
  del 0 al 7). El programa permitirá al usuario
  visualizar un mapa de la sala con el estado
  actual de ocupación de los asientos (O para libre
  y X para ocupado) y comprar la entrada
  correspondiente a un asiento libre.

Uso de arrays bidimensionales
33
Arrays bidimensionales.
Ejemplo

• Especificación. . Escribir un programa que sume
  dos matrices. El valor de cada una lo introducirá
  el usuario por teclado.

Uso de arrays bidimensionales
34
Arrays bidimensionales.
Ejemplo

• Especificación. Sumar los componentes de dos
  matrices bidimensionales de la misma dimensión.
  El usuario introducirá los componentes de cada
  matriz por teclado. El programa deberá guardar
  los resultados en una tercera matriz.Las
  dimensiones de las matrices se definen por
  programa.

Uso de arrays bidimensionales
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Arrays bidimensionales.
Ejercicio - Suma

• 1. Cargar la matriz1.
• 2. Cargar la matriz2.
• 3. Sumar, componente a componente, las dos
  matrices y guardar el resultado en matriz3.
• 4. Visualizar resultado (matriz3).

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Arrays bidimensionales.
Ejercicio - Suma
include ltiostream.hgt define FILAS 4 define
COLUMNAS 3 void CargarArray (int
fvectorFILASCOLUMNAS) int i, j for (i
0 i lt FILAS i) for (j 0 j lt
COLUMNAS j) cout ltlt "Introduce
el dato " ltlt i ltlt "" ltlt j ltlt " " cin
gtgt fvectorij cout ltlt endl
... void main () int matriz1FILASCOLUMN
AS int matriz2FILASCOLUMNAS int
matrizSumaFILASCOLUMNAS CargarArray
(matriz1) CargarArray (matriz2)
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Arrays bidimensionales.
Ejercicio - Suma
void SumarArrays (int fvector1FILASCOLUMNAS,
int fvector2FILASCOLUMNAS, int
fvectorSFILASCOLUMNAS) int i, j for
(i 0 i lt FILAS i) for (j 0 j lt
COLUMNAS j) fvectorSij
fvector1ij fvector2ij ... void main
() ... SumarArrays (matriz1, matriz2,
matrizSuma)
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Arrays bidimensionales.
Ejercicio - Suma
void VisualizarArray (int fvectorFILASCOLUMNAS
) int i, j for (i 0 i lt FILAS i)
for (j 0 j lt COLUMNAS j) cout ltlt
fvectorij ltlt " " cout ltlt endl
... void main () ... cout ltlt "La suma de
los dos arrays es " ltlt endl VisualizarArray
(matrizSuma)
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Arrays bidimensionales.
Ejercicio - Suma
void main() int matriz1FILASCOLUMNAS
int matriz2FILASCOLUMNAS int
matrizSumaFILASCOLUMNAS //Cargar primer
array cout ltlt "Introduce los componentes del
primer array " ltlt endl CargarArray (matriz1)
//Visualizar array1 cout ltlt "El primer array
introducido es " ltlt endl VisualizarArray
(matriz1) //Cargar segundo array cout ltlt
"Introduce los componentes del segundo array " ltlt
endl CargarArray (matriz2) //Visualizar
array2 cout ltlt "El segundo array introducido
es " ltlt endl VisualizarArray (matriz2)
//Sumar los arrays SumarArrays (matriz1,
matriz2, matrizSuma) //Visualizar array Suma
cout ltlt "La suma de los dos arrays es " ltlt
endl VisualizarArray (matrizSuma)
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La clase string.

• Utilidad tratamiento de cadenas de caracteres.
• en c las cadenas de caracteres se tratan como
  arrays de char.
• en c existe además la clase string para tratar
  cadenas.

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La clase string.

• Cómo se usa
• los string son arrays de caracteres que incluyen
  una serie de operaciones predefinidas.
• los caracteres de string se numeran
  consecutivamente desde 0.
• la clase string es programación orientada a
  objetos y tiene un tratamiento y unas normas
  sintácticas diferentes a lo que hemos visto hasta
  ahora.

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La clase string.

• Cómo se usa
• está en la biblioteca ltstring.hgt.
• se crea un objeto de la clase string la sintaxis
  es idéntica a la de creación de una variable.
• string cadena
• para incializar el objeto
• cadena Hola bicho bola
• cin gtgt cadena
• getline (cin, cadena,0)
• para mostrar su valor
• cout ltlt cadena

getline toma el flujo de caracteres de cin hasta
encontrar el primer espacio blanco y lo asigna a
cadena
43
La clase string.

• En POO hay una nomenclatura especial
• a los tipos se les llama clases
• objetos a los valores
• funciones miembro a las funciones
• acciones miembro a las acciones
• métodos a los subprogramas
• los métodos se utilizan de forma distinta a los
  subprogramas.
• El cambio sintáctico de la utilización es el
  resultado de un cambio de responsabilidades, ya
  no estamos ejecutando una función sino que
  estamos pidiendo a un objeto que ejecute un
  método con ciertos argumentos.

44
La clase string.
45
La clase string.
46
La clase string.

• Sintaxis para la utilización de los métodos
• La idea es que pedimos a un objeto que ejecute
  una operación
• Se crea el objeto
• ltN_clasegt N_objeto
• string cadena
• Invocar a un método
• N_objeto.N_metodo(arg1,arg2)
• cadena.erase(pos,n) //elimina n caracteres
  //desde pos en cadena

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La clase string.

• include ltiostream.hgt
• include ltstringgt
• void main()
• string a (Hola ), b(a ), c(los lectores.
  ),d
• d a b c
• coutltltdltltendl
• if (bltc)
• coutltltla cadena b es menor que la cltltendl
• string s1,s2,x,re
• int pos,n
• coutltltIntroduce una frase palabra a
  palabraltltendlltlt0 para finalizar
• do
• cingtgtx
• if(x!0)
• if(!s1.empty())
• s1.append( )
• s1.append(x)
• while (x!0)

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La clase string.

• coutltltIntroduce la palabra a buscar en la
  frase
• cingtgts2
• pos0n0
• coutltltla palabra aparece en la frase en la
  posición/es
• do
• //comprueba si s2 esta en s1. pos es el índice
  de la //primera posición de s1 en la que aparece
  la cadena //s2.Devuelve 1 cuando no se
  encuentra el elemento.
• if (pos!-1)
• if(n!0) coutltlt,
• coutltltpos
• posn
• while(pos!-1)

49
La clase string.

• coutltltIntroduce la palabra a buscar
• cingtgts2
• coutltltIntroduce la palabra a reemplazar
• cingtgtre
• pos0
• do
• poss1.find(s2,pos)
• if (pos!-1)
• s1.replace(pos,s2.length(),re)
• pos
• while(pos!-1)
• coutltltla cadena resultante esltltendlltlts1

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Registros. Tipos struct.

• Utilidad agrupar información de carácter
  heterogéneo en una estructura.
• A cada una de las unidades de información que
  constituyen un registro se le llama CAMPO.
• Sintaxis
• struct
• ltTipo campo1gt Nombre1
• ltTipo campo2gt Nombre2
• ltTipo campo3gt Nombre3
• NombreRegistro

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Registros. Tipos struct.

• struct
• double ParteReal
• double ParteImaginaria
• complejo
• struct
• char nombre100
• int edad
• char nif14
• persona

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Registros. Tipos struct.

• No se suelen utilizar registros para definir
  variables directamente, porque generalmente se
  suele necesitar más de una y repetir la
  definición es muy costoso. Lo normal es definir
  un tipo con typedef.
• Sintaxis
• typedef struct
• ltTipo campo1gt Nombre1
• ltTipo campo2gt Nombre2
• ltTipo campo3gt Nombre3
• NombreTipoRegistro

53
Registros. Tipos struct.

• No se suelen utilizar registros para definir
  variables directamente, porque generalmente se
  suele necesitar más de una y repetir la
  definición es muy costoso. Lo normal es definir
  un tipo con typedef.
• Sintaxis
• typedef struct
• ltTipo campo1gt Nombre1
• ltTipo campo2gt Nombre2
• ltTipo campo3gt Nombre3
• NombreTipoRegistro

En algunos entornos se exige repetir el nombre
del tipo después de struct
54
Registros. Tipos struct.

• Para utilizar registros
• Sintaxis
• Complejo c
• c.parteReal1
• c.parteImaginaria2
• coutltltla parte real vale ltlt c.parteRealltlt
• ltlt la parte imaginaria vale
  ltltc.parteImaginaria
• Complejo c_i0.0,1.0

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Registros. Tipos struct.

• Los registros no tienen ninguno de los
  comportamientos extraños de los arrays cuando se
  emplean en subprogramas. Esto es así incluso
  cuando un registro contiene un array. De hecho
  una manera de hacer que los arrays se comporten
  como el resto de tipos es encerrarlos en
  registros.

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Registros. Tipos struct.

• int const N3
• typedef struct vector
• double datosN
• vector
• typedef struct matriz
• vector datosN
• matriz

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Registros. Tipos struct.

• Las operaciones ahora se pueden implementar como
  
• Sintaxis
• Complejo c
• c.parteReal1
• c.parteImaginaria2
• coutltltla parte real vale ltlt c.parteRealltlt
• ltlt la parte imaginaria vale
  ltltc.parteImaginaria
• Complejo c_i0.0,1.0