Tema05-Tipos de Datos Estructurados.pptx

7/24/2019 Tema05-Tipos de Datos Estructurados.pptx

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Tema 5: Tipos de datos estructurados

Mara de la Paz Guerrero Lebrero

Curso 2015 / 2016

Grado en Matemticas

[email protected]

Dr. Pedro Galindo Riao


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Estructuras de datos

! En anteriores lecciones, hemos visto cmo escribir instrucciones

complejasa partir de instrucciones simples

!

Hasta ahora hemos visto datossimples, que ocupan una posicinde memoria

enteros caracteres

reales lgicos

!

De igual forma que podemos componer instrucciones, vamos apoder componer datos complejos a partirde datos simples


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! Las E.D. ms importantes son:

! Estructuras Matriciales

!Vectores (1xN)

! Matrices (MxN)

! Matrices multidimensionales (MxNxPxQx...)

! Cadenas de caracteres

! Registros (tema siguiente)

! Ficheros (tema siguiente)


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!

Las E.D. ms importantes son:

! Registros (tambin llamados estructuras)


!

Vectores (1xN)

! Matrices (MxN)

!

Matrices multidimensionales (MxNxPxQx...)

!

Cadenas de caracteres



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Vectores

! Es una E.D. constituida por varios datos del mismo tipo,agrupados bajo un nombre comn

! Lo declararemos de la siguiente forma:

[]

! Ejemplos:

int A[10];char dni[8];

char nombre[40];complejo V[10];


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Vectores : representacin

! Sea la declaracin

int A[4]

! En algunos lenguajes, el primer elementos es A[0], y el limo esA[3]. (Esto ser lo que usaremos nosotros)

!

En otros lenguajes, el primer elementos es A[1], y el limo es A[4]

! En algunos lenguajes es incluso posible indicar al declarar lavariable vector cul es el primer y ltimo ndice permitidos

A[0] A[1] A[2] A[3]


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Vectores: almacenamiento interno

!

Los elementos de un vector ocupan

posiciones consecutivas de

memoria

! Indices negativos o mayores que 3

(en este caso) hacen que se

acceda a otras posiciones de

memoria

A[0]

A[1]

A[2]

A[3]

int A[4];

A


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Vectores: acceso a un elemento

! El acceso a un elemento de un vector se realiza por su posicinrelativa al comienzo del mismo

!

Para acceder a un elemento de un vector, tanto para leer sucontenido, como para asignarle un nuevo valor, se escribe elnombre de la variable, y la posicin entre corchetes de la siguienteforma:

[]

! Ejemplo:

int a[3],b[30];a[0] = 3.5;

a[1] = a[0];

a[2] = a[0];

for (i=0;i


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Error habitual - fuera de rango

! Consiste en acceder a posiciones del vector incorrectas,debido a :

!

Indices menores que el menor ndice permitido (V[-3])!

Indices mayores que el mayor ndice permitido (V[28])

! Un acceso fuera de rango produce efectos inesperados, talescomo :

! Cuelgue del ordenador

!

Bucles sin fin

! Modificacin de los valores de otras variables

! comportamientos extraos del programa


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Operaciones con vectores

! Las operaciones con vectores permitidas dependen dellenguaje

! Normalmente, no se permite ninguna operacin, y de existiralguna, sta es la asignacin de un vector a otro del mismotipo

! En C no se permite ninguna operacin sobre vectorescompletos


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Recorrido de un vector

! Dado que el accesoa los elementos de un vector se hace elemento

a elemento, y que se conoce a priori su tamao, es muy frecuente

acceder a sus elementos con un bucleDESDE

!

Ejemplo : Asignar 0 a todos los elems. de un vector de tamao N

for (i=0;i


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Recorridos habituales de un vector

! Asignar a un vector de tamao N los valores 1,2,...

for (i=0;i


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Problemas propuestos

! Criba de Eratstenes para el clculo de los nmeros primos

! Convertir nmeros romanos a decimal

! Bsqueda

! Secuencial

! Binaria

! Ordenacin! seleccin

! burbuja

!

insercion! qsort

! Calcular la mediana de un vector de datos


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! Las E.D. ms importantes son:


!Vectores (1xN)

! Matrices (MxN)

! Matrices multidimensionales (MxNxPxQx...)

! Cadenas de caracteres

!

Registros (tema siguiente)



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Matrices

! Es una E.D. similar al vector, es decir, constituida por variosdatos del mismo tipo, agrupados bajo un nombre comn,pero donde el acceso se realiza por 2 ndices

!

El acceso a cada uno de los elementos se realiza por variosndices , que indican su posicin relativa en la fila y en lacolumna

! Lo declararemos de la siguiente forma: [][];

!

Ejemplos:int A[10][20];

complejo V[10][5];


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Matrices: acceso a un elemento

!El acceso a un elemento de un vector se realizapor su posicion, indicndose la fila y la columna

donde se encuentra

!Para acceder a un elemento de un vector, tantopara leer su contenido, como para asignarle unnuevo valor, se escribe el nombre de la variable,la fila entre corchetes, y la columna entre

corchetes de la siguiente forma:

[] []


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Matrices : representacin

! Sea la declaracin

int A[2][3];

!

La primera dimensin es la fila, y la segunda la columna

!Al igual que en los vectores, los rangos permitidosdependen del lenguaje. En C empezaremos en 0.

A[0][0]A[0][1]A[0][2]

A[1][0]A[1][1]A[1][2]


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Matrices: almacenamiento interno (por filas)

int A[2][3];


AA[0] [0]

A[0] [1]

A[0] [2]

A[1] [0]

A[1] [1]

A[1] [2]


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Recorrido de una matriz

! Dado que el accesoa los elementos de una matriz se hace elemento

a elemento, y que se conoce a priori su tamao, es muy frecuente

acceder a sus elementos con un doblebucleDESDE

! Ejemplo : Asignar 0 a todos los elems. de una matriz de tamao MxN

for(i=0;i


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Asignacin de valores a una matriz

!Analizar cmo asignar los siguientes valores a una matriz:

0 1 2 3 41 2 3 4 5

2 3 4 5 63 4 5 6 7

0 1 2 3 41 0 1 2 3

2 1 0 1 23 2 1 0 1

0 1 2 3 41 1 2 3 4

2 2 2 3 43 3 3 3 4

6 6 6 6 84 4 4 6 8

1 1 4 6 80 1 4 6 8


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Otros recorridos de una matriz

!Asignar valores aleatorios

for(i=0;i


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Transponer una matriz

! Solucin errnea

for (i=0;i


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Multiplicar dos matrices

! Sean las matrices AMxNy BNxP, calcular CMxPcomo el producto de la

matriz A por la matriz B

for (i=0;i


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Operaciones con matrices

! Las operaciones con matrices permitidas dependen dellenguaje

! Normalmente, no se permite ninguna operacin , y de existiralguna permitida, sta es la asignacin de una matriz a otradel mismo tipo

! En C no se permite ninguna operacin sobre matricescompletas


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Problemas propuestos!

Calcular la inversade una matriz ANxNutilizando eliminacin gaussiana de formaanloga al determinante

! Resolucin de sistemas de ecuaciones lineales

!

Juego de la vida (John Conway). Cuatro reglas:! Un organismo nace en una celda vaca si est rodeada por 3 vecinos vivos!

Un organismo sobrevive con 2 3 vecinos vivos

! Un organismo con 4 ms vecinos vivos muere por superpoblacin.!

Un organismo con 0 1 vecino vivo muere de soledad

! Encontrar submatriz en una matriz

!

Encontrar nmero de submatrices simtricas en una matriz

! Escribir un cuadrado mgico de orden N (N impar). Comenzar con 1 en elcuadrado central superior. Moverse hacia arriba y a la derecha. Si lacasilla est ocupada, continuar en la que est debajo.


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!



!

Estructuras Matriciales

!

Vectores (1xN)

! Matrices (MxN)

!


!




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Matrices multidimensionales

!Es una E.D. similar a las matrices, pero con ms de 2dimensiones

!

El acceso a cada uno de los elementos se realiza por

tantos ndices como dimensiones , que indican suposicin relativa en cada dimensin

!

Lo declararemos de la siguiente forma:

[][]... >][]

!Ejemplo:int cubo_rubik[3][3][3]

!Se suelen emplear tantos bucles como dimensionestenga la matriz multidimensional


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!



!

Estructuras Matriciales

!

Vectores (1xN)

! Matrices (MxN)

!


!




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! No son ms que vectores de caracteres

! Nos permitirn almacenar en un vector de N elementos, cadenas

de caracteres de longitud N-1

! Los caracteres vlidos del vector son todos aquellos desde el

comienzo hasta que hay un elemento cuyo cdigo ASCII es el 0

L a p e z a r

76 97 32 112 101 122 97 1140

Caracteres

Codio ASCII

Cadena vlida


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!

En C, una cadena de caracteres se declara como un

vector de chars

char cadena[80];

!

El carcter "fin de cadena" es aquel cuyo cdigo ascii

es 0

!

Las funciones de manejo de cadenas se encuentranen la librera


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Cadenas de caracteres : operaciones

! Las funciones ms usuales son:

! Lectura desde el teclado (gets)

! Escritura en pantalla (puts)

!

Copiar en una cadena un valor (strcpy)

!

Extraer una subcadena (strstr)

!

Concatenar dos cadenas en una tercera (strcat)

! Obtener la longitud de una cadena (strlen)


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Cadenas de caracteres : operaciones

! La mayora de los lenguajes incorporan una librera defunciones para el manejo de cadenas

!

Las funciones incluidas suelen ser :

!

Lectura desde el teclado

! Escritura en pantalla

! Copiar en una cadena un valor

!

Extraer una subcadena

!

Asignar a una subcadena un valor

!

Concatenar dos cadenas en una tercera

!

Obtener la longitud de una cadena

!

etc., etc.


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! Reescribir todas las funciones de manejo de cadenasvistas

!

Realizar la funcininsertar(cadena,subcadena,posicion)

! Realizar la funcin encontrar(cadena,subcadena):int

! Invertir una cadena sin usar ninguna cadena auxiliar

! Determinar si una cadena es palndroma


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Paso de E.D. como parmetros

!

Datos simples y estructuras

! Directamente, slo se pueden pasar por valor

!

Si se quiere pasar un dato simple o una estructura porreferencia es preciso la utilizacin de punteros

!Vectores y matrices

! Slo se pueden pasar por referencia

! No es posible de ninguna forma, directa o indirecta, pasar un

vector o matriz por valor


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Paso de vectores como parmetros

float A[10];

void inicializa1(float A[],int N){int i;

for (i=0;i


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Paso de matrices como parmetros

float A[10][5];

void inicializa1(float A[][5],int M, int N);

void inicializa2(float A[10][5],int M, int N);

inicializa1(M,10,5);

Opcin A

Opcin B

Llamada


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E.D. como parmetros de salida

!

C permite que una funcin devuelva datos simples y/o

estructuras

! C no permite que una funcin devuelva vectores o matrices

!

Para devolver una matriz se puede utilizar el truco de

"encajar" la matriz en una estructura


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!

Reescribir todas las funciones de manejo de cadenas vistas

!Realizar la funcin insertar(cadena,subcadena,posicion)

! Realizar la funcin encontrar(cadena,subcadena):int

!

Invertir una cadena sin usar ninguna cadena auxiliar

! Determinar si una cadena es palndroma

! Leer una cadena, y escribir cuntas veces aparece cada una

de sus letras


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Bsqueda y ordenacin



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Mtodos de Bsqueda

!

Se trata de resolver el problema de encontrar un elemento

dado en una E.D.

! Reduciremos el problema a buscar un elemento en un vector

!

Es fcil extender los principios explicados a otras E.D.

! Los mtodos bsicos de bsqueda sobre vectores son:

! Bsqueda lineal

!

Bsqueda binaria


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Bsqueda lineal! Consiste en recorrer de forma secuencial todos los elementos del vector. El pseudocdigo es:

FUNC busqlineal(int x[], int N, int datobuscado):int{

int i, posicion

posicion !-1

DESDE i !0 HASTA N-1 {

SI (x[i] = datobuscado) posicion !i;

}

devolver(posicion);

}

NOTA : En los sucesivos programas supondremos que la funcin devuelve la posicin del dato buscado, o -1 si no est


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Bsqueda lineal mejorada (I)! Deberamos interrumpir el bucle cuando hayamos encontrado el dato. El pseudocdigo es :

FUNC busqlineal(int x[], int N, int datobuscado):int{

int i

logico encontrado

i !0

encontrado !FALSO

MIENTRAS (i < N) AND (NOT encontrado) {

SI (x[i] = datobuscado){

i !posicion

}

devolver(posicion)

}


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Bsqueda lineal mejorada (II)

! Si sabemos que el vector est ordenado, deberamos interrumpir

el bucle cuando hayamos encontrado el dato o bien cuando el

dato actual sea menor que el buscado.

! Se propone como ejercicio realiza el pseudocdigo

correspondiente


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Bsqueda binaria

!

Slo es aplicable a vectores ordenados

!

Es preciso que:! Archivo ordenado por clave

!

Registros de longitud fija

!

Bsqueda, partir el archivo a la mitad y comparar la clave.

! Si N es el n de registros, el nmero medio de bsquedas

ser del orden de log2(N)

!

Se mejora la bsqueda secuencial (orden N)


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Pseudocodigo bsqueda binariainicio = 0;

final = n-1;

while(inicio v[medio])

inicio = medio+1;

else

final = medio-1;

}

}

return -1;



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Mtodos de ordenacin


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Ordenacin por burbuja

for(j = 1; j < n ; j++){

for(i = 0; i < n - j; i++){

if(pvector[i] > pvector[i+1]){

aux = pvector[i]

pvector[i] = pvector[i+1];

pvector[i+1] = aux;

}

}

}


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Ordenacin por seleccin

for(i=0; i

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