programação estruturada - VISÃO GERAL

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PROGRAMAÇÃO
ESTRUTURADA
G A B R I E L A L V E S , G U I L H E R M E M E N D E S ,
I G O R M O N T E I R O & S I L V A N O M O N T E I R O 
Este e-book tem como
propósito conhecer a 
 programação estruturada
com a linguagem C. Os
assuntos abordados aqui
são vistos de forma 
introdutória/básica, mas
são de bom proveito para
quem está começando a
ver a programação mais
estrutural.
 
 
 
Bons estudos!
Uma estrutura de dados composta homogênea, ou vetor, é
um arranjo de elementos (dados) armazenados na memória
do computador, sendo estes dados organizados de forma
eficiente um após o outro, sob um mesmo identificador, cujas
regras são as mesmas para criar um identificador de uma
variável simples, que possui capacidade de guardar somente
um valor. Um vetor é uma estrutura de dados homogênea que
pode ser acessado de forma aleatória (qualquer posição que
seja necessário).
Deve-se se atentar a algumas regras na criação e utilização de
um vetor:
 Todos valores são do mesmo tipo de dado (homogênea)
 Exemplo: todos os valores devem ser do tipo "INT" ou "FLOAT" por 
 exemplo.
 
 Possui um único nome (identificador da variável)
Sintaxe:
Declaração => tipo nomeDoVetor[tamanho];
Preenchimento => tipo nomeDoVetor[tamanho] = {valor1, ..., valorn};
"tipo": Refere-se ao tipo de dado(int, char, etc);
"nomeDoVetor": Identifica o nome do vetor;
"[tamanho]": Quantidade de elementos que o vetor
armazenará;
"{valor1, ..., valorn}": lista de valores a serem armazenados,
sendo um para cada posição.
 
Vetor é uma variável composta homogênea unidimensional
porque tem somente uma dimensão, ou seja, cresce somente
em um sentido. Já uma matriz corresponde a uma variável
composta homogênea multidimensional, pois ela pode
crescer em vários sentidos. Ela pode variar de matriz
bidimensional até N-dimensional, ou seja, projeta de 2 ou
mais direções.
Para entendermos uma matriz bidimensional (duas
dimensões), será utilizado o cenário de uma plateia de um
teatro. O teatro é formado por um palco e uma plateia de 20
cadeiras. Esta plateia é composta por cinco fileiras de quatro
cadeiras ou quatro arquibancadas de cinco cadeiras.
Fazendo outra comparação para haver uma melhor
compreensão, iremos utilizar novamente o cenário de um
edifício, só que, agora, cada andar terá vários apartamentos.
Digamos que um edifício tenha três apartamentos por andar,
sendo quatro andares. 
Sintaxe:
Declaração => tipo nomeDaMatriz[quantLinhas] [quantColunas];
Preenchimento => tipo nomeDaMatriz[quantLinhas][quantColuhas] = {{x1,y1}, ..., {xn,yn}};
Observação: tanto para percorrer vetor e matriz, é
necessario usar laços de repetição. Veja os exemplos:
Um edifício, em que, cada andar terá vários apartamentos.
Digamos que um edifício tenha três apartamentos por andar,
sendo quatro andares. E no terceiro apartamento do segundo
andar tem 4 pessoas. Represente isso usando uma matriz
Neste exemplo, primeiramente foi declarado a matriz, com o
numero se andares como sendo as linhas, e o numero de
quartos como as colunas. Na segunda linha povoamos apenas
o apartamento em que havia pessoas. 
Uma fila para conquestar umpremio num parque de diversões
esta cheia de participantes, cada uma com seu determinado
numero de pontos. O primeiro esta com 45 pontos, o segundo
esta com 60, o terceiro com 30, e o quarto com 54. Monte um
vetor representando as posiçoes de cada participante com
seus respectivos pontos.
 
Nesse exemplo declaramos e povoamos o vetor ao mesmo
tempo, esse tipo de solução tam bem é possivel, dependendo
da situação
Faça um programa para gerar automaticamente números entre
0 e 99 de uma cartela de bingo. Sabendo que cada cartela
deverá conter 5 linhas de 5 números, gere estes dados de modo
a não ter números repetidos dentro das cartelas. O programa
deve exibir na tela a cartela gerada.
Faça um programa para corrigir uma prova com 10 questões de
múltipla escolha (a, b, c, d ou e), em uma turma com 3 alunos.
Cada questão vale 1 ponto. Leia o gabarito, e para cada aluno
leia sua matrícula (número inteiro) e suas respostas.
Calcule e escreva: Para cada aluno, escreva sua matrícula, suas
respostas, e sua nota. Escreva também o percentual de
aprovação, assumindo média 7.0.
Faça um programa que leia dois vetores de 10 elementos. Crie
um vetor que seja a intersecção entre os 2 vetores anteriores, ou
seja, que contém apenas os números que estão em ambos os
vetores. Não deve conter números repetidos.
Peça ao usuário para digitar dez valores numéricos e ordene por
ordem crescente esses valores, guardando-os num vetor.
Ordene o valor assim que ele for digitado. Mostre ao final na tela
os valores em ordem.
O ASCII é um código que foi proposto como uma solução para
unificar a representação de caracteres alfanuméricos em
computadores. Antes de 1960 cada computador utilizava uma
regra diferente para representar estes caracteres e o código
ASCII nasceu para se tornar comum entre todas as máquinas.
A tabela de caracteres ascii, possui o total de 127 caracteres,
sendo do 0 ao 33, caracteres que não podem ser impressos,
do 34 ao 126 podem.
Os intervalos mais importantes para se decorar são os de
letras. Eles são muito usados para criação de funções de
transformação de texto, por exemplo.
intervalo de 65 a 90 representam as letras MAIÚSCULAS.
intervalo de 97 a 122 representam as letras MINÚSCULAS.
 
Ao trabalhar com os caracateres referentes às letras, você vai
se deparar com problemas como " transforme 'a' em 'A'", e
nesse caso você não precisa se preocupar, a uma dica para
este caso:
 
A diferença entre a mesma letra maiúscula e minúscula é
32.
Ou seja se quiser transformar "a" para "A" você diminui, caso
contrario. Como é mostrado a seguir:
Receba seu primeiro nome minúsculo e transforme apenas as
3 primeiras letras em maiúsculo:
Primeiro declare a variável do tipo vetor e a receba o valor,
depois percorra esse nome com uma estrutura de repetição e
identifique as três primeiras letras e faça a transformação:
 
 
 
 
 
 
 
ATENÇÃO
 
Se você está atento perceberá que apesar do código
funcionar, ele está parcialmente correto pois para nomes
menores de 3 caracteres irá imprimir lixo ( algo que não era
pra ser impresso). Isso se dá pelo fato de que como alocamos
um vetor de 10 espaços, qualquer nome com menos que isso
irá sobrar. Para resolver, é necessário colocar manualmente 
 um caractere '\0' no fim do vetor para designar o fim ou
pode-se usar a biblioteca Strings nos casos de manipulação
de textos. Com o "\0":
 
Faça um programa que recebe uma data no formato xx/xx/xxxx e verifique 
 se é uma data que está no formato e também verifique se a data existe ou
não. (faça a verificação dos caracteres usando a tabela ASCII).
Faça um programa que recebe um texto e altere cada caractere do texto pela
letra seguinte a cada uma. (use ASCII)
Faça um programa que recebe um nome completo e transforme as letras
iniciais de cada nome em maiúsculas e o restante em minúsculas. Se o nome
possuir um caractere que não é letra ou espaço, avise ao usuário e termine o
programa.
Crie um programa que receba um texto e converta cada letra em um
número, e some todos esse número. Ao final mostre o valor total da soma.
A diretiva #define é a construção da linguagem de
programação que especifica como o compilador ou montador
deve processar o código fonte. No caso, ela permite definir
constantes sem consumir memória durante a execução e
também não necessitam do atributo "=".
As constantes que são definidas podem ser desde uma variável
comum, protótipo de função, até trechos grandes de código.
Vamos aos exemplos:
Trechos de código:
Função:
STRINGS
Uma string em C nada mais é do que um vetor de caracteres.
Porém, podemos dizer que outra característica que as identifica é
que , obrigatoriamente um dos caracteres do vetor deve ser o
caractere nulo, ou seja, o '\0' que deve ser vir após o último
caractere da string.
Assim como vimos em codificação ASCII, uma string é declarada e
lida da seguinte forma:
Porser um vetor de caracteres, não se pode igualar as variáveis
como normalmente é feita, por exemplo:
Como o processo de mexer com textos é repetitido nos
ambientes de desenvolvimento, a linguagem possui a biblioteca
string.h que possui várias funções de manipulação de strings
prontas para uso. Vejamos algumas delas:
gets (nome_da_string):
A função gets() lê uma string do teclado.
fgets (nome_da_string, tamanho_buffer, stdin):
A função fgets() lê uma string até que um caracter de nova linha
seja lido ou tamanho-1 caracteres tenham sido lidos. Se o
caracter de nova linha ('\n') for lido, ele fará parte da string, o que
não acontecia com gets. A string resultante sempre terminará
com '\0'.
puts(nome_da_string);
A função puts() escreve uma string na saída padrão.
strcpy(string_destino, string_origem);
A função strcpy() copia o conteúdo da string_origem para a
string_destino.
strlen(string):
A função strlen() retorna o comprimento da string fornecida. O
terminador nulo não é contado.
strcat(string_destino, string_origem):
A função strcat() concatena a string_destino com a string_origem.
A string_origem permanecerá inalterada e será anexada ao fim
da string_destino.
strcmp(string1, string2):
A função strcmp() compara a string1 com a string2. Se as duas
forem idênticas a função retorna zero. Se elas forem diferentes a
função retorna não-zero.
Construa um programa que leia duas strings fornecidas pelo
usuário, através da entrada padrão, verifique se estas
possuem o mesmo tamanho, caso possuam, as compare. Se
forem iguais, retorne uma mensagem na saída padrão
indicando este fato. Caso não possuam o mesmo tamanho,
concatene-as e retorne o resultado desta operação na saída
padrão.
 
 
Crie um programa que calcula o comprimento de uma string (não use a
função strlen).
Construa um programa que leia duas strings fornecidas pelo usuário e
verifique se a segunda string lida esta contida no final da primeira,
retornando o resultado da verificação. 
Faça um programa que, dada uma string, diga se ela é um palíndromo ou
não. Lembrando que um palíndromo é uma palavra que tenha a propriedade
de poder ser lida tanto da direita para a esquerda como da esquerda para a
direita.
Crie um programa que conta o total de palavras de um texto. Lembre-se de
verificar casos de duplicidade consecutiva do caractere branco ' ', ou seja,
que ocorra mais de uma vez seguida.
Funções são o bloco de construção de C e o local onde toda a
atividade do programa ocorre. Elas são uma das características
mais importantes de C.
Sua declaração é: TIPO NOME_DA_FUNÇÃO (PARÂMETROS)
{
CORPO DA FUNÇÃO
}
Exemplo: 
Outro ponto importante de destacar é que existe mais de um
tipo de se chamar uma função, chamada por Valor e por
Referência. Um exemplo de chamada por referência com
ponteiro, é necessário declarar os parâmetros como do tipo
ponteiro:
C usa a chamada por valor para passar argumentos em geral,
isso significa que você não pode alterar as variáveis usadas
para chamar a função.
Aqui podemos ver que há um protótipo de função declarado
como "void display (int num[10]);" é colocado dessa forma
para que ao iniciar o código, todos os protótipos sejam pré
carregados , para que assim, caso uma função dependa de
outra, não haja problemas, todas as funções são lidas
previamente ao compilar o código.
 
 
Implemente a função primo que retorna 1 se o valor passado como
parâmetro for primo, e 0 caso contrário. Imprima o resultado após receber o
valor.
Faça uma função que receba um número inteiro e positivo N como
parâmetro e retorne a soma dos N números inteiros existentes entre o
número 1 e esse número.
Escreva uma função que dado um número real passado como parâmetro,
retorne a parte inteira e a parte fracionaria deste número. Escreva um
programa que chama esta função.
Crie uma função que calcule o Nº da sequência de fibonacci. Nº deverá ser
inserida pelo usuário. (pesquise o que é a sequência de fibonacci caso não
saiba)
 Poteiros se tratam de variáveis que armazenam o endereço de
memória de outra variável que foi armazenada na memória
RAM e que possuem tipo também. Uma característica de um
ponteiro é que antes do nome da variável sempre possui um
"*".
Sua declaração é a seguinte: TIPO_VARIAVEL *NOME_VARIAVEL
 
Exemplo: 
Outro ponto importante de destacar é o operador & pois é ele
fornece o endereço de memória de uma variável. Por exemplo,
se eu quiser armazenar o endereço de A em *B:
Caso você queira modificar o valor da variável pelo ponteiro,
basta fazer:
Os ponteiros são geralmente usados quando se quer acessar
uma variável mesmo não estando no escopo onde está sendo
alterado, como em funções:
Se você rodar o código acima, perceberá que mesmo não
fazendo a alteração de a e b na main, foi possível fazer a
operação visto que a o valor foi passado para por referência.
Escreva uma função que receba um vetor de inteiros, uma
variável "min" e outra "max" do tipo ponteiro que estarão
guardando o endereço das variáveis na main.
Primeiro declare o protótipo da função:
 
próximo passo é escrever o comportamento principal do
programa, a main:
 
 
 
 
 
Por último, a função:
 
Implemente uma função que calcule a área da superfície e o volume de uma
esfera de raio R. Essa função deve obedecer ao protótipo:
void calc_esfera(float R, float *area, float *volume);
Elabore uma função que receba duas strings como parâmetros e verifique se
a segunda string ocorre dentro da primeira. Use aritmética de ponteiros para
acessar os caracteres das strings.
Crie um programa para manipular vetores. O seu programa deve
implementar uma função chamada inverte_vetor, que recebe como
parâmetro dois vetores V1 e V2, ambos de tamanho N. A função deve copiar
os elementos de V1 para V2 na ordem inversa.
Protótipo: int inverte_vetor(int *v1, int *v2, int n);
Crie uma função que receba como parâmetros três vetores de inteiros: x1, x2
e x3. A função deverá armazenar em x3 a UNIÃO de x1 e x2, e retornar
quantos elementos foram utilizados em x3.
protótipo: int uniao(int *x1, int *x2, int *x3);
 Assim como na maioria das linguagens de programação, em
C também existe o conceito de recursividade. Recursividade
nada mais é de que uma função fazendo a chamada de si
mesmo.
 A recursividade tem como benefício principal, a criação de
código menores, e mais eficientes. Entretanto, quando feito de
uma maneira incorreta, torna o programa lento e pode
consumir muita memória do computador.
 Por isso, todo cuidado é pouco ao se fazer funções
recursivas. A primeira coisa a se providenciar é um critério
de parada. Este vai determinar quando a função deverá parar
de chamar a si mesma. Isto impede que a função se chame
infinitas vezes.
 Uma rotina que pode geralmente ser simplificada com a
recursividade pode ser calcular o fatorial que nada mais é do
que a multiplicação de todos os números de uma quantidade
especificada. por exemplo:
fatorial de 5 = 5*4*3*2*1 ---------- sempre até o número 1. 
 
O código desse problema, na forma estrutural, se faz da
seguinte forma:
O código a seguir é a versão do de cima só que aplicando
recursividade. Logo depois na página de exemplo você
entenderá melhor.
Recursividade para achar o fatorial de um número:
O código mostrado anteriomente foi esse:
A condição de parada é o número ser maior que 1, senão ele
retorna 1. Depois vemos que o trecho de código onde
realmente ocorre a recursividade. Esse trecho pode ser
interpretado da seguinte forma, vamos usar 5 para o N como
exemplo: retorne 5 x fat (5-1) , ou seja seu anterior. Só que o
programa precisa saber o fatorial do anterior, então
novamente a função chama a sí mesma, veja o exemplo:
fat(5) = 5 x fat(4) = ? 
fat(4) = 4 x fat(3) = ? 
fat(3) = 3 x fat(2) = ? 
fat(2) = 2 x fat(1) = ? 
fat(1) = 1 
Como o fatorial de 1 é a base, é retornado o valor 1. Então, o
processo inverso é feito, já que agora é possível calcularo
fatorial de cada número: 
 
fat(5) = 5 x 24 = 120 ( resultado final)
fat(4) = 4 x 6 = 24
fat(3) = 3 x 2 = 6
fat(2) = 2 x 1 = 2
fat(1) = 1
 
 
Faça a função da sequência de fibonacci usando recursividade.
Leia um vetor de números e realize a soma de todos eles usando
recursividade.
 
Structs, também conhecidas como Registros, definem tipos
de dados que agrupam variáveis sob um mesmo tipo de dado.
A ideia de usar uma struct é permitir que, ao armazenar os
dados de uma mesma entidade, isto possa ser feito com uma
única variável. Por exemplo, se for preciso armazenar a altura,
o peso e a idade de uma pessoa, pode-se criar uma struct
chamada Pessoa e agrupar os dados em um único tipo de
dado, conforme o exemplo a seguir.
 Aos dados agruados em uma struct dá-se o nome de campos(fields).
Após o tipo ser declarado, pode ser usado como qualqer outro
tipo de variável (int, float, char por exemplo). Como vemos no
exemplo abaixo:
Para acessar os campos de uma struct, usa-se a sintaxe 
 NomeDaVariavel.NomeDoCampo, conforme o exemplo a
seguir.
 Construa uma struct para conter os dados de um funcionario
de uma empresa.
Repare que foi utilizado varios tipos de variaveis, int, double,
char. Esta é umas das vantagens de um Struct, podesse
guardar dentro de uma unica variável diferentes tipos de
variáveis.
Agora atribua valores para esta struct:
Faça um programa que leia os dados de 10 alunos (Nome, matricula, Media
Final), armazenando em um vetor. Uma vez lidos os dados, divida estes
dados em 2 novos vetores,o vetor dos aprovados e o vetor dos reprovados,
considerando a media míınima para aprovacão como sendo 5.0. Exibir na
tela os dados do vetor de aprovados, seguido dos dados do vetor de
reprovados.
Crie uma struct que tenha nome, idade e sexo de pessoas. Leia dados de 5
pessoas e busque por qual tem a maior e menor idade. Ao final mostre o
nome e idade da pessoa mais velha e mais nova.
Crie uma struct de notícias, tendo nela titulo, autor, corpo da mensagem.
Cadastre 5 notícias, se houver algum dado em branco ou o título ser igual a
um outro existente, peça pra inserir novamente. Ao final mostre todas as
noticias.
Utilizando uma estrutura, fac ̧a um programa que permita a entrada de
nome, endereço e telefone de 5 pessoas e os imprima em ordem alfabetica.
A declaração de variáveis pode ser muito custosa para o
computador. Ao declarar uma variável para guardar um nome ,
você define o vetor com 100 posições mas não as usa
completamente, pode ser um exemplo.
Por isso, existe o conceito de alocação dinâmica: permitir solicitar
memória em tempo de execução, ou seja, só vai alocar memória
quando necessitar. As funções que contribuem para a aalocação
estão presentes na biblioteca stdlib.h. Algumas são:
Função para alocar memória: malloc(num_bytes)
Retorna o endereço de memória da região alocada ou retorna
zero se não for possível alocar.
 
Função para liberar a memória: free(endereco_regiao_alocada)
A região fica disponível para outras variáveis/alocações.
 
Função para realocar a memória: realloc(endereco_regiao_alocada,
quantidade_para_realocar * num_bytes)
permite modificar o tamanho de uma região alocada,
conservando os dados previamente armazenados. No caso de
um aumento de tamanho, realloc tenta utilizar bytes adjacentes 
à região já alocada, mas caso não seja possível, uma nova
região é alocada, e os dados armazenados na antiga região são
copiados
Antes de executar nosso código com alocação dinâmica, temos que
fazer uma modificação, já que por padrão a função de alocação
retorna um valor void(vazio), precisamos definir o tipo de dado que
queremos que seja retornado, por exemplo: (int *) malloc (5).
Vejamos que há o "(int *)" antecedendo a função malloc, que está
alterando o tipo de dado que será retornado.
 
Aloque um ponteiro do tipo inteiro, verifique se foi alocado,
atribua o valor 3 ao espaço e depois libere a memória:
Aloque um ponteiro do tipo de registro , verifique se foi
alocado, atribua o valor 3 ao espaço referente à idade e depois
libere a memória:
Aloque um ponteiro do tipo inteiro para guardar 1 vetor de 3
casas , verifique se foi alocado, atribua os valores ao vetor e
depois libere a memória:
Aloque um ponteiro do tipo inteiro para guardar 1 vetor de 3
casas , verifique se foi alocado, atribua os valores ao vetor,
depois realoque o ponteiro para guardar 4 ao invés de 3 e em
seguida repita o processo de verificar se foi possível alocar,
atribua valor ao último item do vetor e por último libere a
memória da variável.
Crie um vetor de registros alocado dinamicamente para diversos
alunos contendo as informações: nome, média e faltas. Em
seguida, imprima as informações lidas na ordem decrescente
das médias dos alunos.
crie um vetor alocado dinamicamente de acordo com a
quantidade informada pelo usuário e zere os valores menores
que 5.
Construa um programa (main) que aloque em tempo de
execução (dinamicamente) uma matriz de ordem m x n (linha
por coluna), usando 2 chamadas a função malloc. Agora,
aproveite este programa para construir uma função que
recebendo os parametros m e n aloque uma matriz de ordem m
x n e retorne um ponteiro para esta matriz alocada. Crie ainda
uma função para liberar a área de memória alocada pela matriz.
Finalmente, crie um novo programa (main) que teste/use as duas
funções criadas acima.
Crie uma função que receba como parâmetros dois vetores de
inteiros, v1 e v2, e as suas respectivas quantidades de
elementos, n1 e n2. A função deverá retornar um ponteiro para
um terceiro vetor, v3, com capacidade para (n1 + n2) elementos,
alocado dinamicamente, contendo a união de v1 e v2. Por
exemplo, se v1 = {11, 13, 45, 7} e v2 = {24, 4, 16, 81, 10, 12}, v3
irá conter {11, 13, 45, 7, 24, 4, 16, 81, 10, 12}.
FIM