INFORMATICA
Tipi strutturati
Tipi strutturati
• I tipi considerati finora hanno la caratteristica comune di
non essere strutturati: ogni elemento è una singola
entità.
• Se il programma deve trattare collezioni di dati, anche se
sono dello stesso tipo, a ognuno deve essere associato un
identificatore.
• Supponendo di dover gestire le paghe in una ditta di
3000 dipendenti sarebbe necessario definire 3000
variabili diverse, del tipo: operaio1, operaio2, ....,
impiegato1, impiegato2, ....., ecc.
© Piero Demichelis
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Tipi strutturati
• I linguaggi ad alto livello permettono di ovviare a questo
inconveniente con i tipi strutturati, caratterizzati sia dal
tipo dei loro componenti che dai legami strutturali tra i
componenti stessi, cioè dal metodo di strutturazione.
• Il linguaggio C, anche in questo caso, si presenta
ambivalente: permette di creare dati aggregati, senza
peraltro che questi costituiscano dei tipi nell'accezione
classica.
• Infatti l'organizzazione strutturale dei dati e le modalità di
accesso ai singoli elementi che costituiscono la struttura
non vengono nascoste all'utente, che invece può
interagire con esse in piena libertà.
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Vettori
• Il vettore è una collezione di variabili tutte dello stesso
tipo (detto appunto tipo base) di lunghezza prefissata.
• Questa collezione di variabili è individuata da un unico
nome, il nome appunto del vettore.
• Ogni elemento del vettore è detto componente ed è
individuato dal nome del vettore seguito da un indice
posto tra parentesi quadre.
• L'indice può essere solo di tipo intero o enumerato e
determina la posizione dell'elemento nel vettore.
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Vettori
• L'intervallo dei valori assunti dall'indice determina la
dimensione del vettore, che deve essere limitata.
• Definizione generale di vettore:
tipo_componente nome_vettore [numero_componenti];
• tipo_componente può essere un qualunque tipo semplice,
• nome_vettore è il nome da attribuire al vettore,
• numero_componenti, racchiuso tra parentesi quadre, è il
numero di elementi che costituiscono il vettore e pertanto
deve essere un intero o un'espressione costante di tipo
intero.
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Vettori
• L'indice del vettore può assumere valori compresi tra 0 e
numero_componenti – 1.
• L'indice corrisponde pertanto alla posizione nel vettore
dell’elemento a cui è associato, rispetto al primo.
• Gli elementi del vettore sono memorizzati in celle di
memoria contigue (successive)!
Vettore a (di 5 elementi):
a[0]
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a[1]
a[2]
a[3]
a[4]
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Vettori
• Esempi di definizioni di vettore:
#define NUM_MATERIE 20
char s[8];
double giornate[167];
int voti_ottenuti[NUM_MATERIE];
• La variabile s è un vettore di 8 elementi: equivale alle 8
variabili di tipo char: s[0], s[1], s[2], s[3], s[4], s[5],
s[6], s[7].
• La variabile giornate è un vettore di 167 elementi di tipo
double il cui indice può variare tra 0 e 166.
• La variabile voti_ottenuti è un vettore di 20 elementi di
tipo intero il cui indice può variare tra 0 e 19.
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Inizializzazione di un vettore
• E’ possibile assegnare un valore iniziale ad un vettore al
momento della sua definizione.
• L’operazione consiste nell’indicare i valori degli elementi
del vettore separati tra loro da virgola.
• Sintassi (per un vettore di N elementi):
= {<valore_0>, <valore_1>, ..., ,<valore_N-1>};
• Esempio:
int lista[4] = { 2, 0, -1, 5 };
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Inizializzazione di un vettore
• NOTA: se vengono specificati meno di N elementi,
l’inizializzazione comincia comunque a partire dal primo
valore e lascia non assegnati i rimanenti.
• Esempi:
int s[4] = {2, 0, -1}; /*
s[0]=2, s[1]=0, s[2]=-1, s[3]=?
char p[5] = {‘a’, ‘b’, ‘c’};
/*
p[0]=‘a’, p[1]=‘b’, p[2]=‘c’, p[3]=?, p[4]=?
double d[2] = {2.56};
/* d[0]=2.56, d[1]=? */
© Piero Demichelis
*/
*/
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Vettori e indici
• L’indice, che definisce la posizione di un elemento di un
vettore, DEVE essere rigorosamente un intero!
• Può ovviamente anche essere un’espressione, più o meno
complessa, purché con risultato intero.
• Esempio:
double x, a[30];
/* a vettore di double */
int i, j, k;
.............
x = a[2*i+j-k]; /* espressione aritmetica per l’indice */
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Vettori e cicli
• I cicli sono particolarmente utili per “scandire” un vettore.
• Utilizzo tipico: applicazione iterativa di un’operazione sugli
elementi di un vettore.
• Schema:
int data[10], ind;
.............
for (ind=0; ind<10; ind++)
{
elaborazione dell’elemento data[ind]
}
• Ad ogni ciclo è interessato l’elemento individuato
dall’indice ind.
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Vettori
• Non ci sono operatori che agiscono sul vettore nel suo
complesso: non è lecito pertanto l'assegnamento di un
vettore ad un altro vettore.
• Se vett_x e vett_y sono vettori, l'istruzione:
vett_x = vett_y;
è errata anche se vett_x e vett_y sono dello stesso tipo.
• Per trasferire un vettore in un altro occorre copiare un
elemento per volta.
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Vettori
• Esempio:
#include <stdio.h>
#define NUMDATI 5
main()
{
int vett_iniz[NUMDATI] = {11, -2, -63, 4, 15};
int vett_fin[NUMDATI], indice;
for (indice = 0; indice < NUMDATI; indice++)
vett_fin[indice] = vett_iniz[indice];
}
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Vettori
• Sugli elementi del vettore agiscono gli operatori previsti
per il tipo_componente. Pertanto è lecito scrivere:
valor_fin = vett_x[m1] + vett_y[m2];
• Il tempo necessario per accedere a un elemento di un
vettore è indipendente dal valore dell'indice: il vettore è
pertanto una
struttura ad accesso casuale
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Esempio
• Leggere 10 valori da tastiera, memorizzarli in un vettore
e visualizzare il minimo e il massimo.
• Pseudocodice:
- Con un indice ind che varia tra 0 e 9:
• legge un dato e lo salva in vettdati[ind];
- Inizializzo la variabile massimo e la variabile minimo col primo
elemento del vettore vettdati[0];
- Con un indice ind che varia tra 1 e 9:
• se vettdati[ind] è più grande di massimo:
massimo
vettdati[ind];
altrimenti se vettdati[ind] è più piccolo di minimo:
minimo
vettdati[ind];
- Visualizza massimo e minimo
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Esempio
#include <stdio.h>
#define NUMDATI 10
main()
{
int minimo, massimo, ind;
int vettdati[NUMDATI];
/*
lettura dei dati
*/
for (ind = 0; ind < NUMDATI; ind++)
{
printf (“\nIntroduci vettdati[%d]: ", ind);
scanf ("%d", &vettdati[ind]);
}
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Esempio
/*
cerca il massimo e il minimo
*/
massimo = vettdati[0];
minimo = vettdati[0];
for (ind = 1; ind < NUMDATI; ind++)
{
if (vettdati[ind] > massimo)
massimo = vettdati[ind];
else
{
if (vettdati[ind] < minimo)
minimo = vettdati[ind];
}
}
printf (“\nIl massimo è %d e il minimo è %d\n ", massimo, minimo);
}
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Esempio
• Scrivere un programma che legga un numero decimale
positivo minore di 1024 e lo converta nella corrispondente
codifica binaria.
• Analisi
Per convertire in binario puro un numero decimale occorre
eseguire una sequenza di divisioni per 2 prendendo i resti (0
oppure 1): occorre dunque un vettore per memorizzare questi
resti.
Poiché i numeri devono essere compresi tra 0 e 1023 sono
sufficienti 10 bit: il nostro vettore sarà pertanto lungo 10 elementi e
in ogni elemento memorizzeremo una cifra binaria.
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Esempio
Analisi (continua):
I resti ottenuti dalle divisioni per 2 vanno però letti al
contrario, conviene pertanto riempire il vettore a
partire dall’ultimo elemento.
Per eseguire le divisioni per due è intuitivo che
conviene servirsi di un ciclo il quale, ad ogni iterazione,
calcola un nuovo bit (resto della divisione per 2).
for o while? E’ pressochè indifferente usare un ciclo
for o un ciclo while: occorre però che le
inizializzazioni delle variabili siano adattate al ciclo
prescelto.
© Piero Demichelis
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Esempio (con while)
#include <stdio.h>
main()
{
int ind, numero, num;
int binario[10];
/*
inizializza il vettore risultato con tutti zeri
*/
for (ind = 0; ind < 10; binario[ind++]=0);
/* equivale a : for (ind = 0; ind < 10; ind++)
*/
/*
binario[ind] = 0;
*/
printf (“\nIntroduci un numero intero positivo minore di 1024: ");
scanf ("%d", &numero);
if ((numero >= 0) && (numero < 1024))
{
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Esempio (con while)
num = numero;
ind = 9;
while (num != 0)
/* finché num è diverso da 0! */
{
binario[ind] = num % 2;
/* calcola un nuovo bit */
num /= 2;
/* aggiorna num per il prossimo ciclo */
ind--;
/* aggiorna l’indice del vettore */
}
printf ("\nConversione del numero %d: ", numero);
for (ind=0; ind<10; ind++)
/* Visualizza il vettore: */
printf ("%1d",binario[ind]);
/* un bit per volta */
printf ("\n");
}
else
printf (“\nNumero non lecito!”);
}
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Esempio (con for)
#include <stdio.h>
main()
{
int ind, numero, num;
int binario[10];
/* non è necessario inizializzare il vettore in quanto il ciclo for scrive */
/* comunque tutti gli elementi del vettore
*/
printf (“\nIntroduci un numero intero positivo minore di 1024: ");
scanf ("%d", &numero);
if ((numero >= 0) && (numero < 1024))
{
© Piero Demichelis
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Esempio (con for)
num = numero;
for (ind = 9; ind >= 0; ind--) /* con un indice che va da 9 a 0 */
{
binario[ind] = num % 2;
/* calcola un nuovo bit */
num /= 2;
/* aggiorna num per il prossimo ciclo */
}
printf ("\nConversione del numero %d: ", numero);
for (ind = 0; ind < 10; ind++)
/* Visualizza il vettore: */
printf ("%1d", binario[ind]);
/* un bit per volta! */
printf ("\n");
}
else
printf (“\nNumero non lecito!”);
}
© Piero Demichelis
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Vettori
• Quando si definisce un vettore il compilatore riserva
un’area di memoria sufficiente per contenerlo e associa
l'indirizzo iniziale di quell'area al nome simbolico
(identificatore) da noi scelto per il vettore.
• Pertanto il nome vett_dati non è una vera e propria
variabile, ma piuttosto un puntatore : in pratica vett_dati
è l'indirizzo del primo elemento del vettore cioè l'indirizzo
di vett_dati[0].
• Ecco perché è sempre errata l'istruzione di assegnazione
di un intero vettore ad un altro vettore (anche se sono
dello stesso tipo ed hanno la stessa dimensione!):
voti_ottenuti = voti_semestre;
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Vettori multidimensionali
• Il concetto di vettore come collezione di elementi
consecutivi, può essere esteso immaginando che gli
elementi siano a loro volta dei vettori: si ottiene così un
vettore multidimensionale o matrice.
• La definizione di matrice ricalca pienamente quella del
vettore:
tipo_comp nome [dim1] [dim2].........;
• tipo_comp può essere un qualunque tipo semplice,
• dim1, dim2, ecc.; racchiusi tra parentesi quadre,
definiscono il numero di elementi di ogni dimensione.
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Vettori multidimensionali
Esempio:
matrice bidimensionale di numeri interi formata da tre
righe e 5 colonne:
int a[3][5];
a
a[0][0] a[1][0] a[2][0] a[3][0] a[4][0]
a[0]
a[0][1] a[1][1] a[2][1] a[3][1] a[4][1]
a[1]
a[0][2] a[1][2] a[2][2] a[3][2] a[4][2]
a[2]
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Vettori multidimensionali
• Accesso ad un elemento:
<nome vettore> [<posizione1>] [<posizione2>].............
• Per esempio
matrix [10][20][15]
individua l'elemento di coordinate rispettivamente 10, 20 e 15 nella
matrice a 3 dimensioni matrix.
• Inizializzazione di un vettore multidimensionale:
- deve essere effettuata per righe!
int vett[3][2] = {
};
{8, 1},
{1, 9},
{0, 3}
© Piero Demichelis
/* vett[0][0], vett[0][1]
/* vett[1][0], vett[1][1]
/* vett[2][0], vett[2][1]
*/
*/
*/
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Vettori multidimensionali e cicli
• Per un vettore a più dimensioni, la scansione va applicata
a tutte le dimensioni: in questo caso si devono in genere
utilizzare “cicli annidati ”.
• Esempio: elaborazione degli elementi di un vettore
bidimensionale.
int vett [3][5];
…
for (i = 0; i < 3; i++) {
for (j = 0; j < 5; j++) {
... elaborazione su vett[i][j]
}
}
© Piero Demichelis
/*
/*
per ogni riga
*/
per ogni colonna */
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Stringhe
Vettori di caratteri: le stringhe
• Le variabili di tipo char possono contenere un solo
carattere: per trattare sequenze di caratteri come nomi
o, più in generale, testi il C prevede le stringhe.
• Differentemente dagli altri tipi di dato (intero, reale, ecc.)
per le stringhe non è sempre possibile fissare a priori le
dimensioni: la loro caratteristica peculiare è proprio la
lunghezza variabile.
• Per gestire dati di questo tipo occorrerebbe l'allocazione
dinamica della memoria, in modo da riservare tutta e solo
la memoria che serve.
© Piero Demichelis
30
Vettori di caratteri: le stringhe
• Il C prevede per le stringhe (struttura statica) un vettore
di caratteri, il quale deve quindi avere una lunghezza
massima prefissata.
• All'interno di questo vettore, la lunghezza reale della
stringa è determinata dalla presenza di un carattere
delimitatore particolare, '\0', detto anche NULL.
• Come per i tipi base, anche per le stringhe è prevista una
notazione particolare per indicarne i valori: la sequenza di
caratteri deve essere delimitata da una coppia di doppi
apici (").
© Piero Demichelis
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Stringhe
• Esempio:
‘C’ ‘i’ ‘a’ ‘o’ ‘!’ ‘\0’
const char s[6] = “Ciao!”;
s[0] s[1] s[2] s[3] s[4] s[5]
• Il messaggio è lungo solo 5 caratteri, ma deve essere riservato un
carattere in più per il terminatore di stringa, che deve essere
sempre presente e viene forzato automaticamente dal linguaggio C.
• Il vettore può essere definito più lungo, con gli ultimi elementi
indefiniti, ma non più corto.
• NOTA: la stringa vuota non è un vettore “vuoto”!
char s[] = “”;
‘\0’
s[0]
© Piero Demichelis
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Stringhe
• Per la definizione di una stringa si può anche utilizzare la
direttiva define:
#define MESSAGGIO “Ciao!”
• Attenzione infine a non confondere variabili di tipo
carattere con stringhe: per esempio,
'C' rappresenta un unico carattere che è memorizzato in
un'unica cella.
"C" rappresenta invece una stringa che è memorizzata in
due celle consecutive che contengono i caratteri 'C' e '\0'.
© Piero Demichelis
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Stringhe
• Un vettore di nomi si realizza mediante una matrice di
tipo carattere dove ogni riga (vettore) contiene un nome.
Ad esempio, per memorizzare i nomi dei giorni della
settimana, si può procedere così:
const char giorni[7][11] = {"lunedi'", "martedi'",
"mercoledi'", "giovedi'", "venerdi'", "sabato",
"domenica"};
• dove la dimensione dei singoli vettori (tutti i vettori!) è
determinata sommando 1 alla lunghezza del nome più
lungo (mercoledi’).
© Piero Demichelis
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Stringhe
l
u
n
e
d
i
‘
\0
m
a
r
t
e
d
i
‘
\0
m
e
r
c
o
l
e
d
i
g
i
o
v
e
d
i
‘
\0
giorni[3]
v
e
n
e
r
d
i
‘
\0
giorni[4]
s
a
b
a
t
o
\0
d
o
m
e
n
i
c
© Piero Demichelis
giorni[0]
giorni[1]
‘
\0
giorni[2]
giorni[5]
a
\0
giorni[6]
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I/O di stringhe
• Le stringhe possono comparire come argomento di printf e
scanf: per esse si utilizza lo specificatore di formato %s.
• In particolare la printf, quando trova nel format lo
specificatore %s, interpreta i valori contenuti nella variabile
corrispondente (che dev’essere un vettore di caratteri!) come
caratteri e li visualizza finché non trova un carattere '\0'.
• Se non è presente il carattere terminatore la printf continua
l’output oltre i confini del vettore fino a che non incontra un
'\0‘ (ovvero una cella di memoria che contiene 0!).
• Come per gli altri specificatori, anche in %s si può specificare
la lunghezza del campo e gli altri attributi di allineamento.
© Piero Demichelis
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Esempio
• Programma per visualizzare i giorni della settimana, uno per riga,
allineati a sinistra (flag - ) in un campo di 15 caratteri.
#include <stdio.h>
const char giorni[7][11] =
{ "lunedi'", "martedi'", "mercoledi'",
"giovedi'", "venerdi'", "sabato", "domenica"};
int indice;
main()
{
printf ("\nI giorni della settimana sono:\n");
for (indice = 0; indice < 7; indice++)
printf ("%-15s\n", giorni[indice]);
}
© Piero Demichelis
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Lettura di stringhe
• La scanf, quando trova nel format lo specificatore %s,
attua un meccanismo di lettura simile a quello usato per i
numeri: scarta tutti gli “spazi neutri ” iniziali (spazio,
<TAB>, <CR>, ecc.), “legge” i caratteri successivi
scrivendoli in locazioni consecutive del vettore indicato e
si ferma non appena incontra un altro carattere
appartenente alla categoria degli “spazi neutri ”,
chiudendo la stringa appena generata con il carattere
NULL.
• E’ importante quindi che nella stringa non siano presenti
spazi e che il vettore destinazione sia dimensionato
opportunamente poiché, come sempre in C, non ci sono
controlli sugli indici.
© Piero Demichelis
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Lettura di stringhe
• Il fatto che non ci siano controlli sul numero di caratteri
introdotti (ad esempio da tastiera) può provocare danni
collaterali non trascurabili: infatti la lettura prosegue fino al
primo “spazio neutro ” in ogni caso e i caratteri letti vengono
memorizzati consecutivamente come se la stringa fosse stata
dimensionata in modo corretto anche quando è più corta di
quanto sarebbe necessario.
• I caratteri “in eccesso” e il NULL vengono comunque
memorizzati e possono pertanto andare a ricoprire aree di
memoria riservate ad altri dati sporcandoli irrimediabilmente.
• Poiché il nome della stringa è proprio l’idirizzo del vettore di
caratteri associato nella scanf non si deve usare il carattere &
prima del nome.
© Piero Demichelis
39
Esempio
• Esempio: programma per leggere i nomi (lunghi al massimo 20
caratteri) e le altezze (in cm) di 10 persone e successivamente
visualizzarli incolonnati.
#include <stdio.h>
#define NUM_NOMI 10
#define L_STRING 21
main()
{
/*
Definizioni
*/
char nome[NUM_NOMI][L_STRING];
int altezza[NUM_NOMI];
int ind;
© Piero Demichelis
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Esempio
printf (“\nIntroduci il nome e l'altezza di 10 persone:\n");
for (ind = 0; ind < NUM_NOMI; ind++)
{
printf (“\nPersona N. %2d: ", (ind + 1)); /* indice a partire da 1 */
scanf ("%s%d", nome[ind], &altezza[ind]);
}
printf ("\n
Nome
Altezza\n");
for (ind = 0; ind < NUM_NOMI; ind++)
{
printf (“\nPersona N. %4d: %-20s %3d", (ind + 1), nome[ind],
altezza[ind]);
}
}
© Piero Demichelis
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Confronto tra stringhe
• Poiché le stringhe sono vettori, non è lecito assegnare
una stringa ad un'altra. Pertanto il frammento di
programma che segue è errato:
char messag[16];
.....................
messag = "Errore nei dati";
.....................
• Anche il confronto tra stringhe non può essere effettuato
mediante un'unica istruzione, come invece avviene per i
singoli caratteri, ma occorre confrontare col criterio
opportuno i singoli elementi delle due stringhe.
© Piero Demichelis
42
Confronto tra stringhe: esempio
• Programma che legge da tastiera due parole (lunghe al più 20
caratteri) e verifica se sono uguali o diverse.
#include <stdio.h>
#define VERO 1
#define FALSO 0
main()
{
char parola1[21], parola2[21];
int ind, uguali;
printf (“\nIntroduci la prima parola: “);
scanf (“%s”, parola1);
printf (“\nIntroduci la seconda parola: “);
scanf (“%s”, parola2);
© Piero Demichelis
43
Confronto tra stringhe: esempio
/*
verifica se sono uguali
*/
uguali = VERO;
/* ipotizza che siano uguali
ind = 0;
*/
while (uguali && (ind < 20))
{
if (parola1[ind] != parola2[ind]) uguali = FALSO;
ind++;
}
if (uguali)
printf (“\nLe parole introdotte sono uguali”);
else
printf (“\nLe parole introdotte sono diverse”);
}
© Piero Demichelis
44
Confronto tra stringhe
• Essendo i caratteri interpretati come numeri interi, è
lecito confrontarli tra loro per stabilire la precedenza
alfabetica mediante una espressione relazionale.
0 < 1 < 2 <.... < A < B < C <.....< Z ..... < a < b < c <....< z
• Poiché le stringhe sono vettori di caratteri, e quindi
composte da elementi di tipo char, è lecito stabilire
l’ordine alfabetico di due stringhe confrontandole fra loro
carattere per carattere.
• Esempio: programma che legge da tastiera due parole e
stabilisce l’ordine alfabetico.
© Piero Demichelis
45
Confronto tra stringhe: esempio
#include <stdio.h>
#define VERO 1
#define FALSO 0
char parola1[21], parola2[21];
int ind, finito, prima1;
main()
{
printf ("\nIntroduci la prima parola: ");
scanf ("%s", parola1);
printf ("\nIntroduci la seconda parola: ");
scanf ("%s", parola2);
finito = FALSO;
ind = 0;
/*
segnala fine dei confronti!
© Piero Demichelis
*/
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Confronto tra stringhe: esempio
while (!finito && (ind < 20))
{
if (parola1[ind] == parola2[ind]) /* caratteri uguali: nessuna decisione
ind++;
else
{
if (parola1[ind] < parola2[ind])
prima1 = VERO;
/* parola1 precede parola2
else
prima1 = FALSO;
/* parola2 precede parola1
finito = VERO;
/* caratteri diversi: fine dei confronti
}
}
if (prima1)
printf ("\n%s precede %s", parola1, parola2);
else
printf ("\n%s precede %s", parola2, parola1);
}
© Piero Demichelis
*/
*/
*/
*/
47