[email protected] DSC/CCT/UFCG Profs.:José Eustáquio Rangel de Queiroz Roberto Medeiros de Faria...

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Profs.: José Eustáquio Rangel de QueirozRoberto Medeiros de FariaUlrich Schiel

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Tópicos5.1 Introdução5.2 Módulos de Programas em C5.3 Biblioteca de Funções Matemáticas 5.4 Funções 5.5 Definições de Função 5.6 Protótipos de Funções 5.7 Arquivos de Cabeçalho5.8 Chamada de Funções por Valor e por Referência5.9 Geração de Números Aleatórios 5.10 Exemplo: Jogo de Azar

Introdução à Programação

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Tópicos5.11 Classes de Armazenamento 5.12 Regras de Escopo 5.13 Recursividade5.14 Exemplo de Recursividade: Série de Fibonacci 5.15 Recursividade vs. Iteração

Introdução à Programação

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Divisão para a conquista Construção de programas a partir de partes ou

componentes menores Módulos

Maior facilidade de gestão de cada módulo do que do programa original

Componentes do programa que se repetem em pontos distintos

5.1 Introdução

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Funções Módulos em C Possibilidade de combinação de funções

definidas pelo usuário com funções das bibliotecas nos programas

Existência de uma vasta gama de funções na biblioteca padrão de C

5.2 Módulos de Programas em C

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Chamadas de Funções Invocação de funções

Explicitação do nome da função e passagem de argumentos (dados)

Realização de operações ou manipulações pela função

Retorno dos resultados pela função


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Chamadas de Funções Analogia

Solicitação de execução de uma tarefa pelo patrão a um empregado

Aquisição de informações sobre a tarefa pelo empregado

Execução da tarefa Retorno dos resultados Ocultação da informação (patrão não conhece

os detalhes)


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Funções de Entrada e Saída #include <stdio.h> – contém entrada scanf() e saída printf() Execução de cálculos matemáticos comuns

Funções matemáticas #include <math.h>

Processamento de textos #include <string.h>

Outras <conio.h>, <stdlib.h>; <time.h>

5.3 Bibliotecas de Funções

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Formato para a chamada de funções printf( "%.2f", sqrt( 900.0 ) );

Chamada da função sqrt, a qual retorna a raiz quadrada de seu argumento

Todas as funções matemáticas retornam dados do tipo double

Argumentos Constantes, variáveis ou expressões

5.3 Biblioteca de Funções Matemáticas

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Formato para a chamada de funções printf( "%.2f", sqrt( 900.0 ) );

Chamada da função sqrt, a qual retorna a raiz quadrada de seu argumento

Todas as funções matemáticas retornam dados do tipo double

Argumentos Constantes, variáveis ou expressões

5.3 Biblioteca de Funções

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5.4 Funções Funções

Modularização de um programa

Todas as variáveis declaradas dentro de funções são variáveis locais

Conhecidas apenas no contexto da função

Parâmetros Informação da comunicação entre funções

Variáveis locais

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5.4 Funções

Benefícios de funções Divisão para conquista

Desenvolvimento gerenciável de programas

Reusabilidade de Software Uso de funções existentes como blocos para a

construção de novos programas

Abstração Ocultação de detalhes internos (funções da

biblioteca)

Repetição de código evitada

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5.5 Definições de Funções

Formato de Definição de uma Função

Tipo_do_valor_de_retorno nome_da_função (lista de Tipo_do_valor_de_retorno nome_da_função (lista de parâmetros )parâmetros )

{{ declarações e atribuições declarações e atribuições

}}

Nome_da_funçãoNome_da_função Qualquer identificador válido

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Formato de Definição de uma Função

Lista_de_ParâmetrosLista_de_Parâmetros Declaração de uma série de parametros (= pares tipo identificador)

Um tipo deve ser listado explicitamente para cada parâmetro, caso contrário o parâmetro será considerado do tipo int

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Formato de Definição de uma FunçãoTipo_do_valor_de_retorno nome_da_função (lista de Tipo_do_valor_de_retorno nome_da_função (lista de parâmetros )parâmetros )

{{ declarações e atribuições declarações e atribuições

}}

Declarações e atribuições Corpo da função (bloco de código)

Variáveis podem ser declaradas dentro dos blocos (podem ser aninhadas)

Funções não podem ser definidas dentro de outras funções


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Formato de Definição de uma Função Retorno do Controle

Quando não há retornoreturn;

Se algo for retornadoreturn expression;


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02 #include <stdio.h>0304 int maximo( int, int, int ); /* protótipo da função */05 int main()06 {07 int a, b, c;0809 printf( “Digite três inteiros: " );10 scanf( "%d%d%d", &a, &b, &c );11 printf( “O maximo eh: %d\n", maximo( a, b, c ) );1213 return 0;14 }

01 /* Determinação do máximo de três inteiros */

Função Principal (Programa Principal)

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Função Máximo


15 /* Definição da função maximo */16 int maximo( int x, int y, int z )17 {18 int max = x;1920 if ( y > max )21 max = y;2223 if ( z > max )24 max = z;2526 return max;27 }

Digite três inteiros: 22 85 17Digite três inteiros: 22 85 17Maximo eh: 85Maximo eh: 85

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/* Este programa lê nome e notas de alunos e determina a média da turma e o melhor aluno */#include <stdio.h>#include <string.h>#include <conio.h>void lerdados(); /* protóitipo da função */char nome[20]="";float nota;

int main(){ char melhor_aluno[20]=""; int contador; float media, melhor_nota, soma;/* INICIALIZACAO */ soma = 0; contador = 0; lerdados(); /* chamada da função *//* PROCESSAMENTO */ melhor_nota = nota; strcpy(melhor_aluno, nome); while (nota != -1) {soma = soma+nota; contador = contador + 1; lerdados(); /* chamada da função */ if (nota > melhor_nota) {melhor_nota = nota; strcpy(melhor_aluno, nome); } }

/* FINALIZACAO */ if (contador != 0) {media = soma / contador; printf("\nA media da turma e: %.2f\n", media); printf("O melhor aluno eh: %s", melhor_aluno); printf(" com a nota %.2f", melhor_nota); } else printf("\nNenhum aluno digitado."); getch(); return 0;}void lerdados(){ printf("Digite o nome do proximo aluno: "); scanf("%s", &nome); printf("\nDigite a nota deste aluno: "); scanf("%f", &nota); return;}

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5.6 Protótipos de Funções

Protótipo de uma Função Nome da função Parâmetros O QUE a função recebe Tipo de Retorno Tipo de dado que a função

retorna (default int) Uso no processo de validação de funções Necessidade de inclusão do protótipo apenas se a

definição da função sucede a função principal Função com o protótipo

int maximo(int, int, int); Recebimento de 3 parâmetros int Retorno de 1 dado int

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Coerção de Argumentos Imposição de argumentos do tipo apropriado Exemplo

Função sqrt Possibilidade de chamada com um argumento int, embora o protótipo em math.h especifique um argumento double

printf(“%.3f\n”, sqrt(4));printf(“%.3f\n”, sqrt(4)); Resultado gerado Cálculo correto de sqrt(4) sqrt(4) e

impressão do valor 2.000

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Regras de Promoção Especificação de como alguns tipos podem ser

convertidos para outros sem perda de dados Possibilidade de cometimento de erros

Conversão de double em int Truncamento da parte fracionária do valor double

Aplicação automática a expressões contendo dois ou mais tipos de dados (mistas)

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5.7 Arquivos de Cabeçalho

Arquivos de Cabeçalho Contêm os protótipos das funções das bibliotecas

referenciadas no programa E.g. <stdlib.h> , <math.h> , <conio.h> Necessidade de inclusão da(s) linha(s)

#include <nome_do_arquivo>

#include <math.h>

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5.7 Arquivos-Cabeçalhos

Arquivos-Cabeçalhos Customizados Criação de arquivos com funções

Salvamento <minha_biblioteca.h>

Inclusão em outros arquivos #include “minha_biblioteca.h”

Reuso das funções

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5.7 Arquivos-Cabeçalhos// Arquivo FORM_PALA.Hvoid formapalavra(int n){ char letra[1]; int cont;

/* inicializaçao */ strcpy(palavra,"");

/* Processamento */ for(cont=1;cont<=n;cont++) { printf(“\nDigite uma letra minuscula: "); scanf("%s", &letra); strcat(palavra, letra); }}void resultado(){ printf("\nA palavra e:** %s**\n ",

palavra);return;}

/* Programa que forma várias palavras de tamanho variável a partir de letras digitadas */#include <stdio.h>#include <string.h>char palavra[20];#include "form_pala.h"

main(){ int tamanho;/* inicialização */

printf("\nDigite o tamanho da primeira palavra \n"); scanf("%d", &tamanho);

/* Processamento */ do { formapalavra(tamanho); resultado(); printf("\nDigite o tamanho da proxima palavra \n"); scanf("%d", &tamanho); } while (tamanho!=0);/* Finalizaçao */return 0;}

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5.8 Chamada de Funções por Valor e por Referência

Uso na invocação de funções Chamada por valor

Cópia do(s) argumento(s) passado(s) para a função

Alterações do(s) argumento(s) na função não exercem influência sobre o(s) valor(es) original(ais)

Uso quando não há necessidade de alteração do argumento pela função

Prevenção contra alterações acidentais

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5.8 Chamada de Funções por Valor e por Referência

Chamada por referência

Passagem do(s) argumento(s) original(ais) Alterações do(s) argumento(s) na função

implicam alterações no(s) original(ais) Uso apenas com funções confiáveis que

precisem modificar a variável original

Foco atual Chamada por valor

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5.9 Geração de Números Aleatórios

Função rand Inclusão de <stdlib.h> Retorno de um número “aleatório” entre 0 and RAND_MAX (pelo menos 32767)

i = rand(); Pseudo-aleatoriedade

Seqüência pré-definida de números “aleatórios” Mesma seqüência para qualquer chamada à

função

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Ajuste de Escala Obtenção de um número aleatório entre 1 e n

1 + ( rand() % n ) rand() % n retorna um número entre 0 e n-1 Adição de 1 para gerar um número aleatório

entre 1 e n1 + ( rand() % 6) Número entre 1 e 6

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Função srand Inclusão de <stdlib.h> Definição de uma “semente” (seed) inteira e

deslocamento de sua seqüência “aleatória” para aquela locação

srand( seed ); srand( time( NULL ) ); // inclusão de <time.h>

time( NULL ) Retorno do tempo no qual o program foi compilado

(em segundos) “Aleatorização" da semente


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01 Programa para randomização no lançamento de um dado */02 #include <stdlib.h>03 #include <stdio.h>0405 int main()06 {07 int i;08 unsigned semente;09 10 printf( “Digite a semente: " );11 scanf( "%u", &semente );12 srand(semente);13 for ( i = 1; i <= 10; i++ ) {14 printf( "%10d", 1 + ( rand() % 6 ) );15 if ( i % 5 == 0 )16 printf( "\n" );17 }18 return 0;19 }

Digite a semente:Digite a semente: 867867 2 4 6 1 62 4 6 1 6 1 1 3 6 2 1 1 3 6 2

Digite a semente: 67Digite a semente: 67 6 1 4 6 26 1 4 6 2 1 6 1 6 4 1 6 1 6 4

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5.10 Exemplo: Jogo de Azar Simulador de Craps Regras

Lançamento de dois dados 7 ou 11 na primeira rodada, o jogador vence 2, 3 ou 12 na primeira rodada (craps), o jogador

perde (i.e. a casa vence) 4, 5, 6, 8, 9 ou 10 na primeira rodada, a soma

torna-se o “ponto” do jogador Jogador ganhará se continuar lançando os dados

até fazer seu ponto e isto ocorrer antes de obter 7 como resultado

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01 /* Simulador de Craps */02 #include <stdio.h>03 #include <stdlib.h>04 #include <time.h>0506 int rola_dados( void );0708 int main()09 {10 int placar, soma, ponto;1112 srand( time( NULL ) );13 soma = rola_dados(); /* primeiro lançamento dos dados */14 switch ( soma ) {15 case 7: case 11: /* ganha na primeira rodada */16 placar = 1;17 break;18 case 2: case 3: case 12: /* perde na primeira rodada */19 placar = 2;20 break;21 default: /* armazena ponto */22 placar = 0;23 ponto = soma;24 printf( “O total de pontos eh %d\n", ponto );25 break;26 }27 while (placar == 0) { /* continua jogando */28 soma = rola_dados();

5.10 Exemplo: Jogo de Azar

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5.10 Exemplo: Jogo de Azar29 if (soma == ponto) /* vence fazendo ponto */30 placar = 1;31 else32 if (soma == 7) /* perde obtendo o valor 7 */33 placar = 2;34 }35 if (placar == 1)36 printf( “O jogador venceu\n" );37 else38 printf( " O jogador perdeu\n " );39 return 0;40 }41 int rola_dados( void )42 {43 int dado1, dado2, soma;44 dado1 = 1 + ( rand() % 6 );45 dado2 = 1 + ( rand() % 6 );46 soma = dado1 + dado2;47 printf( “O jogador lançou %d + %d = %d \n", dado1, dado2, soma );48 return soma;49 }

O jogador lançou 6 + 5 = 11O jogador lançou 6 + 5 = 11O jogadorO jogador venceuvenceuO jogador lançou 6 + 6 = 12O jogador lançou 6 + 6 = 12O jogador perdeuO jogador perdeu

O jogador lançou 4 + 6 = 10O jogador lançou 4 + 6 = 10O total de pontos eh 10O total de pontos eh 10O jogador lançou 2 + 4 = 6O jogador lançou 2 + 4 = 6O jogador lançouO jogador lançou 6 + 5 = 116 + 5 = 11O jogador lançouO jogador lançou 3 + 3 = 63 + 3 = 6O jogador lançouO jogador lançou 6 + 4 = 106 + 4 = 10O jogador venceuO jogador venceu

O jogador lançou 1 + 3 = 4O jogador lançou 1 + 3 = 4O total de pontos eh 4O total de pontos eh 4O jogador lançou 1 + 4 = 5O jogador lançou 1 + 4 = 5O jogador lançouO jogador lançou 5 + 4 = 95 + 4 = 9O jogador lançouO jogador lançou 4 + 6 = 104 + 6 = 10O jogador lançouO jogador lançou 6 + 3 = 96 + 3 = 9O jogador lançouO jogador lançou 1 + 2 = 31 + 2 = 3O jogador lançouO jogador lançou 5 + 2 = 75 + 2 = 7O jogador perdeuO jogador perdeu

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5.11 Classes de Armazenamento

IDENTIFICADORES variáveis Possuem um nome, um tipo e um

valor

funções Possuem nome, tipo, valor e parâmetros

IDENTIFICADORES também possuem Classes de armazenamento, tempo de

validade, escopo e ligação.

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Especificadores de classes de armazenamento auto, register, extern e static

Tempo (ou duração) de Armazenamento Período durante o qual o identificador permanece na memória

Escopo Local no qual o identificador pode ser referenciado no programa

Linkage (ligação) Especificação dos arquivos nos quais um identificador é conhecido

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Armazenamento Automático Criação do objeto quando o bloco no qual é

declarado for acionado Existência do objeto enquanto o bloco estiver

ativo Destruição do objeto quando o bloco for

descartado auto Default para variáveis locais

auto double x, y; register Tentativa de conservação de uma

variável em um registrador de alta velocidade Uso apenas para variáveis automáticas

register int counter = 1;

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Armazenamento Estático Existência das variáveis durante toda a execução

do programa Valor default: zero static Variáveis locais definidas em funções

Manutenção do valor após o término da função Conhecimento apenas pela própria função

extern Default para variáveis globais e nomes de funções

Conhecimento por qualquer função

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5.12 Regras de Escopo

Escopo de Arquivo Identificador definido fora da função, conhecido

por todas as funções Uso para variáveis globais, definições de

funções, protótipos de funções

Escopo de Função

Referência possível apenas dentro do corpo de uma função

Uso apenas para rótulos (start:, case:, etc.)

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Escopo de Bloco Declaração de um identificador dentro do bloco

Início do escopo do bloco na declaração ‘{‘ Término do escopo do bloco na chave direita ‘}’

Uso para variáveis e parâmetros de funções (variáveis locais de funções )

“Ocultação“ de blocos exteriores dos blocos interiores se houver variáveis com nomes iguais em ambos os blocos

Escopo de Protótipo de Função

Uso para identificadores em listas de parâmetros


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5.8 Variáveis globais Acesso a partir de qualquer função

Declarar antes do main() Exemplo:

#include ...void lerdados(); /* protótipo da função */float nota; /* variável global */main(){ float melhor_nota; .. melhor_nota = nota; ..}void lerdados() /* função */{ ... scanf(("%s", &nota); ...}

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5.8 Variáveis globais#include <stdio.h>#include <string.h>void lerdados();char nome[20]="";float nota;

int main(){ char melhor_aluno[20]=""; int contador; float media, melhor_nota, soma;

/* Inicialização */ soma = 0; contador = 0; lerdados(); /* chamada da função */

/* Processamento */ melhor_nota = nota; strcpy(melhor_aluno, nome); while (nota != -1) {soma = soma+nota; contador = contador + 1; lerdados(); /* chamada da função */

if (nota > melhor_nota) {melhor_nota = nota; strcpy(melhor_aluno, nome); } }/* Finalização */ if (contador != 0) {media = soma / contador; printf("\nA media da turma e: \n%.2f", media); printf("O melhor aluno eh: %s", melhor_aluno); printf(" com a nota %.2f", melhor_nota); } else printf("\nNenhum aluno digitado."); return 0;}void lerdados(){ printf("Digite o nome do proximo aluno: "); scanf("%s", &nome); printf("\nDigite a nota deste aluno: "); scanf("%f", &nota); return;}

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01 /* Exemplo de escopo */02 #include <stdio.h>03 void a(void); /* protótipo da função a */04 void b(void); /* protótipo da função b */05 void c(void); /* protótipo da função c */06 int x = 1; /* variável global */07 int main()08 {09 int x = 5; /* variável local para main */10 printf(“x local no escopo externo de main é %d\n", x );11 { /* início de um novo escopo */12 int x = 7;13 printf( “x local no escopo interno de main é %d\n", x );14 } /* término do novo escopo */15 printf( “x local no escopo externo de main é %d\n", x );16 a(); /* a contém x local automática */17 b(); /* b contém x local estática*/18 c(); /* c usa x global */19 a(); /* a reinicializa x local automática */20 b(); /* x local estática mantém seu valor anterior */21 c(); /* x global também mantém seu valor */


22 printf( “x local em main é %d\n", x );23 return 0;24 }

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25 void a(void)26 {27 int x = 25; /* inicializada a cada vez em que a é chamada */28 printf( "\nx local em a é %d depois de entrar em a\n", x );29 ++x;30 printf( "x local em a é %d antes de sair de a\n", x );31 }32 void b(void)33 {34 static int x = 50; /* inicializa somente na primeira vez em que b é chamada */35 printf( "\nx local estática é %d ao entrar em b\n", x );36 ++x;37 printf( " x local estática é %d ao sair de b\n", x );38 }39 void c(void)40 {41 printf( "\n x global é %d ao entrar em c\n", x );42 x *= 10;43 printf( " x global eh %d ao sair de c\n", x );44 }

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x local no escopo externo de main é 5x local no escopo externo de main é 5x local no escopo interno de main é 7x local no escopo interno de main é 7x local no escopo externo de main é 5x local no escopo externo de main é 5 x local em a é 25 depois de entrar em ax local em a é 25 depois de entrar em ax local em a é 26 antes de sair de ax local em a é 26 antes de sair de a x local estática é 50 ao entrar em bx local estática é 50 ao entrar em bx local estática é 51 ao sair de bx local estática é 51 ao sair de b x global é 1 ao entrar em cx global é 1 ao entrar em cx global é 10 ao sair de cx global é 10 ao sair de c x x locallocal em a é 25 depois de entrar a em a é 25 depois de entrar ax local em a éx local em a é 26 antes de sair de a 26 antes de sair de a x local estática é 51 ao entrar em bx local estática é 51 ao entrar em bx local estática é 52 ao sair de bx local estática é 52 ao sair de b x global é 10 ao entrar em cx global é 10 ao entrar em cx global é 100 ao sair de cx global é 100 ao sair de cx local em main é 5x local em main é 5


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5.13 Recursividade

Funções Recursivas Auto-chamadas Possibilidade de solução apenas de um caso

básico Fragmentação de um problema em

O que é possível fazerO que não é possível fazer

Necessidade de tal parte do problema se assemelhe ao problema original (versão mais simples ou menor)

Função Chamada a uma nova cópia de si própria (chamada recursiva ou etapa de recursão) para a solução do que não é possível fazer

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5.13 Recursividade

Funções Recursivas Caso básico eventualmente solucionado

Extensão, processamento e solução do problema como um todo

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Exemplo Fatoriais

5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 e 4! = 3 * 2 * 1 Importante observar que

5! = 5 * 4! 4! = 4 * 3! ...

Possibilidade de computação recursiva de fatoriais

Solução do caso básico (1!=0!=11!=0!=1) e extensão para

n! = n * (n-1)! Para todo n > 1

5.13 Recursividade

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5.14 Exemplo de Uso de Recursividade: Série de Fibonacci

Série de Fibonacci (0, 1, 1, 2, 3, 5, 8...) Cada número é a soma dos dois anteriores

Possibilidade de solução recursiva fib( 0 ) = 0 e fib( 1 ) = 1fib( 0 ) = 0 e fib( 1 ) = 1 fib( n ) = fib( n - 1 ) + fib( n – 2 ), para todo n>1fib( n ) = fib( n - 1 ) + fib( n – 2 ), para todo n>1

Código para a função fibonaccifibonaccilong fibonacci( long n ){

if (n == 0 || n == 1) // caso básico return n;

else return fibonacci(n – 1) + fibonacci(n – 2);}

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return return 00

f(2)f(2)

f(0)f(0)

return return 11

Série de chamadas recursivas à função fibonaccifibonacci


f(1)f(1) return return 11returnreturn

returnreturn ++

++

f(3)f(3)

f(1)f(1)

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01 /* Função recursiva da Série de Fibonacci */02 #include <stdio.h>0304 long fibonacci(long);05 int main()06 {07 long resultado, numero;0809 printf(“Digite um inteiro: ");10 scanf( "%ld", &numero );11 resultado = fibonacci(numero);12 printf("Fibonacci( %ld ) = %ld\n", numero, resultado);13 return 0;14 }15 /* Definição recursiva da função fibonacci */16 long fibonacci(long n)17 {18 if (n == 0 || n == 1)19 return n;20 else21 return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);22 }

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Digite um inteiro: 2Digite um inteiro: 2Fibonacci(2) = 1Fibonacci(2) = 1 Digite um inteiro : 3Digite um inteiro : 3Fibonacci(3) = 2Fibonacci(3) = 2 Digite um inteiro : 4Digite um inteiro : 4Fibonacci(4) = 3Fibonacci(4) = 3 Digite um inteiro : 5Digite um inteiro : 5Fibonacci(5) = 5Fibonacci(5) = 5 Digite um inteiro : 6Digite um inteiro : 6Fibonacci(6) = 8Fibonacci(6) = 8 Digite um inteiro : 10Digite um inteiro : 10Fibonacci(10) = 55Fibonacci(10) = 55 Digite um inteiro : 20Digite um inteiro : 20Fibonacci(20) = 6765Fibonacci(20) = 6765 Digite um inteiro : 30Digite um inteiro : 30Fibonacci(30) = 832040Fibonacci(30) = 832040


Exemplo de Saída

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5.15 Recursividade vs. Iteração

Repetição Iteração Laço explícito Recursividade Chamadas repetidas à função

Terminação Iteração Falha na condição do laço Recursividade Reconhecimento do caso básico

Iteração/Recursividade Possibilidade de laços infinitos

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5.15 Recursividade vs. Iteração

Ponto de Equilíbrio

Ponderação entre desempenho (iteração) e qualidade da engenharia de software (recursividade )

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José Eustáquio Rangel de QueirozRoberto Medeiros de Faria

Ulrich Schiel

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E COMPUTAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

[email protected] DSC/CCT/UFCG Profs.:José Eustáquio Rangel de Queiroz Roberto Medeiros de Faria...

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