Δομημένος Προγραμματισμός

Transcript

1 Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Δομημένος Προγραμματισμός Ενότητα 7: Πίνακες Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

2 Δομημένος Προγραμματισμός DR. Α Θ Α Ν Α Σ Ι Ο Σ Κ Α Κ Α Ρ Ο Υ Ν Τ Α Σ

3 Περιεχόμενα Βιβλιοθήκες της C Μεταβίβαση παραμέτρων παράδειγμα swap Αναδρομικότητα Συναρτήσεις και Πίνακες

4 H βασική βιβλιοθήκη της C Η βασική βιβλιοθήκη της C ορίζει ένα σύνολο από συναρτήσεις που επιτελούν βασικές διεργασίες. Η γνώση των συναρτήσεων αυτών αποτελεί βασική προϋπόθεση για την ανάπτυξη σύνθετων προγραμμάτων, όπου η επαναχρησιμοποίηση έτοιμων ελεγμένων τμημάτων κώδικα μειώνει σημαντικά το χρόνο ανάπτυξης, αυξάνοντας ταυτόχρονα την αξιοπιστία. Είναι σημαντικό στη φάση αυτή, να αποκαταστήσετε μια πρόσβαση σε τεκμηρίωση της βασικής βιβλιοθήκης και σιγά σιγά να εξοικειώνεστε με τις συναρτήσεις που αυτή περιέχει.

5 H βασική βιβλιοθήκη της C Βασικές Συναρτήσεις: διαχείρισης αλφαριθμητικών, μαθηματικές, ταξινόμησης/ χειρισμού χαρακτήρων, μετατροπής χαρακτήρων και εισόδου εξόδου Συναρτήσεις προχωρημένου επιπέδου: μετατροπής δεδομένων, αναζήτησης και ταξινόμησης, διαχείρισης αρχείων και διαχείρισης μνήμης.

6 Συναρτήσεις διαχείρισης αλφαριθμητικών Όνομα βιβλιοθήκης: string.h Ενδεικτικές συναρτήσεις: char *strcpy(char *s1, char *s2): Αντιγράφει την ακολουθία χαρακτήρων s2 στον πίνακα s1. Επιστρέφεται η τιμή του s1 char *strncpy(char *s1, char *s2,size_tn): Αντιγράφει n χαρακτήρες από την ακολουθία χαρακτήρων s2 στον πίνακα s1. Επιστρέφεται η τιμή του s1 char *strcat(char *s1, char *s2): προσαρτά την ακολουθία s2 στον πίνακα s1. Επιστρέφεται η τιμή του s1 char *strncat(char *s1, char *s2,size_tn): προσαρτά n χαρακτήρες από την ακολουθία s2 στον πίνακα s1. Επιστρέφεται η τιμή του s1 int strcmp(char *s1, char *s2): Συγκρίνει την ακολουθία χαρακτήρων s1 με την ακολουθία s2. Επιστρέφει 0 όταν s1=s2, >0 όταν s1>s2, <0 όταν s1<s2

7 Παράδειγμα /* strcpy example */ #include <stdio.h> #include <string.h> int main () { char str1[]="sample string"; char str2[40]; char str3[40]; strcpy(str2,str1); strcpy(str3,"copy successful"); printf("str1: %s\nstr2: %s\nstr3:%s\n",str1,str2,str3); return 0; } Έξοδος προγράμματος: str1: Sample string str2: Sample string str3: copy successful

8 Μαθηματικές Συναρτήσεις Όνομα βιβλιοθήκης: math.h Ενδεικτικές Συναρτήσεις: double pow( double base, int exponent): επιστρέφει την base εις την exponent. double sqrt( double x ): Επιστέφει την τετραγωνική ρίζα του x. double log10 ( double x ): Επιστέφει τον λογάριθμο του x με βάση το 10. double cos( double x ): Επιστέφει το ημίτονο μιας γωνίας x radians. double cos( double x ): Επιστέφει το συνημίτονο μιας γωνίας x radians.

9 Παράδειγμα /* sqrt example */ #include <stdio.h> #include <math.h> int main () { double param, result; param= ; result = sqrt(param); printf("sqrt(%lf) = %lf\n", param, result ); return 0; } Έξοδος προγράμματος: sqrt( ) =

10 Συναρτήσεις Ταξινόμησης/Χειρισμού Χαρακτήρων Όνομα Βιβλιοθήκης: ctype.h Οι χαρακτήρες συχνά υπόκεινται σε χειρισμούς ως ακέραιοι, επειδή ένας χαρακτήρας στη C είναι ένας ακέραιος ενός byte. Ενδεικτικές Συναρτήσεις: int isdigit(int c): Επιστρέφει τιμή 1 (true)αν ο c είναι ψηφίο, 0 (false) διαφορετικά. int isalpha(int c): Επιστρέφει τιμή 1 (true)αν ο c είναι γράμμα, 0 (false) διαφορετικά int isalnum(int c): Επιστρέφει τιμή 1 (true)αν ο c είναι γράμμα ή ψηφίο, 0 (false) διαφορετικά

11 Παράδειγμα /* isalpha example */ #include <stdio.h> #include <ctype.h> int main () { } int i=0; char str[]="c++"; while (str[i]!= \0 ) { } if (isalpha(str[i])==1){ }else{ } i++; return 0; printf("character %c is alphabetic\n",str[i]); printf("character %c is not alphabetic\n",str[i]); Έξοδος προγράμματος: character C is alphabetic character + is not alphabetic character + is not alphabetic

12 Συναρτήσεις εισόδου -εξόδου Όνομα βιβλιοθήκης: stdio.h Ενδεικτικές Συναρτήσεις: int getchar():εισάγει τον επόμενο χαρακτήρα από την τυπική έξοδο και τον επιστρέφει ως ακέραιο char *gets( char *s):εισάγει τους χαρακτήρες από την τυπική είσοδο στον πίνακα s μέχρι να βρεθεί ένας χαρακτήρας νέας γραμμής ή τέλους αρχείου int putchar(intc): εμφανίζει στην τυπική έξοδο τον χαρακτήρα που αποθηκεύσαμε στον c. int puts(char *s):εμφανίζει στην τυπική έξοδο την ακολουθία χαρακτήρων του s, ακολουθούμενη από έναν χαρακτήρα νέας γραμμής int sprintf(char *s, char *format, ):ισοδύναμη με την printfμε την διαφορά ότι η έξοδος αποθηκεύεται στον πίνακα s. int sscanf(char *s, char *format, ):ισοδύναμη με την scanfμε την διαφορά ότι θ είσοδος διαβάζεται από τον πίνακα s.

13 Παράδειγμα /* sprintf example */ #include <stdio.h> Int main () { char buffer [50]; Int n, a=5, b=3; n=sprintf(buffer, "%d plus %d is %d", a, b, a+b); printf("[%s] is a %d char long string\n",buffer,n); return 0; } Έξοδος προγράμματος: [5 plus 3 is 8] is a 13 char long string

14 Συναρτήσεις μετατροπής χαρακτήρων Όνομα Βιβλιοθήκης: stdlib.h Ενδεικτικές Συναρτήσεις: double atof(char *nptr): μετατρέπει την ακολουθία χαρακτήρων nptr σε double. double atoi(char *nptr): μετατρέπει την ακολουθία χαρακτήρων nptr σε int.

15 Παράδειγμα /* atof example: sine calculator */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> Int main () { } double n,m; double pi= ; char szinput[256]; printf( "Enter degrees: " ); gets ( szinput); n = atof( szinput); m = sin (n*pi/180); printf( "The sine of %f degrees is %f\n", n, m ); return 0; Έξοδος προγράμματος: Enter degrees: 45 The sine of degrees is

16 Μεταβίβαση Παραμέτρων παράδειγμα swap Η μεταβίβαση παραμέτρων (parameter passing) στη C γίνεται με δύο τρόπους. κλήση κατά τιμή, κλήση κατ αναφορά Στη μεταβίβαση με τιμή η συνάρτηση δουλεύει πάνω σε αντίγραφα των πραγματικών παραμέτρων, ενώ στη μεταβίβαση με αναφορά δουλεύει πάνω στις πραγματικές παραμέτρους. (Θα μιλήσουμε για μεταβίβαση με αναφορά στο κεφάλαιο που θα αναλύσουμε τους δείκτες)

17 Μεταβίβαση Παραμέτρων παράδειγμα swap Πολλές φορές θέλουμε να ανταλλάξουμε μεταξύ τους τις τιμές δύο μεταβλητών. Πρόκειται για μια απλή διεργασία η οποία θα μπορούσε να αναπαρασταθεί από μία συνάρτηση με το παρακάτω πρωτότυπο/δήλωση: void swap(int a, int b); Ορισμός συνάρτησης: void swap(int a, int b) { Int temp; temp = a; a = b; b = temp; }

18 Μεταβίβαση Παραμέτρων παράδειγμα swap Τέλος, μια πρόταση κλήσης της συνάρτησης swap κα μπορούσε να είναι η swap(num1, num2); για την οποία ας υποθέσουμε ότι οι num1 και num2 έχουν τη στιγμή της κλήσης τιμές 12 και 102, αντίστοιχα. Αν τυπώσουμε πριν την κλήση της swap τις num1 και num2 κα πάρουμε σαν έξοδο τα 12 και 102. Το ίδιο ακριβώς αποτέλεσμα κα πάρουμε και μετά την κλήση της swap. Αυτό σημαίνει πως η swap δεν έκανε σωστά την δουλειά της. Και όμως, αν στον κώδικα της swap παρεμβάλω μια πρόταση με την printf για να δω τις τιμές των a και b, κα παρατηρήσω πως οι τιμές τους έχουν αλλάξει. Τι συμβαίνει;

19 Μεταβίβαση Παραμέτρων παράδειγμα swap Απάντηση θα μας δώσει ο τρόπος που λειτουργεί ο μηχανισμός κλήσης. Οι τυπικές παράμετροι a και b έχουν περιορισμένη διάρκεια που σημαίνει πως δεσμεύεται χώρος στη μνήμη για την αποθήκευση των τιμών τους με την είσοδο στη συνάρτηση. Άρα, δημιουργούνται δύο νέα κελιά στη μνήμη τα οποία παίρνουν τις τιμές των μεταβλητών num1 και num2. num num swap (num1, num2) a b 1 temp 3

20 Αναδρομή Αναδρομική Συνάρτηση: Συνάρτηση που καλεί τον εαυτό της. Κεντρική ιδέα: Σπάμε το πρόβλημα σε δύο τμήματα: ένα τμήμα που η συνάρτηση ξέρει να αντιμετωπίσει και ένα τμήμα που η συνάρτηση δεν ξέρει να αντιμετωπίσει

21 Αναδρομή Δώστε τη δήλωση και τον ορισμό μιας συνάρτησης που υπολογίζει το άθροισμα των αριθμών από 1 μέχρι n. 1η λύση: Βρόχος for 2η λύση: Χρήση αναδρομής

22 Αναδρομή Ο υπολογισμός του αθροίσματος n μπορεί να θεωρηθεί σαν υπολογισμός του αθροίσματος των αριθμών μέχρι το n 1 συν το n. O υπολογισμός του αθροίσματος των αριθμών μέχρι τον n 1 μπορεί να γίνει από την ίδια συνάρτηση, αρκεί να της περάσουμε το κατάλληλο όρισμα δηλαδή το n 1. Έτσι, οδηγούμαστε σε μια πρόταση της μορφής return (sum(n 1) + n);

23 Αναδρομή Μέχρι πότε κα καλούμε την συνάρτηση sum; θα πρέπει να τερματίσουμε τη διαδικασία κλήσης του εαυτό της όταν το τυπικό της όρισμα n πάρει την τιμή 1, οπότε και ο υπολογισμός του αθροίσματος είναι απλός και δεν απαιτείται παραπέρα κλήση της sum Αποκλειστική ευθύνη του προγραμματιστή ο τερματισμός μιας αναδρομικής ακολουθίας κλήσεων συναρτήσεων

24 Αναδρομή int sum(int n) { if (n =< 1) { return n; } else { return (sum(n 1) + n); } }

25 Συναρτήσεις και Πίνακες Ένας πίνακας είναι μια ομάδα συνεχόμενων θέσεων μνήμης που έχουν το ίδιο όνομα και τον ίδιο τύπο. Για να αναφέρουμε σε μια συγκεκριμένη θέση ή στοιχείο στον πίνακα, καθορίζουμε το όνομα του πίνακα και τον αριθμό θέσης του συγκεκριμένου στοιχείου στον πίνακα.

26 Συναρτήσεις και Πίνακες Για να διοχετεύσουμε έναν πίνακα σε μια συνάρτηση, περνάμε σαν όρισμα στην συνάρτηση το όνομα του πίνακα χωρίς τις αγκύλες. Παράδειγμα: int data[24]; //δήλωση πίνακα modifyarray(data,24);//κλήση συνάρτησης Όταν διοχετεύουμε ένα πίνακα σε μια συνάρτηση συχνά διοχετεύουμε και το μέγεθος του πίνακα ώστε θ συνάρτηση να μπορεί να επεξεργαστεί το συγκεκριμένο πλήθος στοιχείων του πίνακα

27 Συναρτήσεις και Πίνακες Η C διοχετεύει πίνακες σε συναρτήσεις χρησιμοποιώντας «εικονική» κλήση μέσω αναφοράς Αποτέλεσμα: Οι κληθείσες συναρτήσεις μπορούν να τροποποιήσουν τις τιμές των στοιχείων του πίνακα. Προσοχή: Η εικονική κλήση μέσω αναφοράς δεν λειτουργεί σε μεμονωμένα στοιχεία του πίνακα

28 Δομημένος Προγραμματισμός DR. Α Θ Α Ν Α Σ Ι Ο Σ Κ Α Κ Α Ρ Ο Υ Ν Τ Α Σ

29 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

30 Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων διαθέσιμο με άδεια CC-BY διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα χωρίς σήμανση Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Συνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.

31 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

32 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.