Aula de Recapitulação sobre Tipos Abstratos de

Estruturas de Dados - T.332
Capítulo 4.1
Tipos Abstratos de Dados
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Página 1
Abstração

Abstrato tem sido definido como:
dissociado de qualquer instância específica,
ideal,
expressando uma qualidade separadamente do objeto
representado.




Abstração envolve a descoberta de qualidades
essenciais de um objeto concreto ou grupo de objetos,
dando a estas um nome:
descrevemos aspectos essenciais da estrutura de um objeto
ou conceito,
descrevemos o comportamento de um objeto ou conceito
nomeando aspectos importantes deste.


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Exemplo:
2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40
30,40,22,32,36,20,34,4,18,26,6,2,38,16,12,28,8,14,10,40
É fácil memorizarmos os números da 1ª série, pois
precisamos apenas memorizar a sua regra de formação.
Para a segunda série, necessitamos rememorar os números.
A abstração facilita descrever fatos: teríamos muita
dificuldade de lidar com o mundo, se lembrássemos sempre
de todos os detalhes de coisas, ao invés de abstrair e
generalizar.




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O nível de abstração com que descrevemos algo é
chamado de granularidade.
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Abstração em Programação


A idéia de abstração é aplicada ao idealizarmos um
programa de computador.
Quando queremos construir um programa de
computador (sistema) estamos querendo
resolver um problema real:
Descrevemos que informação é necessária,
Descrevemos, incialmente de forma sucinta, o
comportamento que o programa deve possuir, para resolver
este problema.
Estamos abstraindo do problema real para tratar de seus
aspectos esseciais, descrevendo-os.
Em programação usamos diversos tipos de abstração:




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Procedimento geral para a solução de um problema:
Problema
Solução
P0
S0
decomposição
composição
P1
S1
P1-2
P2
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S4
P3
solução
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S3
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Abstração Procedural

Um programa é um conjunto de instruções que executa
uma tarefa:
Esta tarefa geralmente vai ser complexa, mas pode ser
descrita sucintamente em palavras,
É lógico agrupar um conjunto de instruções que realiza uma
tarefa especíca dentro do todo sob um nome:





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Facilita o projeto de um sistema, pois iniciamos com um descrição
muito abstrata, que vamos detalhando.
Facilita a compreensão de um sistema complexo, se organizarmos
conjuntos de intruções para uma tarefa sob um nome.
Chamamos a isso de procedimentos, funções (em "C") ou métodos
(em OOP).
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Abstração Procedural (definição):

Nomear um conjunto de ações, instruções ou código
de forma que ele possa ser manipulado ou executado
simplesmente através de seu nome.
Parametrização:


Podemos separar o que é fixo ou interno em um procedimento do
que é variável, dependente do mundo "exterior", parametrizando a
parte variável:
• normalmente os dados que o procedimento manipula.



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Através da parametrização podemos utilizar o mesmo procedimento
em diferentes contextos, com diferentes dados.
Como procedimentos podem ser chamados de outros, temos assim
um mecanismo para abstrações de nível mais alto.
A parametrização garante que procedimentos não terão efeitos
indesejados sobre dados "externos".
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Tipos Abstratos de Dados: ADTs ou TADs

É muito mais conveniente descrever-se algoritmos e
conjuntos de dados em termos das operações efetuadas
mais intuitivo do que se descrever todos os detalhes de uma
implementação,
Podemos descrever uma estrutura de dados como uma pilha
ou lista nestes termos, programando-a de acordo com esta
idéia,
isto é chamado tipo abstrato de dado.
Uma característica básica é que nada externo às definições
de dados e algoritmos de um TAD deva referenciar a sua
estrutura interna e vice-versa.
Mecanismo sistemático para facilitar o desenvolvimento de
grandes sistemas.





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Tipos Abstratos de Dados:

Abstração de dados:
Uma abstração de dados consiste das três partes seguintes:
 Um conjunto S de objetos, cuja estrutura de representação é
irrelevante,
 Um conjunto P de operações defindas sobre os elementos de
S,
 Um conjunto R de regras que definem as operações e os
relacionamentos entre os elementos de S.

Tipo Abstrato de Dado:
Um conjunto de abstrações de dados, cada qual com seus
elementos, operações e regras próprios.
Exemplo clássico: pilha, lista


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Tipos Abstratos de Dados X OOP



Conceitos muito semelhantes
TADs são uma técnica programação concisa e
eficiente, semelhante à OOP, só que baseada em
linguagens de programação de 3ª geração
(estruturadas).
Diferenças:
em TADs, a tarefa de definir quais procedimentos são
aplicáveis a quais estruturas de dados, é função do
programador.
em OOP a sintaxe da linguagem e o compilador garantem
que um objeto (como conjunto de dados) "saiba" quais
operações são aplicáveis a ele.


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Procedimento organizacional em TADs

Concepção:
Semelhante à OOP
Concebemos um Objeto (TAD) atraves da descrição do
comportamento que queremos que tenha de de quais dados
deve "conter" (Top-Down)





Programação:
Organizamos um programa em Módulos, cada qual
contendo um ou mais TADs relacionados
Um módulo contem a declaração de tipo de dados e as
funções relativas a um TAD.


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Ex.: Uma lista deve poder receber e devolver elementos, deve conter
os elementos em um ordem, etc.
Através de refinamentos sucessivos detalhamos esta descrição.
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Organização Geral

Programa principal:
aplica.c

#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
typedef struct lista{
int elemento;
lista *proximo;
}
main ()
{
char
*a, *b;
lista *minhaLista,
*outraLista;
lista *criaLista(int tam)
{
- - }
lista *retiraDaLista()
{
int localA, localB;
localA = func_A();
localB = func_A();
}
minhaLista = criaLista(20);
.....
.....
}
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Módulo Lista:
lista.c
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Vantagens

Reutilizabilidade
Um TAD bem programado eu posso utilizar em muitos
programas.


Abstração
Se eu uso um TAD simplesmente prestando atenção às
qualidades e ao comportamento que ele exporta, a minha
vida fica mais fácil.


Manutenibilidade
Se eu quiser que as Listas que eu uso no meu programa se
comportem diferente, eu só preciso fazer alterações no TAD

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Recursos de"C" para a criação de TADs

Aspectos procedurais (comportamentais):
Funções ou Procedimentos (funções tipo void).


Aspectos de estruturas de dados:
Declaração de tipos derivados estruturados:


estruturas são tipos de dados definidos pelo programador que têm um
nome e representam um conjunto de um ou mais tipos de dados.
typedef struct Empregado
{
char
nome[40];
char
endereço[100];
char
função[20];
int
salário;
- - }
struct Empregado emp1, emp2, empX;
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Usando Estruturas

Estruturas podem ser declaradas e utilizadas
diretamente, como se fossem variáveis:
struct {
char
char
char
long
nome[50];
rua[50];
cidade[30];
cep; } endereço;
endereço.nome = "José Arantes";
endereço.rua = "Estrada Geral Canasvieiras";
nesse caso não estamos definindo um novo tipo, apenas
declarando uma variável com uma estrutura complexa.
para a referência e utilização dos campos usa-se o ponto "."
imediatamente após o nome da variável.


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Usando Estruturas II

Estruturas são mais úteis quando utilizadas para a
definição de tipos derivados estruturados
typedef struct endereço {
char
nome[50];
char
rua[50];
char
cidade[30];
long
cep; };
// Decl. Tipo Deriv.
struct endereço meuEndereço, outroEndereço; // Decl. variáveis
meuEndereço.nome = "Aldo";
meuEndereço.rua = "Rua Lauro linhares";
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Usando Ponteiros para Estruturas


Uma estrutura, sendo uma variável pode ser
referenciada normalmente através de um ponteiro:
typedef struct endereço {
char
nome[50];
char
rua[50]; };
// Decl. Tipo Deriv.
struct endereço end1, end2;
struct endereço *enderPointer;
enderPointer = &end1;
end2 = *enderPointer;
// Decl. variáveis
// Decl. ponteiro p/endereço
Para acessar os campos de uma estrutura usando um
ponteiro para a estrutura usamos o operador de
derreferência de campo ->
enderPointer->nome = "Aldo";
end2.cep = enderPointer->cep;
Note que a derreferência "*" aqui não é mais necessária.

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
Módulo lista.h:

typedef struct {
char *elemento[30];
int ultimo;
int max;
} lista;
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <lista.h>
lista *criaLista ()
{
struct lista nova;
nova = malloc( sizeof(lista) );
nova->max = 30;
nova->ultimo = -1;
return (nova);
}
void destroiLista(lista *morta)
{
// Libera memória p/os strings
for (i=0; morta->ultimo; i++)
free (morta->elemento[i]);
// Libera memória da lista
free ( morta );
}
Alguns compiladores aceitam como
abaixo:
typedef
char
int
int
};
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struct lista{
*elemento[30];
ultimo;
max;
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Módulo lista.c:
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Forma de Proceder na Programação de TADs

Cada TAD será escrito em arquivo separado e possuirá
dois arquivos:
Um arquivo <nome-do-TAD>.c contendo o código das
operações realizadas sobre o TAD na forma de funções e
visíveis para um programa de aplicação que o utiliza



Um headerfile <nome-do-TAD>.h contendo a definição
dos tipos derivados utilizados pelo TAD



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Cada função terá sempre como seu primeiro parâmetro um ponteiro
para uma instância do TAD
Deve ser compilado junto com os outros arquivos
Deve ser incluído através de diretiva de compilação #include
em todos os arquivos
Um programa principal possuirá uma função main()
que utiliza as funções “exportadas” pelos TADs.
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Estrutura Geral de Arquivos
Programa
Principal
aplicacao.c
#include
TAD Lista
Encadeada
lista.c
Tipos do TAD
Lista Encadeada
lista.h
TAD Fila
fila.c
Tipos do TAD
Fila
fila.h
Unidos para o
compilador através de
um “projeto” no
NetBeans ou makefile
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Exercício de Compilação
em Aula
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Trabalho: Sistema de Contabilidade Simples

Você é um Mafioso informatizado.
Você vai criar um sistema para gerenciar os seus débitos e
também as pessoas que devem a você.
Este sistema será baseado em duas listas encadeadas:


3
Créditos
Dom Capone
Scarbutt
Dom Genaro
100.000,00
5,00
10.000,00
3
Débitos
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Dealer Kid
Policial #1
Delegado Zé
500,00
5,00
100,00
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Detalhes




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No programa principal você vai definir se vai realizar uma
operação de débito ou de crédito e vai chamar as operações
sobre listas necessárias, passando a lista correta como parâmetro
(por referência) para a função que realiza a operação.
Além das operações básicas que a Lista vai oferecer, você deve
implementar uma operação adicional: totalização. Essa
operação funciona assim:
percorre a lista, escrevendo o nome e o valor correspondente a
cada item (débito ou crédito)
soma o valor em uma variável auxiliar
escreve ao final o total de débitos ou de créditos, dependendo de
qual lista você mandou totalizar.
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Trabalho com Passagem de Parâmetros





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Para isso você vai fazer um programa que manipula mais de
uma lista;
o programa fará isto com um único conjunto de funções e
passagem das diversas listas como parâmetros;
como aplicação imaginemos um sistema de contabilidade
simples;
você vai ter um Plano de Contas constituído por duas listas:
débitos e créditos;
o mesmo conjunto de funções (que você já implementou) vai
poder ser utilizado para isso: você somente precisa ampliar o
conjunto de parâmetros da função para passar por referência
também a lista que você quer alterar.

A passagem de parâmetro da lista deve ser por referência porque você
deseja que as alterações sejam persistentes.
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Modelagem de um Lançamento
Cada lista de débitos ou créditos é constituída por
lançamentos. Cada lançamento possui:



um valor real (positivo);
um nome. Por exemplo, “Pagar proteção à Mafia”
Estrutura:

tipo tLançamento {
caracter *nome;
real valor;
};
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Modelagem da Lista


A lista encadeada que conterá os lançamentos terá um
elemento de lista definido da seguinte forma:
Estrutura:
tipo tLista {
tLancamento* info;
tLista* proximo;
};

A cabeça de lista de cada lista será uma variável global
contendo uma estrutura como abaixo:
tipo cLista {
tLista* lista;
inteiro ultimo;
};
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Usando (pseudo-código)
Crie variáveis globais:

tListaContábil débitos, créditos;
Passe estas variáveis como parâmetros por
referência:

adiciona(&débitos, nomeLanc, valorLanc);
Cabeçalho:

Inteiro FUNÇÃO adiciona(tListaContábil *plano;
caracter *nome;
real valor);
Importante: nome é passado como ponteiro para caracter.
Use um buffer global para ler o nome do lançamento do
usuário.

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typedef struct {
char
texto[30];
int
a;
}escrita;
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "escreve.h“
void escreve(char* umTexto) {
escrita meuTexto;
strcpy(meuTexto.texto, umTexto);
printf("%s\n\n", meuTexto.texto );
}
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#include "escreve.h"
main () {
escreve("banana");
}
gcc banana.c escreve.c -ansi -o banana -v
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Reimplemente a lista ordenada utilizando um
vetor de ponteiros para Strings como um TAD:
 A Lista passa a ser um TAD que possui uma
representação interna do nº máximo de
elementos e de qual é o último, sob a forma
de um struct.
 Além das funções existentes, crie:
a) uma que cria uma lista, alocando memória
para uma estrutura com o vetor de ponteiros
de tamanho max, último e max, devolvendo
um ponteiro para esta e
b) uma que destrói uma lista, dada por um
ponteiro para ela, liberando a memória.
 A única variável global que um programa
principal usando a lista possui, é um ponteiro
apontando para esta.
 O progr.princ. só pode manipular a lista
através das funções de acesso.
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Elemento
s
Exercício-Exemplo (variante da aula de ponteiros)
Lista
Max
Ultimo
Memória alocada
"Blalah"
"Urgh"
"Baaah
"
"Aaaah
"
main ()
{
struct lista listaPtr;
listaPtr = criaLista();
}
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