Instituto Politécnico de Setúbal
Escola Superior de Tecnologia
Departamento de Sistemas e Informática
Laboratório 12 – Pesquisa e Ordenação
Disciplina de Introdução à Programação
Ano Lectivo 2006/2007
Série 12 – Pesquisa e Ordenação
Objectivos da Série:
Com esta série de problemas pretende-se que o aluno:
1. Domine os principais algoritmos de pesquisa e ordenação;
2. Compreenda as diferenças entre eles e em que situações se devem utilizar; 3. Conheça as vantagens da utilização de apontadores para funções.
Exercício 1 – Pesquisa Sequencial
Considere a seguinte inicialização de um vector de inteiros:
int elementos[] = {14, 26, 23, 17, 7, 3, 5, 13, 18, 16, 12, 11, 21, 30, 27, 9, 22, 1, 25, 19, 8, 28, 20, 4, 29, 10, 24, 2, 15, 6};
Implemente o algoritmo de pesquisa Sequencial, com a assinatura
int PesquisaSequencial(int v[], int nelem, int val),
que retorna o índice onde se encontra o valor val, e caso não exista, devolve -1. Este algoritmo, como o nome indica, percorre o vector sequencialmente à procura do elemento pretendido.
Teste o algoritmo, procurando no vector apresentado os valores: 14, 6, 27, 9, 7, 15 e 0.
Exercício 2 – Pesquisa Binária
Num algoritmo de pesquisa Binário a pesquisa começa por seleccionar o elemento central da sequência e compara-o com o valor procurado. Se o elemento escolhido for menor, então exclui-se a primeira parte da sequência e analisa-se apenas a segunda metade. Caso contrário, procura-se apenas na primeira metade. Este processo repete-se até que o elemento procurado seja encontrado, ou até que a sequência obtida não tenha mais elementos para serem analisados. Em que condições pode este algoritmo ser aplicado?
Implemente este algoritmo numa função
int PesquisaBinaria(int v[], int nelem, int val),
Testando-o com uma sequência de 30 elementos e procurando os valores: 14, 6, 27, 9, 7, 15 e 0.
Exercício 3 – Comparação de algoritmos de Pesquisa
Exercício 4 – Ordenação por Selecção
Implemente o algoritmo Selection Sort para ordenar crescentemente a sequência do Exercício 1.
Com este algoritmo na primeira passagem o elemento menor da sequência fica colocado na primeira posição, na segunda passagem, o segundo menor elemento fica colocado na segunda posição e assim sucessivamente até que na última passagem o segundo maior valor fica colocado na penúltima posição. O elemento maior fica automaticamente na última posição.
Utilize os seguintes subprogramas no decurso da sua implementação:
/* Método que troca dois valores */ void Troca(int *a, int *b)
{
int aux = *a;
*a = *b;
*b = aux;
}
/*
Funcao que devolve o índice do valor mínimo encontrado numa sequência a partir do índice indInicial.
Necessária inclusão de biblioteca <limits.h> para INT_MAX. */
int indiceValorMinimo(int v[], int nelem, int indInicial) {
int minimo = INT_MAX, indice;
for(int i=indInicial; i<nelem; i++)
if(v[i] < minimo) { minimo = v[i]; indice = i; }
return indice; }
Exercício 5 – Ordenação por Inserção
Implemente o algoritmo Insertion Sort para ordenar crescentemente a sequência do Exercício 1.
Exercício 6 – Ordenação por Troca
Implemente o algoritmo Bubble Sort para ordenar crescentemente a sequência do Exercício 1.
Que alteração é necessária para que a ordenação obtida seja decrescente? Teste o algoritmo para este caso.
Exercício 7 – Comparação de algoritmos de ordenação
Modifique os algoritmos anteriores de modo a que contabilizem o número de comparações entre elementos e as trocas efectuadas. Ordene a sequência do Exercício 1, mostrando no final as estatísticas de cada um dos algoritmos. O que pode concluir?
Exercício 8 – Ordenação de Estruturas
Crie uma lista de contactos que deverá conter um índice de registo, o nome da pessoa, o número de telefone e o e-mail. Para tal, utilize a seguinte definição de estrutura:
typedef struct {
unsigned int id_registo;
char nome[255];
unsigned long telefone;
char email[255];
} TCONTACTO;
Poderá utilizar a seguinte inicialização, ou outra que entenda:
TCONTACTO ListaContactos[] = {
{4, "Bruno Silva", 962661234, "bsilva@est.ips.pt"}, {2, "Rui Madeira", 969871234, "rmadeira@est.ips.pt"}, {5, "Fernando Bota", 919726409, "fbota@est.ips.pt"}, {3, "Antonio Corral", 938741854, "acorral@est.ips.pt"}, {1, "Luis Esteves", 964289844, "lesteves@est.ips.pt"}, {6, "Cedric Grueau", 916429646, "cgrueau@est.ips.pt"}};
(Nota: os números de telefone são fictícios ☺)
Utilize o seguinte procedimento para imprimir a lista de contactos:
void imprimeContactos(TCONTACTO v[], int tamanho) {
for(int i=0; i<tamanho; i++) { printf("Registo %d\n", v[i].id_registo); printf("\tNome:\t %s\n", v[i].nome); printf("\tTel.:\t %ld\n", v[i].telefone); printf("\tE-Mail:\t %s\n", v[i].email); printf("---\n"); } }
Crie subprogramas que sejam capazes de ordenar a lista, utilizando o algoritmo Bubble
Sort, por Registo, Nome, Telefone e E-mail.
Exercício 9 – Ordenação Avançada de Estruturas
O exercício anterior pode ser optimizado utilizando apontadores para funções, de modo a só haver um subprograma de ordenação.
A ideia é termos várias funções que comparam diferentes campos da estrutura, mas que devolvem o mesmo tipo de dados e tenham os mesmos argumentos. Suponhamos que temos as seguintes funções que comparam os diferentes campos:
a. int comparaContactosPorId(TCONTACTO *c1, TCONTACTO *c2)
b. int comparaContactosPorNome(TCONTACTO *c1, TCONTACTO *c2)
c. int comparaContactosPorTelefone(TCONTACTO *c1, TCONTACTO *c2)
d. int comparaContactosPorEmail(TCONTACTO *c1, TCONTACTO *c2)
Estes subprogramas devolvem o valor 1 caso o contacto c1 seja “maior” (ou menor) que o contacto c2 e 0 caso contrário.
No subprograma que implementa a ordenação pode ser declarado um apontador para estas funções, do seguinte modo:
int (*pFuncao) (TCONTACTO *c1, TCONTACTO *c2);
Consoante o tipo de ordenação necessária, é atribuída a função correspondente a
pFuncao. Por exemplo, se for necessária a ordenação por Telefone:
pFuncao = comparaContactosPorTelefone;
Agora pode-se utilizar pFunc como se estivéssemos a invocar directamente
comparaContactosPorTelefone:
pFuncao(&ListaContactos[0], &ListaContactos[1])
sendo devolvido o valor 0, pois o número de telefone do Bruno é menor que o do Rui. Deste modo os elementos da lista podem ser comparados de uma forma genérica.
Implemente o mecanismo descrito criando um subprograma que ordene a lista de contactos e que tenha a seguinte assinatura:
void ordenaContactos(TCONTACTO lista[], int tamanho, int campo)
Em que o argumento campo pode assumir os seguintes valores, que ditarão a ordenação a ser efectuada:
1 – Id do registo 2 – Nome
3 – Telefone 4 – E-mail
