Unidad 3 Punteros.

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1 Unidad 3 Punteros

2 Objetivos del Aprendizaje
Definir qué son los punteros y describir su rol en la resolución de problemas. Discutir los conceptos de punteros, variables, direcciones de memoria y referencias. Explicar cómo hacer declaraciones de punteros. Discutir el uso de los punteros para pasar parámetros a las funciones por referencias. Explicar funciones que pueden recibir arreglos unidimensionales como argumentos a través de punteros.

3 Fundamentos de Punteros
Un puntero es una variable en C que representa una dirección de un elemento de datos en la memoria. Los punteros son importantes porque: Son útiles para crear aplicaciones Se pueden usar para pasar argumentos a funciones por referencia. Son útiles para acceder a elementos individuales de estructuras de datos tales como arreglos, estructuras y tipos de datos definidos por el usuario. Se pueden usar para realizar asignación dinámica de memoria, es decir, reservar la cantidad de memoria que requiera la estructura de datos, en vez de estar limitado por arreglos de dimensiones y tamaño fijos.

4 Asignación de Memoria en Declaración de Variable
La declaración int x = 5 solicita al compilador: Asignar o realmente reservar memoria para almacenar el entero. Asociar el nombre x con la posición de memoria. Almacenar el valor entero 5 en esa posición. 5 x Nombre de la variable Valor en la posición (Contenido de la variable) 43658 Dirección de la variable

5 Asignar dirección de variable a otra variable
Siendo… int x = 5; var_nombre = &x; &x se refiere a la dirección de memoria de x y no a su valor. var_nombre ahora apunta a la dirección de la ubicación donde el valor de x está almacenado. Es posible acceder al valor de la variable x usando el operador de indirección o de 'desreferencia‘ con: *var_nombre. Dirección de x Valor de x =5, var_nombre x

6 Declaración de Punteros
tipo-de-dato *variable_puntero; tipo-de-dato: tipo de dato del objeto. variable_puntero: nombre de la variable puntero que se está declarando El carácter * debe preceder el nombre de la variable puntero. Ejemplo de declaraciones válidas de punteros: int *var_name; float *temp; char *pval; Se puede inicializar una variable puntero en la misma declaración. int x, y; int *var_name = &x; Notas del Instructor La variable ‘x’ y ‘y’ deben declaradas antes de sus punteros.

7 Usar Punteros para pasar Argumentos a Funciones
En C, el método normal de pasar argumentos a funciones es a través de parámetros por valor. Cuando se pasa un argumento como un valor a una función, se hace una copia del elemento de dato dentro de la función. Dentro de la función todas las referencias a los argumentos a través de los parámetros formales son dirigidos a la copia. De manera que si se modifica este elemento de dato, es la copia dentro de la función la que es modificada y no la usada en la llamada. Notas del Instructor Mencionar a la audiencia como colaboran los punteros para representar el paso parámetro de una función por referencia. Cuando un puntero se usa como un argumento, ofrece el acceso y la capacidad de alterar las variables globalmente desde alguna función.

8 Uso de Punteros...Ejemplo 1
Intercambiar el valor de dos variables intercambiar(&x, &y); La función intercambiar se define como:   void intercambiar(int *p, int *q){ int temp; temp = *p; *p = *q; *q = temp; return; } Notas del Instructor Observe el siguiente main(): main(){ int x=10, y=12; int *a=&x, *b=&y; intercambiar(a,b); printf("valor de x=%d\n",x); printf("valor de y=%d\n",y); system("pause"); } ¿X es igual a 10 o igual a 12? ¿Y es igual a 10 o igual a 12? ¿Los cambios generados dentro de la función intercambiar se mantienen o no? Plantee estas interrogantes en clase y sustente su explicación a la audiencia con el uso de los punteros.

9 Uso de Punteros...Ejemplo 2
Sumar los números impares de un arreglo Función main() int main(){ int vector[100]; … printf(“La suma de los datos impares es \ %d\n”, sum_impar(vector)); } Prototipo de función y argumento formal a la función: int sum_impar(int vect[]); int sum_impar(int *vect); Notas del Instructor A)Participar a la audiencia que el nombre de un arreglo identifica a un puntero al primer elemento de dicho arreglo. B)Para una mejor explicación elaborar el código interno que resuelve el problema planteado en esta lámina.

10 Pasar Arreglos a scanf()
Para leer variables int, float, y char se debe usar la función scanf(). La variable debe estar precedidas por el carácter &. Ejemplo: int x; float p; char ch; scanf(“%d %f %c”, &x, &p, &ch); La función scanf require la dirección de manera que los elementos de datos se puedan almacenar en la ubicación correcta. La función scanf no requiere el carácter & para leer cadenas en un arreglo. char fnombre[45]; scanf(“%s”, fnombre); Notas del Instructor ¿Porque al leer una cadena de caracteres no se utiliza un ‘&’ en la función scanf()?. Discutir esta interrogante en clase. Se debe suministrar como &x, &p y &ch. Dado que fnombre es el nombre de un arreglo que representa una dirección, y no un elemento de dato o un valor, este no debe estar precedido por un & en scanf.

11 Aritmética de Direcciones
Un nombre de arreglo es realmente un puntero al primer elemento del arreglo. Si caja es un arreglo unidimensional, la dirección del primer elemento puede ser referenciado como &caja[0] o sólo caja. Se tienen dos formas de escribir las direcciones de los elementos de un arreglo: &caja[i] y caja + i. El subíndice i se denomina desplazamiento (offset). Notas del Instructor A)Mencionar que utilidad tiene la aritmetica de direcciones. B)¿Hay algún tipo de operación que no sea razonable utilizar con aritmética de direcciones? Discutir la interrogante planteada en clase.

12 Búsqueda Lineal Planteamiento: Buscar un elemento en el arreglo
La búsqueda se comienza desde el primer elemento en el arreglo y se continúa buscando a través del arreglo hasta que el elemento se encuentre o hasta que se haya recorrido todo el arreglo. Se denomina búsqueda lineal, porque se busca desde el primer elemento hasta el último elemento, o hasta que el elemento se encuentra en el arreglo.

13 Búsqueda Lineal...2 int busqueda(int *caja,int n, int num){
/* n es el tamaño del arreglo, num es el número buscado */ int k; k=0; while(k<n){ if(*(caja+k) ==num) return (k); else k++; } return(-1); Notas del Instructor Realice la busqueda lineal con un código hecho en lenguaje C que incluya main().

14 Resumen Se definió qué son los punteros y se describió su rol en la resolución de problemas. Se discutieron los conceptos de punteros, variables, posiciones de memorias y referencias. Se explicó cómo hacer declaraciones de punteros Se discutió el uso de punteros para pasar parámetros a funciones por referencia. Se explicaron las funciones que pueden recibir arreglos unidiemensionales como argumentos a través de punteros.

15 Punteros Avanzados

16 Objetivos del Aprendizaje
Explicar la aritmética de direcciones. Describir un puntero a puntero y un arreglo de punteros. Discutir cómo declarar y usar punteros con estructuras. Explicar cómo pasar funciones como argumentos a otras funciones a través de punteros.

17 Introducción Los punteros son importantes en cualquier esfuerzo para resolver problemas. Se puede declarar un puntero para cualquier tipo de dato. C permite que el programador declare tipos de datos definidos por el usuario. C permite usar punteros a estructuras.

18 Aritméticas de Direcciones
Un tipo de dato es un conjunto de valores y las operaciones definidas sobre ellos. Un puntero se declara como int *ptr; indicando que ptr es una variable que pertenece al tipo de dato int *. C considera sólo dos operaciones sobre las variables punteros: adición y resta. Para la la aritmética de direcciones, el tipo de dato al que el puntero está asociado es importante. El tamaño del tipo de dato es lo que se usa en el cálculo de la expresión que involucra aritmética de direcciones.

19 Aritméticas de Direcciones
La aritmética de direcciones se usa para mover el puntero a la próxima posición en la memoria y acceder al elemento almacenado en esa posición. En este caso la asignación de memoria contigua es fundamental. La aritmética de direcciones normalmente aplica cuando se usa con arreglos. C integra punteros, arreglos y aritmética de direcciones. Los arreglos en C implícitamente usan aritmética de direcciones para acceder a sus elementos. La aritmética de direcciones no se puede usar con tipos de datos como int o char porque el contenido de la próxima posición no se conoce. Notas del Instructor A)Usar el operador de adición con punteros con un ejemplo. B)Usar el operador de resta con punteros con un ejemplo.

20 Direcciones de la Variable Puntero ptr
Elemento Dirección de Memoria de la Posición 10 1028 20 1030 30 1032 40 1034 50 1036 60 1038 70 1040 80 1042 90 1044 100 1046 arreglo ptr Notas del Instructor Ambos arreglo y ptr apuntan al primer elemento de arreglo. Se puede usar cualquiera de las siguientes cuatro formas para acceder a los elementos de arreglo: ·         arreglo[i] ·         *(arreglo + i) ·         ptr[i] ·         *(ptr + i) En los cuatro métodos se obtiene el valor almacenado en la posición (i+1)iésima en arreglo.

21 Dos Variables Punteros
Elemento Dirección de Memoria de la Posición 10 1028 20 1030 30 1032 40 1034 50 1036 60 1038 70 1040 80 1042 90 1044 100 1046 ptr1 ptr2 Notas del Instructor La expresión ptr2 – ptr1 resultará en un valor entero equivalente al número de objetos presentes entre estas dos variables. El cálculo se realiza como sigue: (ptr2 – ptr1)/sizeof(tipo_de_dato) Esto es igual a (1038 – 1028)/2 = 10/2 = 5

22 Puntero a Puntero Dirección y Contenido de una Variable Puntero 10 x
508 Posición de una Variable Puntero y su Contenido 10 x 508 y 1024 Notas del Instructor Mencionar que lenguaje C permite que esto sea extienda para tener un puntero a un puntero a un puntero a un puntero, y así sucesivamente sin límite. Posición de Variables Puntero y su Contenido 10 x 508 y 1024 z 3308

23 Arreglo de Punteros Un arreglo bidimensional se define como un arreglo unidimensional de punteros: tipo-de-dato *arreglo[c_expr]; Un arreglo de bidimensional se define como: tipo-de-dato arreglo[c_expr1][ c_expr2]; Las dos definiciones anteriores son equivalentes. El tamaño de un arreglo es siempre una constante, representada anteriormente por c_expr. Los subíndices de un arreglo pueden ser de tipos integrales int y char. El tipo de dato float no se puede usar como subíndice de arreglos. Notas del Instructor Un arreglo multi-dimensional puede ser descrito como un arreglo de punteros. También se puede definir como un único puntero apuntado a un grupo de arreglos almacenados en posiciones de memoria contiguas.

24 Arreglo de Punteros...2 Se puede extender la definición del uso de punteros para arreglos multi-dimensionales como: data-type *array[c_expr1][c_expr2]…[c_exprn-1]; para un arreglo de n dimensiones. Note que tiene una dirección menos. Una definición de arreglo equivalente es: data-type *array[c_expr1][c_expr2]…[c_exprn]; Un arreglo bidimensional de cinco filas y 25 columnas de enteros se define como: int *x[5];

25 Arreglo de Punteros...3 int *y[5][10]; *(y[i][j] + k) char *a[10];
Ejemplo de arreglo multidimensional: Arreglo tridimensional de enteros de tamaño 5 x 10 x 15 se define como un arreglo bidimensional de punteros: int *y[5][10]; Un elemento individual de un arreglo tridimensional, convencionalmente se accede como y[i][j][k], se puede acceder también como: *(y[i][j] + k) Los arreglos de punteros se usan para almacenar cadena de caracteres, cada elemento del arreglo es un puntero a carácter que define el principio de una cadena separada: char *a[10];

26 Uso de Punteros a Cadenas de Caracteres...Ejemplo 1
Considere cuatro cadenas de caracteres. Se requiere hacer lo siguiente: Comparar la primera cadena de caracteres con todos las otras cadenas de caracteres y verificar si la primera cadena de caracteres es mayor, menor o igual a las otras cadenas de caracteres. Mostrar el resultado . Concatenar las cadenas de caracteres con la palabra ’color’.

27 Uso de Punteros a Cadenas de Caracteres...Ejemplo 1
En el ejemplo: Se usa la librería de funciones de cadenas de caracteres (string) definidas en <string.h>, Se asigna memoria dinámicamente. Se usan las siguientes cuatro funciones de cadenas de caracteres: int strlen(const char *): Toma un puntero a una cadena, y retorna la longitud de la cadena. char * strcpy(char *, const char *): Toma dos cadenas y copia la segunda cadena dentro de la primera cadena.

28 Uso de Punteros a Cadenas de Caracteres
int strcmp(const char *, const char *): Toma dos cadenas y retorna: 0 si ambas cadenas son iguales, < 0 si la primera cadena es menor que la segunda > 0 si la primera cadena es mayor que lal segunda. char * strcat(char *, const char *): Toma dos cadenas y concatena (une) las dos cadenas agregando la segunda cadena a la primera. Notas del Instructor Hacer notar que algunas de estas funciones toma const char *. Esto implica que el puntero se declara como una constante, de manera que ningún cambio se hace al parámetro en la función.

29 Punteros a Estructura Los punteros pueden apuntar a estructuras.
Ejemplo: struct persona{ char nombre[45]; int edad; float peso; }; struct persona *sptr; Si sptr es la variable puntero a la estructura, se puede acceder a cada componente individual de la estructura de la siguiente forma: sptr->nombre sptr->edad sptr->peso Notas del Instructor Se puede crear una variable e inicializarla como sigue: struct persona estudiante = {“Jack”, 17, 65.5); Se puede también definir un puntero a esta estructura: struct persona *sptr; Esto permite tener una asignación a sptr como se muestra a continuación: sptr = &estudiante;

30 Punteros a Funciones Es posible definir punteros a una función, la cual puede ser colocada en arreglos, pasada a funciones y retornar de las funciones. Una función puede ser pasada como un argumento a otra función y para eso se usa el puntero a una función. Tal situación se presenta cuando una función, referida como la primera función, realiza tareas usando otra función. Notas del Instructor La base explicativa de esta sección tiene una relación directa con elementos prácticos. Usar la lámina y apoyarse con un ejercicio guiado.

31 Punteros a Funciones...2 Se tienen cuatro funciones independientes que realizan cálculos diferentes dependiendo de la entrada: Determinar la raíz cuadrada de un entero Determinar la raíz cúbica de un entero Determinar si un número entero es primo Determinar si un entero es un palíndrome Notas del Instructor Desarrollar el código para el problema planteado.

32 Punteros a Funciones...Ejemplo 1
int raizCuadrada(int x){ int sqrt=0; sqrt =(int) pow (x,0.5); return(sqrt); } void generarTabla(int (*fptr)(int)){ int i; for(i=1;i<=1000;i++) printf("%d\t%d\n",i,(*fptr)(i)); main(){ generarTabla(raizCuadrada);

33 Resumen Se explicó la aritmética de direcciones.
Se estudió el concepto de puntero a puntero y arreglo de punteros. Se explicó cómo declarar y usar punteros con estructuras. Se estudió cómo pasar funciones como argumentos a otras funciones a través de punteros.