TÉCNICAS DE PROGRAMACIÓN Lenguaje C Apuntadores y arreglos.

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1 TÉCNICAS DE PROGRAMACIÓN Lenguaje C Apuntadores y arreglos

2 Daniel Finol – ICA - LUZ 2 APUNTADORES Y ARREGLOS CAPÍTULO 5 DE KyR

3 Daniel Finol – ICA - LUZ 3 Apuntadores Un apuntador es una variable que contiene la dirección de otra variable. p = &c El operador & da la dirección en memoria de un objeto. –Sólo se aplica a variales y elementos de arreglos. –No se aplica a: expresiones, registros ni constantes.

4 Daniel Finol – ICA - LUZ 4 Operador unario * El operador unario * se aplica sólo a apuntadores. Da acceso al objeto al que señala el apuntador. Se llama "indirección" o "desreferencia". También se usa para declarar a una variable como apuntador. Ej: int x = 1, y = 2, z[10]; int *ip; /* ip es un apuntador a int */ ip = &x; /* ip ahora apunta a x */ y = *ip; /* y ahora es 1 */ *ip = 0; /* x ahora es 0 */ ip = &z[0]; /* ip ahora apunta a z[0] */

5 Daniel Finol – ICA - LUZ 5 Operador unario * El operador unario * se aplica sólo a apuntadores. Da acceso al objeto al que señala el apuntador. Se llama "indirección" o "desreferencia". También se usa para declarar a una variable como apuntador. Ej: int x = 1, y = 2, z[10]; int *ip; /* ip es un apuntador a int */ ip = &x; /* ip ahora apunta a x */ y = *ip; /* y ahora es 1 */ *ip = 0; /* x ahora es 0 */ ip = &z[0]; /* ip ahora apunta a z[0] */ *ip es un int

6 Daniel Finol – ICA - LUZ 6 Un apuntador está restringido a señalar a una clase particular de objeto. (Excepción void *). Ej: *ip = *ip + 10; y = *ip + 1 *ip += 1 ++*ip (*ip)++ iq = ip Los operadores unario como * y ++ se asocian de derecha a izquierda.

7 Daniel Finol – ICA - LUZ 7 Apuntadores y argumentos ¿Cómo hacer para que una función llamada altere una variable de la función que la llamó? Ej: swap(a, b); void swap(int x, int y) { int temp; temp = x; x = y; y = temp; }

8 Daniel Finol – ICA - LUZ 8 Apuntadores y argumentos ¿Cómo hacer para que una función llamada altere una variable de la función que la llamó? Ej: swap(a, b); void swap(int x, int y) { int temp; temp = x; x = y; y = temp; }

9 Daniel Finol – ICA - LUZ 9 Apuntadores y argumentos: Intercambio (swap) swap(&a, &b); void swap(int *px, int *py) { int temp; temp = *px; *px = *py; *py = temp; }

10 Daniel Finol – ICA - LUZ 10 getint int n, array[SIZE], getint(int *); for (n = 0; n < SIZE && getint(&array[n]) !=EOF; n++); int getint(int *pn) { int c, sign; while (isspace(c = getch())); if (!isdigit(c) && c != EOF && c != '+' && c != '-') { ungetch(c); return 0; } sign = (c == '-') ? -1 : 1; if (c == '+' || c == '-') c = getch(); for (*pn = 0; isdigit(c), c = getch()) *pn = 10 * *pn + (c - '0'); *pn *= sign; if (c != EOF) ungetch(c); return c; }

11 Daniel Finol – ICA - LUZ 11 Apuntadores y arreglos int a[10]; int *pa; pa = &a[0]; x = *pa /*copia el contenido de a[0] en x */

12 Daniel Finol – ICA - LUZ 12 Apuntadores y arreglos Si pa apunta a una elemento de un arreglo: pa + 1 ; apunta al siguiente elemento. pa + i ; apunta i elementos después de pa. pa - i ; apunta i elementos antes de pa. Si pa apunta a a[0] : *(pa + 1); se refiere al contenido de a[1]. pa + i; es la dirección de a[i]; *(pa + i); es el contenido de a[i]. Todo esto funciona independiente del tamaño de los elementos del arreglo a.

13 Daniel Finol – ICA - LUZ 13 Apuntadores y arreglos El nombre de un arreglo es un sinónimo de la dirección del primer elemento: pa = &a[0]; es equivalente a: pa = a; a[i] es equivalente a: *(a + i). &a[i] es equivalente a: a + i. Se pueden usar subíndices con un apuntador: pa[i] es equivalente a *(pa + i). Diferencia entre nombre de arreglo y apuntador: pa = a; pa++; son legales. a = pa; a++; son ilegales.

14 Daniel Finol – ICA - LUZ 14 Apuntadores, arreglos y argumentos. Cuando un nombre de arreglo se pasa a una función, lo que se pasa es la dirección del primer elemento: Los parámetros formales char s[] y char *s, son equivalentes. Ej: int strlen(char *s) { int n; for (n = 0; *s != '\0', s++) n++; return n; } strlen("hello, world"); /* string constant */ strlen(array); /* char array[100]*/ strlen(ptr); /* char *ptr; */

15 Daniel Finol – ICA - LUZ 15 Apuntadores, arreglos y argumentos Es posible pasar parte de un arreglo a una función, pasando un apuntador al inicio del subarreglo: f(&a[2]); f(a + 2); La declaración de f puede ser: f(int arr[ ]); f(int *arr); Para f es indiferente que lo que se le pase sea parte de un arreglo más grande.

16 Daniel Finol – ICA - LUZ 16 Aritmética de direcciones: alloc y afree #define ALLOCSIZE 10000 static char allocbuf[ALLOCSIZE]; static char *allocp = allocbuf; char *alloc(int n) { if (allocbuf + ALLOCSIZE - allocp >= n) { allocp += n; return allocp - n; } else return 0; } void afree(char *p) { if(p >= allocbuf && p < allocbuf + ALLOCSIZE) allocp = p; }

17 Daniel Finol – ICA - LUZ 17

18 Daniel Finol – ICA - LUZ 18 Aritmética de direcciones Si dos apuntadores apuntan a elementos del mismo arreglo pueden compararse con: ==, !=, =, etc. A un apuntador se le puede sumar o restar un entero: p + n. (n se escala). Dos apuntadores se pueden restar si apuntan al mismo arreglo. Si p < q, entonces: q – p + 1; es el número de elementos desde p a q inclusive. Un apuntador puede asignarse o compararse con el entero 0 (NULL).

19 Daniel Finol – ICA - LUZ 19 Aritmética de direcciones: strlen (nueva versión) int strlen(char *s) { char *p = s; while (*p != '\0') p++; return p - s; }

20 Daniel Finol – ICA - LUZ 20 Apuntadores a caracteres y funciones. char *pmensaje; pmensaje = "ya es tiempo"; /*No hay copia*/ char amessage[] = "now is the time"; char *pmessage = "now is the time"; ¿Qué se puede modificar y qué no?

21 Daniel Finol – ICA - LUZ 21 strcpy: v1 void strcpy(char *s, char *t) { int i; i = 0; while ((s[i] = t[i]) != '\0') i++; }

22 Daniel Finol – ICA - LUZ 22 strcpy: v2 void strcpy(char *s, char *t) { while ((*s = *t) != '\0') { s++; t++; }

23 Daniel Finol – ICA - LUZ 23 strcpy: v3 void strcpy(char *s, char *t) { while ((*s++ = *t++) != '\0') ; }

24 Daniel Finol – ICA - LUZ 24 strcpy: v4 void strcpy(char *s, char *t) { while (*s++ = *t++) ; }

25 Daniel Finol – ICA - LUZ 25 strcmp: v1 int strcmp(char *s, char *t) { int i; for (i = 0; s[i] == t[i]; i++) if (s[i] == '\0') return 0; return s[i] - t[i]; }

26 Daniel Finol – ICA - LUZ 26 strcmp: v2 int strcmp(char *s, char *t) { for ( ; *s == *t; s++, t++) if (*s == '\0') return 0; return *s - *t; }

27 Daniel Finol – ICA - LUZ 27 Quicksort void qsort(int v[], int left, int right) { int i, last; void swap(int v[], int i, int j); if (left >= right) return; swap(v, left, (left + right)/2); last = left; for (i = left + 1; i <= right; i++) if (v[i] < v[left]) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last-1); qsort(v, last+1, right); }

28 Daniel Finol – ICA - LUZ 28 swap void swap(int v[], int i, int j) { int temp; temp = v[i]; v[i] = v[j]; v[j] = temp; }

29 Daniel Finol – ICA - LUZ 29 Arreglos de apuntadores y apuntadores a apuntadores #include #define MAXLINES 5000 char *lineptr[MAXLINES]; int readlines(char *lineptr[], int nlines); void writelines(char *lineptr[], int nlines); void qsort(char *lineptr[], int left, int right); main() { int nlines; if ((nlines = readlines(lineptr, MAXLINES)) >= 0) { qsort(lineptr, 0, nlines-1); writelines(lineptr, nlines); return 0; } else { printf("error: input too big to sort\n"); return 1; }

30 Daniel Finol – ICA - LUZ 30 readlines #define MAXLEN 1000 int getline(char *, int); char *alloc(int); /* readlines: read input lines */ int readlines(char *lineptr[], int maxlines) { int len, nlines; char *p, line[MAXLEN]; nlines = 0; while ((len = getline(line, MAXLEN)) > 0) if (nlines >= maxlines || p = alloc(len) == NULL) return -1; else { line[len-1] = '\0'; /* delete newline */ strcpy(p, line); lineptr[nlines++] = p; } return nlines; }

31 Daniel Finol – ICA - LUZ 31 writelines /* writelines: write output lines */ void writelines(char *lineptr[], int nlines) { int i; for (i = 0; i < nlines; i++) printf("%s\n", lineptr[i]); } void writelines(char *lineptr[], int nlines) { while (nlines-- > 0) printf("%s\n", *lineptr++); }

32 Daniel Finol – ICA - LUZ 32 Quicksort – Original Para Enteros void qsort(int v[], int left, int right) { int i, last; void swap(int v[], int i, int j); if (left >= right) return; swap(v, left, (left + right)/2); last = left; for (i = left + 1; i <= right; i++) if (v[i] < v[left]) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last-1); qsort(v, last+1, right); }

33 Daniel Finol – ICA - LUZ 33 Quicksort para cadenas void qsort(char *v[], int left, int right) { int i, last; void swap(char *v[], int i, int j); if (left >= right) return; swap(v, left, (left + right)/2); last = left; for (i = left + 1; i <= right; i++) if (strcmp(v[i], v[left]) < 0) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last-1); qsort(v, last+1, right); }

34 Daniel Finol – ICA - LUZ 34 swap void swap(char *v[], int i, int j) { char *temp; temp = v[i]; v[i] = v[j]; v[j] = temp; } Sería mucho más costoso en tiempo de ejecución y más engorroso en manejo del almacenamiento tener que mover las cadenas completas

35 Daniel Finol – ICA - LUZ 35 Arreglos multidimensionales static char daytab[2][13] = { {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}, {0, 31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31} }; int day_of_year(int year, int month, int day) { int i, leap; leap = year%4 == 0 && year%100 != 0 || year%400==0; for (i = 1; i < month; i++) day += daytab[leap][i]; return day; } void diaMes(int year, int yearday, int* pmonth,int *pday) { int i, leap; leap = year%4 == 0 && year%100 != 0 || year%400 == 0; for (i = 1; yearday > daytab[leap][i]; i++) yearday -= daytab[leap][i]; *pmonth = i; *pday = yearday; }

36 Daniel Finol – ICA - LUZ 36 Inicialización de arreglos a apuntadores char *month_name(int n) { static char *name[] = { "Mes Ilegal", "Enero", "Febrero", "Marzo", "Abril", "Mayo", "Junio", "Julio", "Agosto", "Septiembre", "Octubre", "Noviembre", "Diciembre" }; return (n 12) ? name[0] : name[n]; }

37 Daniel Finol – ICA - LUZ 37 Apuntadores versus Arreglos Multidimensionales int a[10][20]; int *b[10]; Tanto a[3][4] como b[3][4] son válidas. Para a: se han reservado 200 localidades de memoria del tamaño de un int. esas localidades son contiguas. se almacenan por filas. para ubicar el elemento a[fila][col] se usa la fórmula: #columnas * fila + col Para b: sólo existen espacios para 10 apuntadores si cada elem. de b apunta a un arreglo de 20, habrá 200 ints reservados + 10 espacios para los apuntadores. La ventaja del arreglo de apuntadores es que cada fila puede ser de tamaño distinto.

38 Daniel Finol – ICA - LUZ 38 Apuntadores versus Arreglos Multidimensionales char *name[] = { "Illegal month", "Jan", "Feb", "Mar" }; char aname[][15] = { "Illegal month", "Jan", "Feb", "Mar" };

39 Daniel Finol – ICA - LUZ 39 Argumentos de la línea de comandos echo hello, world hello, world main(int argc, char *argv[])

40 Daniel Finol – ICA - LUZ 40 Argumentos de la línea de comandos: echo main(int argc, char *argv[]) { int i; for (i = 1; i < argc; i++) printf("%s%s", argv[i], (i < argc-1) ? " " : ""); printf("\n"); return 0; } main(int argc, char *argv[]) { while (--argc > 0) printf("%s%s", *++argv, (argc > 1) ? " " : ""); printf("\n"); return 0; } printf((argc > 1) ? "%s " : "%s", *++argv);

41 Daniel Finol – ICA - LUZ 41 #include #define MAXLINE 1000 int getline(char *line, int max); main(int argc, char *argv[]) { char line[MAXLINE]; int found = 0; if (argc != 2) printf("Usage: find pattern\n"); else while (getline(line, MAXLINE) > 0) if (strstr(line, argv[1]) != NULL) { printf("%s", line); found++; } return found; }

42 Daniel Finol – ICA - LUZ 42 main(int argc, char *argv[]) { char line[MAXLINE]; long lineno = 0; int c, except = 0, number = 0, found = 0; while (--argc > 0 && (*++argv)[0] == '-') while (c = *++argv[0]) switch (c) { case 'x': except = 1; break; case 'n': number = 1; break; default: printf("find: illegal option %c\n", c); argc = 0; found = -1; break; } /*······················CONTINÚA························*/

43 Daniel Finol – ICA - LUZ 43 if (argc != 1) printf("Usage: find -x -n pattern\n"); else while (getline(line, MAXLINE) > 0) { lineno++; if((strstr(line, *argv) != NULL) != except){ if (number) printf("%ld:", lineno); printf("%s", line); found++; } return found; }

44 Daniel Finol – ICA - LUZ 44 Ordenar líneas según opción #include #define MAXLINES 5000 char *lineptr[MAXLINES]; int readlines(char *lineptr[], int nlines); void writelines(char *lineptr[], int nlines); void qsort(void *lineptr[], int left, int right, int (*comp)(void *, void *)); int numcmp(char *, char *); /*······················CONTINÚA························*/

45 Daniel Finol – ICA - LUZ 45 Apuntadores a funciones main(int argc, char *argv[]) { int nlines; /* número de líneas leídas */ int numeric = 0; if (argc > 1 && strcmp(argv[1], "-n") == 0) numeric = 1; if((nlines = readlines(lineptr, MAXLINES)) >= 0) { qsort((void**) lineptr, 0, nlines-1, (int (*)(void*,void*))(numeric ? numcmp : strcmp)); writelines(lineptr, nlines); return 0; } else { printf("input too big to sort\n"); return 1; }

46 Daniel Finol – ICA - LUZ 46 Quicksort – más genéral void qsort(void *v[], int left, int right, int (*comp)(void *, void *)) { int i, last; void swap(void *v[], int, int); if (left >= right) return; swap(v, left, (left + right)/2); last = left; for (i = left+1; i <= right; i++) if ((*comp)(v[i], v[left]) < 0) swap(v, ++last, i); swap(v, left, last); qsort(v, left, last-1, comp); qsort(v, last+1, right, comp); }

47 Daniel Finol – ICA - LUZ 47 int numcmp(char *s1, char *s2) { double v1, v2; v1 = atof(s1); v2 = atof(s2); if (v1 < v2) return -1; else if (v1 > v2) return 1; else return 0; } void swap(void *v[], int i, int j;) { void *temp; temp = v[i]; v[i] = v[j]; v[j] = temp; }