TEMA 8: ESTRUCTURAS DE DATOS COMPLEJAS 1 VECTORES ESTÁTICOS 2 2 CADENAS O VECTORES DE CARACTERES 6 3 PASO DE CADENAS Y ARRAYS A FUNCIONES 8

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1 TEMA 8: ESTRUCTURAS DE DATOS COMPLEJAS 1 VECTORES ESTÁTICOS VECTORES O ARRAYS UNIDIMENSIONALES ARRAYS MULTIDIMENSIONALES INICIALIZACIÓN DE ARRAYS INICIALIZACIÓN DE ARRAYS SIN INDICAR EL TAMAÑO 5 2 CADENAS O VECTORES DE CARACTERES INICIALIZACIÓN DE CADENAS 7 3 PASO DE CADENAS Y ARRAYS A FUNCIONES 8 4 ESTRUCTURAS ARRAYS DE ESTRUCTURAS PASO DE ESTRUCTURAS A FUNCIONES PASO DE ELEMENTOS DE ESTRUCTURAS A FUNCIONES PUNTEROS A ESTRUCTURAS 14 5 TYPEDEF 15 Tema 8. Pág. 1

2 1 Vectores Estáticos Un vector estático o array es una colección ordenada de variables del mismo tipo que ocupan posiciones contiguas de memoria y que se referencian utilizando un nombre común. La dirección más baja corresponde al primer elemento y la más alta al último. Para acceder a un elemento específico de un array se usa un índice. El vector que se usa más frecuentemente es el de caracteres. 1.1 Vectores o Arrays unidimensionales El formato general para la declaración de un vector o array unidimensional es tipo nombre[tamaño]; Al declarar el array, indicamos entre corchetes el numero de elementos que va a tener. Estos elementos serán del tipo indicado. int edad[10]; Esta sentencia realiza dos operaciones al mismo tiempo: 1. reserva espacio en memoria para almacenar 10 valores int (es decir, 20 bytes). 2. crea un puntero llamado edad que apunta automáticamente al primer elemento del array. Con respecto a los arrays debemos tener en cuenta lo siguiente: En C todas los arrays usan cero como índice del primer elemento. El lenguaje C no realiza comprobación de contornos en los arrays. Esto quiere que podemos indexar un array por encima del número de elementos que contiene sin provocar ningún mensaje de error en tiempo de compilación o ejecución. Por ejemplo, podemos hacer uso de edad[44] sin que el compilador nos advierta del error. A modo de ejemplo veamos el siguiente programa: int main(void) { int edad[20], i; Tema 8. Pág. 2

3 for (i = 1; i <= 20; i++) { /* OJO aquí hay un fallo */ printf( Dame la edad de la persona nº %d \n, i); scanf( %d, &edad[i]); return 0; 1.2 Arrays multidimensionales C permite arrays con más de dos dimensiones. El formato general de una declaración de array multidimensional es: tipo nombre[tamaño1][tamaño2] [tamañon]; De ellos, el más usado es el array bidimensional. Ejemplo: int notas[15][4]; De forma similar, para acceder al elemento 10, 3 del array notas se escribirá: notas[10][3]; Los arrays bidimensionales son como matrices en las que el primer índice indica la fila y el segundo indica la columna. int main(void) { int i,j, tabla[10][10]; for (i = 0; i < 10; i++) { for (j = 0; j<10; j++) { tabla[i][j] = (i+1) * (j+1); return 0; Un uso muy común de los arrays bidimensionales es para la creación de array de cadenas. Para crear un array de cadenas, se usa un array bidimensional de caracteres, en la que el tamaño del índice izquierdo determina el número de cadenas a almacenar y el tamaño del derecho especifica la longitud máxima de las cadenas a guardar. Tema 8. Pág. 3

4 #include <stdio.h> #include <string.h> int main(void) { int i; char direcciones[10][50]; for (i=0; i<10; i++) { printf( Introduce la dirección nº %d:,i+1); scanf( %s,direcciones[i]); for (i=0; i<10; i++) printf( La dirección nº %d es: %s\n,i+1,direcciones[i]); return 0; Para acceder a una cadena individual simplemente hay que especificar el primer índice del array. Así en el ejemplo anterior, la sentencia: scanf( %s,direcciones[i]); es equivalente a esta otra: scanf( %s,&direcciones[i][0]); Hacer notar que una cadena no es mas que una sucesión de caracteres (es decir, cada posición de un array de caracteres o cadena es un carácter): De esta forma es correcto preguntar if (nombre[0]== A ) /*preguntamos si empieza por A*/ 1.3 Inicialización de arrays C permite la inicialización de los arrays. El formato general de una inicialización de un array es el siguiente: tipo nombre[tamaño1] [tamañon] = {lista_valores; La lista de valores es una lista separada por comas de constantes que son del mismo tipo que las del tipo base del array. Ejemplo: int i[5] = {0, 1, 4, 9, 16; Esta declaración es equivalente a esta otro: int i[5];i[0]=0;i[1]=1;i[2]=4;i[3]=9;i[4]=16; Tema 8. Pág. 4

5 Los arrays multidimensionales se inicializan de la misma manera que los de una dimensión. El siguiente ejemplo inicializa datos con los 5 primeros números naturales, sus cuadrados y sus cubos: int datos[5][3] = { 1, 1, 1, 2, 4, 8, 3, 9, 27, 4, 16, 64, 5, 25, 125 ; Para facilitar la comprensión de esta inicialización podemos ponerlo así: int datos[5][3] = { 1, 1, 1, 2, 4, 8, 3, 9, 27, 4, 16, 64, 5, 25, 125 ; Inicialización de arrays sin indicar el tamaño El C permite incializar arrays sin indicar el tamaño. En una sentencia de inicialización de arrays, si no se especifica el tamaño de los mismos, el compilador creará automáticamente un array lo suficientemente grande como para albergar todos los inicializadores presentados. char mensaje[]= Bienvenidos a casa ; int edad[]={ 5, 12, 19, 3, 27, 91; Además de ser menos tedioso, el método de inicialización de array sin tamaño evita que cometamos errores de reserva de espacio a la hora de la inicialización; Para los arrays multidimensionales, se deben especificar todas las dimensiones excepto la de más a la izquierda. Ejemplo: int datos[][3] = { 1, 1, 1, 2, 4, 8, 3, 9, 27, 4, 16, 64, 5, 25, 125 ; La ventaja de esta declaración es que se puede alargar o acortar la tabla sin cambiar las dimensiones del array. Tema 8. Pág. 5

6 2 Cadenas o vectores de caracteres El tipo de vector más usado en C es el vector de caracteres. Un array o vector de caracteres es un vector que contiene en cada celda un carácter del código ASCII. A los arrays de caracteres comúnmente se les denominan cadenas de texto o strings. En C, una cadena se implementa mediante un vector de caracteres terminado en un nulo ( \0 ). Por ello, se debe declarar vectores de caracteres con un carácter más que la cadena que se vaya a guardar. char cadena[11]; Esta declaración permite guardar una cadena de hasta 10 caracteres más el carácter nulo de final de cadena ( \0 ). Aunque C, no tiene un tipo de datos string, sino que solventa esta falta con vectores de caracteres, sí que permite constantes de cadenas. Una constante de cadena es una lista de caracteres encerrada entre comillas dobles ( ). Bienvenidos Pulsa una tecla para continuar No se necesita añadir el nulo manualmente en el final de las constantes de cadenas, el compilador hace esto automáticamente. Existe una librería de funciones de manejo de cadenas en C denominada string.h, la cual contiene entre otras, las siguientes funciones, cuyos prototipos y utilidad se detallan a continuación: Prototipo de función Acción: char *strcpy(char *c1, const char *c2) Copia c2 sobre c1. char *strcat(char *c1,const char *c2) char *strchr(const char *c1, int ch1) Concatena c1 con c2 Busca el carácter ch1 en la cadena c1. Devuelve un puntero a la primera ocurrencia de ch1 en c1. Si no lo encuentra devuelve NULL. int strcmp(const char *c1, const char *c2) Compara la cadena c1 con la cadena c2. Devuelve un valor que es < 0 si c1 es menor que c2; > 0 si c1 es mayor que c2 y == 0 si c1 es igual a c2. Tema 8. Pág. 6

7 int strlen(const char *c1) Devuelve la longitud de c1. char *strupr(char *c1) Convierte c1 a mayúsculas. char *strlwr(char *c1) Convierte c1 a minúsculas char *strset(char *c1,int ch1) Rellena toda la cadena c1 con el carácter ch1 char *strstr(const char*c1, const char *c2) Encuentra la primera coincidencia de la subcadena c2 dentro de c1. Devuelve NULL si no la encuentra. Ejemplo: #include <stsdio.h> #include <string.h> int main() { char nombre[30], frase[80]; printf( Dime tu nombre: ); scanf( %s,nombre); /* al ser un array no lleva & */ strcpy(frase,nombre); if (!strcmp(nombre,frase)) { printf( Las cadenas son iguales ); printf( mi nombre es %s\n,nombre); strcat(frase, es listo ); /*concatena es listo a la cadena frase */ printf( %s,frase); printf( La cadena frase tiene %d caracteres \n,strlen(frase)); strcpy(nombre, );/*borrar la cadena */ return 0; 2.1 Inicialización de cadenas Los arrays de caracteres permiten una inicialización abreviada: char nombre[tamaño] = cadena ; Así que las siguientes dos sentencias son equivalentes: char saludo[5] = hola ; char saludo[5] = { h, o, l, a, \0 ; Cuando se usa una constante de caracteres, el compilador automáticamente proporciona el terminador nulo. Tema 8. Pág. 7

8 3 Paso de cadenas y arrays a funciones El lenguaje C permite usar un array como argumento de una función. Para pasar arrays unidimensionales a funciones, en la llamada a la función se pone el nombre del array sin índice. Esto pasa la dirección del primer elemento del array a la función. De esta forma, cuando usamos un array como argumento de una función, el compilador sólo pasa la dirección del array y no una copia del array. Por tanto, a la hora de implementar la función que recibirá dicho array como argumento, debemos declarar su correspondiente parámetro como de un tipo puntero compatible. Para pasar arrays multidimensionales a funciones, se tiene que declarar todas excepto la dimensión de más a la izquierda. Por ejemplo, si declaramos un array datos como: int datos[4][10][3]; Entonces una función que reciba el array datos como parámetro podría declararse como: int proceso(int m[][10][3]) Hay tres formas de declarar un parámetro tipo array: 1. Como un array indicando su tamaño 2. Declarando el parámetro como un array sin tamaño 3. Declarando el parámetro como un puntero Ejemplo: programa que almacena las notas de diez alumnos y muestra por pantalla las notas de los alumnos que han aprobado. #include <stdio.h> #include <conio.h> int main(){ float nota[10]; int i; for(i=0; i<10;i++) { printf("\ndame la nota del alumno n %d: ",i+1); scanf("%f",&nota[i]); printf("\npulse una tecla para continuar\n"); getch(); aprobados(nota); return 0; Tema 8. Pág. 8

9 Como vemos en el ejemplo tenemos que implementar una función que recibe como parámetro un array. Versión 1. Parámetro como un array indicando su tamaño. void aprobados(float datos[10]) { int i; printf("han aprobado los siguientes alumnos:\n"); for (i=0;i<10;i++) if (datos[i]>=5) printf("alumno nº %d: Nota: %5.2f\n",i+1,datos[i]); Aunque este programa declara el parámetro datos como un array de float de diez elementos, el compilador convierte automáticamente datos a un puntero a float Versión 2. Parámetro como un array sin tamaño. void aprobados(float datos[ ]) { int i; printf("han aprobado los siguientes alumnos:\n"); for (i=0;i<10;i++) if (datos[i]>=5) printf("alumno nº %d: Nota: %5.2f\n",i+1,datos[i]); En este caso hemos declarado datos como un array de float de tamaño desconocido. Como el lenguaje C no proporciona comprobación de contorno de array, el tamaño real del array es irrelevante para el parámetro y al igual que en el caso automáticamente se convierte a un puntero a float. Versión 3. Parámetro como puntero. void aprobados(float *datos){ int i; printf("han aprobado los siguientes alumnos:\n"); for (i=0;i<10;i++) if (datos[i]>=5) printf("alumno nº %d: Nota: %5.2f\n",i+1,datos[i]); Tema 8. Pág. 9

10 Esta es la forma más común de declarar que se recibe un array. Aunque hemos declarado que se recibe un puntero, luego en el código lo hemos tratado como si fuera un array, ya que como hemos dicho antes el C permite indexar cualquier puntero usando [ ] como si el puntero fuera un array. Conclusión=> elegir un modo de trabajo, pero tener siempre presente que se pasa la dirección del array y no una copia de éste. 4 Estructuras Los arrays son una colección ordenada de variables, todas del mismo tipo, que se referencian utilizando un nombre común. Esto supone una gran limitación cuando se requieren grupos de elementos con tipos diferentes de datos cada uno. La solución a este problema es utilizar un tipo de datos estructura. Una estructura es una colección de variables o elementos denominados miembros o campos, cada uno de los cuales puede ser de un tipo de dato diferente, que se referencian bajo el mismo nombre (el nombre que se le proporcione a la estructura). El formato general para la declaración de una estructura es el siguiente: struct nombre_estructura { tipo campo1; tipo campon; ; donde: nombre_estructura: es el nombre con el que se identifica la estructura creada. campo1 campon: son los diferentes campos o variables contenidas en la estructura tipo1 tipon: son los tipos de datos de cada una de las variables o campos de la estructura. Cuando se declara una estructura. Se está definiendo un tipo complejo de variable compuesto por los elementos de la estructura. Tema 8. Pág. 10

11 Una declaración struct define un tipo. Esa estructura puede ser usado posteriormente para crear variables de ese tipo. Las estructuras se pueden pasar como parámetros a las funciones o ser devueltas por éstas. Las estructuras no se pueden comparar. Si quisiéramos saber si dos estructuras son idénticas o no, la única solución serían comparar uno a uno cada uno de sus miembros. Las estructuras pueden anidarse, es decir, una estructura puede contener como campo miembro otra estructura (estructura anidada). Ejemplo: /* definicion de la estructura direccion */ struct direccion { char calle[30]; char ciudad[20]; char provincia[20]; ; /* definicion de la estructura datos_per */ struct datos_per { char nombre[35]; struct direccion dir; unsigned int edad; ; /* declaracion de variables de tipo datos_per */ struct datos_per persona1, persona2; Para hacer referencia a un miembro de la estructura se usa la siguiente sintaxis: nombre_estructura.nombre_miembro En el ejemplo anterior, si quisiéramos pedir por teclado la calle y la edad de persona1 tendríamos que escribir lo siguiente: scanf( %s,persona1.dir.calle); scanf( %d,&persona1.edad); En la primera sentencia no hace falta poner el & delante del nombre del campo ya que como calle es un array, entonces persona1.dir.calle es un puntero al array calle de la estructura. En Tema 8. Pág. 11

12 cambio, en la segunda sentencia, hemos tenido que poner &persona1.edad para indicar la dirección de memoria de edad. 4.1 Arrays de estructuras Podemos declarar arrays de estructuras. Simplemente debemos definir primero la estructura y luego declarar una variable array de dicho tipo, como ilustra el siguiente ejemplo: struct datos_per personas Cómo leer el campo nombre de la fila 2? scanf( %s,personas[1].nombre); 4.2 Paso de estructuras a funciones C permite pasar estructuras completas a una funciones. Cuando se pasa una estructura a una función se pasa por valor, es decir, lo que se pasa a la función es una copia de la estructura. Ahora bien, si lo que se pasa es un array de estructuras a una función, lo que se pasa es un puntero al primer elemento del array, con lo que los cambios efectuados dentro de la función afectan al array original usado como argumento en la llamada. Ejemplo: Tema 8. Pág. 12

13 #include <stdio.h> #include <conio.h> /* definicion de la estructura direccion */ struct direccion { char calle[30]; char ciudad[20];; /* definicion de la estructura datos_per */ struct datos_per { char nombre[35]; struct direccion dir; unsigned int edad;; void cargar_datos(struct datos_per p[]) { int n; for (n=0;n<5; n++) { printf("nombre: "); scanf("%s",p[n].nombre); printf("calle: "); scanf("%s",p[n].dir.calle); printf("ciudad: "); scanf("%s",p[n].dir.ciudad); printf("edad: "); scanf("%u",&p[n].edad); void ver_datos(struct datos_per p) { printf("nombre: %s\n",p.nombre); printf("calle: %s\n",p.dir.calle); printf("ciudad: %s\n",p.dir.ciudad); printf("edad: %u\n",p.edad); int main(void) { int n; struct datos_per personas[5]; /* array de tipo datos_per */ cargar_datos(personas); printf("dime el nº de la persona a visualizar: "); scanf("%u",&n); ver_datos(personas[n]); return 0; Tema 8. Pág. 13

14 4.3 Paso de elementos de estructuras a funciones Además de pasar un estructura completa a una función, podemos pasar sólo un elemento de una estructura. Al igual que antes, al pasar un elemento de una estructura a una función sólo pasamos una copia de ésta, con lo que los cambios efectuados en la función no afectan para nada al elemento de la estructura usado como argumento. funcion1(personas[2].nombre); /* sólo el campo nombre */ funcion3(personas[2].dir); /* pasa campo dir (estructura)*/ Los prototipos de estas funciones serían los siguientes: void funcion1(char *cadena); void funcion3(struct direccion d); Ahora bien, si lo que queremos es pasar un elemento por referencia, para que los cambios efectuados en la función afectan al elemento pasado como argumento, debemos pasar la dirección de memoria de dicho elemento: funcion1(personas[2].nombre); /* pasa el campo nombre */ funcion3(&personas[2].dir); /* pasa campo dir (estructura)*/ Los prototipos de estas funciones serían los siguientes: void funcion1(char *cadena); void funcion3(struct direccion *d); Punteros a estructuras De la misma forma que podemos usar punteros a cualquier tipo de variable, podemos usar punteros a variables de estructuras. struct datos_per *p; declara un puntero a una estructura de tipo struct datos_per. La dirección de una variable de estructura, se obtiene, al igual que para cualquier otro tipo de variable, anteponiendo el operador & delante del nombre de la variable. Así por ejemplo: struct datos_per persona,*p; p = &persona; coloca la dirección de la estructura persona en el puntero p. Cuando se usa punteros a estructuras no se debe usar el operador punto. para acceder a un elemento de la estructura a través del puntero. En su lugar se debe usar el operador -> : Tema 8. Pág. 14

15 p->nombre; /* referencia el campo nombre */ p->edad; /* referencia el campo edad */ p->dir.calle; /* referencia el campo calle */ 5 Typedef La palabra clave typedef permite definir explícitamente un nuevo nombre de tipo. Realmente no se crea un nuevo tipo sino que se define un alias para un tipo existente. Este permite usar nombres más descriptivos para los tipos de datos que usamos y para las estructuras que hallamos creado. La sintaxis de la sentencia typedef es la siguiente: typedef tipo alias; tipo es cualquier tipo de datos existente en C o la definición de una estructura alias es el nuevo nombre para ese tipo. Ejemplo typedef unsigned char byte; Esta sentencia indica al compilador que byte es un alias de unsigned char. Así, estas dos sentencias son equivalentes: unsigned char dato; byte dato; De la misma forma, podemos usar typedef para crear alias para estructuras. Por ejemplo: typedef struct { /* definicion de la estructura t_direccion */ char calle[30]; char ciudad[20]; t_direccion; /*t_direccion es el alias para la estructura */ struct { /* definicion de la estructura t_datos_per */ char nombre[35]; t_direccion dir; unsigned int edad; t_datos_per; /* t_datos_per es el alias para la estructura */ t_datos_per personas[5]; /* declaracion de un array de tipo t_datos_per */ Tema 8. Pág. 15