Aggregati di dati eterogenei: il tipo struct

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1 Aggregati di dati eterogenei: il tipo struct

2 Definizione di tipi e variabili struct Introduzione agli aggregati eterogenei Definizione di un tipo struct Variabili struct 5

3 Definizione di tipi e variabili struct

4 Perché dati eterogenei? Sono frequenti le informazioni composte da parti di tipo diverso (es.: dati studente) cognome Rossi nome Mario matricola media

5 Aggregato di dati eterogenei Più informazioni eterogenee possono essere unite come parti (campi) di uno stesso dato dato (aggregato) studente cognome: Rossi nome: Mario matricola: media:

6 I tipi struct Il dato aggregato in C è detto struct. In altri linguaggi si parla di record Una struct (struttura) è un dato costituito da campi I campi sono di tipi (base) noti (eventualmente altre struct) Ogni campo all interno di una struct è accessibile mediante un identificatore (anziché un indice, come nei vettori) 9

8 Come creare un tipo struct Definire un tipo struct corrisponde a creare un nuovo tipo di dato, caratterizzato da Parola chiave struct Un nome (un identificatore) unico Es. struct studente I campi di una struct sono definiti alla stregua di variabili locali alla struct Le struct sono di solito dichiarate nell intestazione di un file sorgente C Il nuovo tipo definito potrà essere utilizzato per dichiarare variabili o campi di altre strutture 11

9 Un esempio di tipo struct struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; }; 12

10 Un esempio di tipo struct struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; }; Nuovo tipo di dato Il Il nuovo tipo definito è struct studente La parola chiave struct è obligatoria 13

11 Un esempio di tipo struct struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; }; Nuovo tipo di dato Nome del tipo aggregato Stesse regole che valgono per i i nomi delle variabili I nomi di di struct devono essere diversi da nomi di di altre struct (possono essere uguali a nomi di di variabili) 14

12 Un esempio di tipo struct struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; }; Campi (eterogenei) Nuovo tipo di dato Nome del tipo aggregato I campi corrispondono a variabili locali di di una struct Ogni campo è quindi caratterizzato da un tipo (base) e da un identificatore (unico per la la struttura) 15

14 Dichiarazione di variabili struct struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; };... struct studente s, t; Dichiarazione delle variabili s e t di tipo struct studente 17

15 Schemi di dichiarazione alternativi (1/5) 1. Schema proposto struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; };... struct studente s, t; 18

16 Schemi di dichiarazione alternativi (2/5) 2. Dichiarazione/definizione contestuale di tipo struct e variabili Tipo struct e variabili vanno definiti nello stesso contesto (globale o locale) struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; } s, t; 19

17 Schemi di dichiarazione alternativi (3/5) 3. (uso raro) Dichiarazione/definizione contestuale di tipo struct (senza identificatore) e variabili Il tipo struct viene utilizzato unicamente per le variabili definite contestualmente NON si possono definire variabili dello stesso tipo in altre istruzioni dichiarative o in funzioni struct { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; } s, t; 20

18 Schemi di dichiarazione alternativi (4/5) 4. Sinonimo di struct studente introdotto mediante typedef typedef struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; } Studente;... Studente s, t; 21

19 Schemi di dichiarazione alternativi (5/5) 5. Sinonimo introdotto mediante typedef: variante senza identificatore di struct typedef struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; } Studente;... Identificatore inutilizzato Studente s, t; 22

20 Schemi di dichiarazione alternativi (5/5) 5. Sinonimo introdotto mediante typedef: variante senza identificatore di struct typedef struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; } Studente;... Identificatore inutilizzato Studente s, t; 23

21 Schemi di dichiarazione alternativi (5/5) 5. Sinonimo introdotto mediante typedef: variante senza identificatore di struct typedef struct { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; } Studente;... Studente s, t; 24

22 Strutture annidate Una struttura può includerne una o più altre come campi struct data { int g, m, a; }; struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; struct data datadinascita; }; 25

23 Uso di variabili struct Si accede ai singoli campi di una variabile struct come a singole variabili, con la notazione: <identificatore struct>.<identificatorecampo> Sono possibili assegnazioni (globali) tra strutture struct studente s, t;... scanf ( %s%s,s.cognome,s.nome); scanf ( %d,&s.matricola); scanf ( %f,&s.media); t = s;... 26

24 Esempio (1/4) struct studente { char cognome[max], nome[max]; int matricola; float media; }; int main(void) { struct studente s, t, tmp;... 27

25 Esempio (2/4)... int main(void) { struct studente s, t, tmp; printf( dati studente: ); scanf ( %s%s,s.cognome,s.nome); scanf ( %d,&s.matricola); scanf ( %f,&s.media); 28

26 Esempio (3/4)... printf( dati studente: ); scanf ( %s%s,t.cognome,t.nome); scanf ( %d,&t.matricola); scanf ( %f,&t.media); if (s.media < t.media) { tmp=s; s=t; t=tmp; } 29

27 Esempio (4/4)... printf( studenti ordinati ); printf( secondo media decrescente\n ); printf( %s %s, s.cognome, s.nome); printf( %d %f\n, s.matricola, s.media); } printf( %s %s, t.cognome, t.nome); printf( %d %f\n, t.matricola, t.media); 30

28 Inizializzazione di variabili struct struct studente s = { Rossi, Mario, , }; Una struct può essere inizializzata nell istruzione di dichiarazione (come i vettori), mediante elenco esplicito di valori Assegnazione compatta, non ammessa altrove! 31

29 Assegnazione errata struct studente s;... s = { Rossi, Mario, , }; La notazione proposta (compatta) NON è ammessa in una qualunque assegnazione 32

30 Assegnazione errata struct studente s;... s = { Rossi, Mario, , }; La notazione proposta (compatta) NON è ammessa in una qualunque assegnazione 33

31 Assegnazione corretta struct studente s;... strcpy (s.cognome, Rossi ); strcpy (s.nome, Mario ); s.matricola = ; s.media = 27.25; Per inizializzare i campi al di fuori della dichiarazione, sono necessarie assegnazioni ai singoli campi 34

33 Utilizzo avanzato dei tipi struct struct e funzioni struct e vettori 2

34 Utilizzo avanzato dei tipi struct

35 Parametri struct Una struct puo essere Passata come parametro a una funzione Ritornata come risultato da una funzione Il passaggio di parametri avviene by value (per valore) Una struct (dato aggregato) rappresenta quindi uno strumento per passare ad una funzione più dati in un unico parametro, o per restituire più risultati 4

36 Esempio (1/2) void stampastudente(struct studente s) { printf( %s %s, s.cognome, s.nome); printf( %d %f\n, s.matricola, s.media); } struct studente leggistudente(void) { struct studente x; printf( dati studente: ); scanf ( %s%s,x.cognome,x.nome); scanf ( %d,&x.matricola); scanf ( %f,&x.media); return x; } 5

37 Esempio (1/2) void stampastudente(struct studente s) { printf( %s %s, s.cognome, s.nome); printf( %d %f\n, s.matricola, s.media); } struct studente leggistudente(void) { struct studente x; printf( dati studente: ); scanf ( %s%s,x.cognome,x.nome); scanf ( %d,&x.matricola); Funzione che stampa i dati relativi a scanf ( %f,&x.media); uno studente, ricevuto come parametro return x; (per valore) } 6

38 Esempio (1/2) void stampastudente(struct studente s) { Funzione che restituisce una printf( %s %s, struttura, s.cognome, dopo averne s.nome); acquisito i printf( %d %f\n, s.matricola, dati in input s.media); } struct studente leggistudente(void) { struct studente x; printf( dati studente: ); scanf ( %s%s,x.cognome,x.nome); scanf ( %d,&x.matricola); scanf ( %f,&x.media); return x; } 7

39 Esempio (2/2) int main(void) { struct studente s, t, tmp; } s = leggistudente(); t = leggistudente(); if (s.media < t.media) { tmp=s; s=t; t=tmp; } printf( studenti ordinati ); printf( secondo media decrescente\n ); stampastudente(s); stampastudente(t); 8

40 Utilizzo avanzato dei tipi struct

41 struct e vettori a confronto Analogia Sono entrambi tipi di dati aggregati Differenze Dati eterogenei (struct) / omogenei (vettori) Accesso per nome (struct) / indice (vettori) Parametri per valore (struct) / per riferimento (vettori) Accesso parametrizzato non ammesso (struct) / ammesso (vettori) 10

42 Accesso parametrizzato a vettori I vettori sono frequentemente utilizzati per accesso parametrizzato a dati numerati (es. in costrutti iterativi) Esempio: for (i=0; i<n; i++) {... dati[i] =...;... } 11

43 Accesso parametrizzato a struct (1/3) Ai campi di una struct NON si può accedere in modo parametrizzato Errore! char campo[20];... scanf( %s,campo); printf( %s,s.campo); 12

44 Accesso parametrizzato a struct (1/3) Ai campi di una struct NON si può accedere in modo parametrizzato Errore! char campo[20];... scanf( %s,campo); printf( %s,s.campo); campo è una variabile! 13

45 Accesso parametrizzato a struct (2/3) Soluzione: utilizzare una funzione (da realizzare) per il passaggio da identificatore (variabile) di campo a struttura char campo[20];... scanf( %s,campo); stampacampo(s,campo); 14

46 Accesso parametrizzato a struct (3/3) void stampacampo( struct studente s, char id[]) { if (strcmp(id, cognome )==0) printf( %s,s.cognome); else if(strcmp(id, nome )==0) printf( %s,s.nome); else if(strcmp(id, matricola )==0) printf( %d,s.matricola);... } 15

47 Vettori come campi di struct Una struct può avere uno o più vettori come campi Esempio: cognome e nome in struct studente Attenzione! Una struct viene passata per valore a una funzione, mentre un vettore sarebbe passato per riferimento Se una struct ha come campo un vettore di MOLTI elementi, passare la struct come parametro richiede molto tempo (per copiare dati) 16

48 Vettori di struct Un vettore di struct può essere la soluzione migliore, come struttura dati, nei casi di collezioni (numerabili) di aggregati eterogenei Esempio: gestione di un elenco di studenti Attenzione! Una vettore (anche se di struct) viene passato per riferimento a una funzione Una funzione può quindi modificare il contenuto di un vettore (ad esempio ordinare i dati) 17

49 Vettori di struct: esempio int main(void) { struct studente elenco[nmax]; int i, n; } printf( quanti studenti(max %d)?,nmax); scanf( %d,&n); for (i=0; i<n; i++) { elenco[i] = leggistudente(); } ordinastudenti(elenco,n); printf( studenti ordinati per media\n ); for (i=0; i<n; i++) { stampastudente(elenco[i]); } 18

51 Esercizi proposti Esercizio Archivio studenti Esercizio Punti del piano 2

52 Esercizi proposti

53 Esercizio Archivio studenti Gestione di un archivio di studenti. Per ciascuno studente l archivio memorizza: cognome e nome (stringhe prive di spazi), numero di matricola (intero) e votazione media degli esami sostenuti (reale) Il programma effettua le seguenti operazioni: Lettura (da file) dei dati relativi a tutti gli studenti (la prima riga del file contiene il numero di studenti, al massimo 100) Ordinamento dei dati secondo media decrescente Scrittura dei dati, nell ordine ottenuto, su file 4

54 Struttura dati (1/2) Vettore di struct studente Il vettore è necessario in quanto occorre ordinare i dati. Non è infatti possibile operare sui singoli dati, secondo lo schema (input manipolazione output) La dimensione del vettore è 100 (numero massimo di studenti previsto). Il numero effettivo di dati è acquisito dal file in ingresso 5

55 Struttura dati (2/2) Formato dei file Stesso formato per file di ingresso e uscita. I dati relativi a uno studente sono Output: su una sola riga Input: possono essere su più righe, in quanto, usando fscanf(f, "%s%s%d%f, ), spazi e a- capo sono equivalenti 6

56 Analisi Algoritmo: si segue lo schema Input dei dati (tutti) da file a vettore Ordinamento del vettore Output dei dati da vettore a file Funzioni (scomposizione del programma in sottoprogrammi) Il programma principale (main) non vede i né dettagli di I/O relative ai singoli dati, né l ordinamento Sottoprogrammi: inputstudente, outputstudente, ordinastudenti 7

57 Archivio studenti (1/5) #define NMAX 100 #define MAXRIGA 30 struct studente { char cognome[maxriga], nome[maxriga]; int matricola; float media; };... int main(void) { char nomefile[maxriga]; FILE *fp;... printf( nome file in ingresso: ); scanf( %s, nomefile); fp = fopen(nomefile, r ); fscanf(fp, %d, &n);... } studenti.c 8

58 Archivio studenti (2/5)... struct studente inputstudente(file *f); void ordinastudenti( struct studente el[],int n);... int main(void) {... struct studente elenco[nmax]; int i, n;... for (i=0; i<n; i++) { elenco[i] = inputstudente(fp); } fclose (fp); ordinastudenti(elenco,n);... } 9

59 Archivio studenti (3/5)... void outputstudente(struct studente s, FILE *f);... int main(void) {... printf( nome file in uscita: ); scanf( %s, nomefile); fp = fopen(nomefile, w ); fprintf(f, %d\n, n); for (i=0; i<n; i++) { outputstudente(elenco[i], fp); } fclose (fp); } 10

60 Archivio studenti (4/5) struct studente inputstudente(file *f) { struct studente x; fscanf (f, %s%s%d%f,x.cognome,x.nome, &x.matricola,&x.media); return x; } void outputstudente( struct studente s, FILE *f) { fprintf(f, %s %s %d %f\n, s.cognome, s.nome, s.matricola, s.media); } 11

61 Archivio studenti (5/5) /* ordinamento per media decrescente mediante algoritmo di selection sort */ void ordinastudenti(struct studente el[],int n) { int i, j, max; struct studente tmp; } for (i=0; i<n-1; i++) { /* cerca massimo nell intervallo i..n-1 */ max = i; for (j=i+1; j<n; j++) if (el[j].media > el[max].media) max = j; /* scambia con dato in posizione i */ tmp = el[i]; el[i] = el[max]; el[max] = tmp; } 12

62 Esercizi proposti

63 Esercizio Punti del piano (1/2) Data una struct che rappresenta un punto nel piano cartesiano a due dimensioni: typedef struct point { double x; double y; } Point; Scrivere le seguenti funzioni che operano su oggetti di tipo Point: double distanzadaorigine (Point p); double distanza (Point p1, Point p2); int quadrante (Point p); /* in quale quadrante si trova il punto */ 14

64 Esercizio Punti del piano (2/2) Scrivere un programma principale che, ricevuta in input, da tastiera, una sequenza di punti (di numero non noto a priori, la sequenza termina ripetendo due volte lo stesso punto), calcoli La lunghezza della spezzata definita dalla sequenza di punti La media aritmetica delle distanze dei punti dall origine Il numero di punti presenti in ognuno dei quadranti 15

65 Funzioni double distanzadaorigine (Point p) { return sqrt(p.x*p.x + p.y*p.y); } double distanza (Point p1, Point p2) { return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x) + (p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y)); } int quadrante (Point p) { if (p.x >= 0 && p.y >= 0) return 1; if (p.x < 0 && p.y >= 0) return 2; if (p.x <= 0 && p.y < 0) return 3; if (p.x > 0 && p.y < 0) return 4; } punti.c 16

66 Funzioni double distanzadaorigine (Point p) { return I quadranti sqrt(p.x*p.x sono numerati + p.y*p.y); da 1 a 4. I punti } sugli assi sono arbitrariamente assegnati double dando distanza precedenza (Point al quadrante p1, Point di numero p2) { inferiore return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x) + (p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y)); } int quadrante (Point p) { if (p.x >= 0 && p.y >= 0) return 1; if (p.x < 0 && p.y >= 0) return 2; if (p.x <= 0 && p.y < 0) return 3; if (p.x > 0 && p.y < 0) return 4; } punti.c 17

67 Programma principale: struttura dati (1/2) Non è necessario un vettore di punti. Il problema può essere risolto utilizzando i punti man mano che vengono acquisiti 2 variabili di tipo Point (p, p0) E necessario conoscere il punto appena acquisito e il precedente, per individuare la fine dei dati 18

68 Programma principale: struttura dati (2/2) 2 variabili float (lungh, sommadist) Per lunghezza della spezzata e per somma/media delle distanze dall origine 4 contatori di punti (uno per quadrante) e uno globale Soluzione: vettore di 4 interi (q) e intero (np) 19

69 Programma principale: analisi (1/2) Inizializzazioni Iterazione controllata da confronto tra gli ultimi due dati, nella quale si eseguono Input di un punto Aggiornamento di lungh e sommadist, mediante calcolo delle distanze Dall origine Dal punto precedente 20

70 Programma principale: analisi (2/2) NOTA: Il primo e l ultimo punto vanno gestiti in modo particolare Il primo non ha predecessore L ultimo (indica fine dati) non va conteggiato Output finale dei risultati 21

71 Punti del piano: main (1/2) int main(void) { Point p, p0; double lungh=0.0, sommadist=0.0; int q[4] = {0,0,0,0}, np=0, i; punti.c printf( sequenza di punti\n ); printf( (punto ripetuto = FINE)\n ); ); /* input primi 2 dati */ scanf( %lf%lf, &p0.x, &p0.y); scanf( %lf%lf, &p.x, &p.y); /* gestione primo punto */ sommadist += distanzadaorigine(p0); q[quadrante(p0)-1]++; np++; 22

72 Punti del piano: main (2/2) int main(void) { punti.c... while (p.x!=p0.x p.y!=p0.y) { lungh += distanza(p,p0); sommadist += distanzadaorigine(p); q[quadrante(p)-1]++; np++; p0 = p; scanf( %lf%lf, &p.x, &p.y); } printf( spezzata: %lf\n, lungh); printf( media: %lf\n, sommadist/np); for (i=0; i<4; i++) printf( pt. in q. %d: %lf\n, i+1, q[i]); } 23

73 Esempio di esecuzione sequenza di punti (punto ripetuto = FINE) spezzata: media: pt. in q. 1: 1 pt. in q. 2: 2 pt. in q. 3: 1 pt. in q. 4: 1 24

75 Argomenti trattati Definizione di tipi e variabili struct Gli aggregati eterogenei Definizione di tipi e variabili struct Uso di variabili struct Utilizzo avanzato dei tipi struct struct e funzioni struct e vettori 2

76 Tecniche di programmazione Gestione di dati eterogenei, articolati in campi Stili di definizione di un tipo struct Aggregati come parametri e valori di ritorno di funzioni Archivi di dati eterogenei 3

77 Suggerimenti (1/2) Utilizzare struct, anziché variabili separate, ogniqualvolta si gestiscano più informazioni (eterogenee) che caratterizzano una stessa informazione Vantaggi Maggior chiarezza e rappresentazione gerarchica dei dati E possibile assegnare (o passare a/da una funzione) tutte le parti di un aggregato in un unico dato 4

78 Suggerimenti (2/2) Uniformare lo stile di definizione di struct typedef struct è lo stile più frequente, in quanto più compatto (non richiede di usare ulteriormente la parola chiave struct) struct (meno frequente) viene utilizzato per evidenziare in modo più esplicito che si tratta di un tipo aggregato. 5

79 Materiale aggiuntivo Sul CD-ROM Testi e soluzioni degli esercizi trattati nei lucidi Scheda sintetica Esercizi risolti Esercizi proposti Esercizi proposti da altri libri di testo 6

80 Programmazione in C

81 Aggregati di dati eterogenei: il tipo struct Definizione di tipi e variabili struct Utilizzo avanzato dei tipi struct Esercizi proposti Sommario 2

82 Riferimenti al materiale Testi Kernighan & Ritchie: capitolo 6 Cabodi, Quer, Sonza Reorda: capitolo 9 Dietel & Dietel: capitolo 10 Dispense Scheda: Il tipo struct 3