tipi di dati derivati

Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
Tipi di Dato Derivati
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001-02
ü Un tipo di dato derivato è ottenuto a
Tipi di Dato Derivati
partire da tipi di dato predefiniti
attraverso gli operatori *, &, []
definendo enumerazioni
® definendo struct
®
Lezione 3
®
ü I tipi di dato derivati non sono tipi di dati
nuovi, ma semplice composizione di tipi di
dati esistenti
Indicizzazione di un Array
ü Un array è un insieme di oggetti dello stesso tipo
ü Le posizioni degli oggetti in un array si contano da 0
ü Il compilatore non effettua nessun controllo sulla
ü La dimensione dell’array può essere qualsiasi
espressione costante
® non può essere variabile
correttezza dell’indicizzazione
char c[7];
c[7] = `Y’;
// scrive Y nell’ottavo elemento di c
ü Indicizzazione errata implica un accesso ad aree di
memoria non allocate all’array
® Può provocare errori in esecuzione (segmentation
fault)
® Può distruggere i dati del programma
2
3
Array di char
ü L’array è inizializzato dando la lista dei valori
ü E’ possibile inizializzare un array di char
int ia[3] = {0, 1, 2};
ü Se il vettore è inizializzato si può non specificare la
dimensione
int ia[] = {0, 1, 2};
ü E’ possibile inizializzare parzialmente un array
int ia[3] = {1};
// ia[0] = 1, gli altri elementi valgono 0
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Inizializzazione di un Array
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referenziati da un unico identificatore
ü Gli oggetti dell’array sono referenziati tramite
l’identificatore dell’array e la loro posizione nell’insieme
(indicizzazione)
int ia[10]; // ia è un vettore di 10 interi
int i = ia[2]; // copia il terzo elemento di ia in i
ia[7] = i;
// copia i sull'’ottavo elemento di ia
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Array
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1
con una stringa costante
®
Una stringa è un array di char con il simbolo
finale `\0’
const char ca[] = {`C’, `+’, `+’};
const char ca[] = “C++”;
const char ca[5] = “prova”;
// ca lungo 3
// ca lungo 4
// ERRORE
4
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1
Array Multidimensionali
ü Non è possibile inizializzare o assegnare un array ad un
ü Si definisce un array multidimensionale specificando
altro array
int ia[] = {1, 2, 3};
int ia2[] = ia;
// ERRORE
ü Se si vuole copiare un array bisogna copiare un
elemento per volta
for(int i = 0; i<3; i++)
ia2[i] = ia[i];
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Operazioni su Array
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Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
ogni dimensione tra parentesi quadre
char a[3][4];
// matrice di 3 righe e 4 colonne
ü Un array bidimensionale è un array di array
a
a[0]
a[1]
a[2]
6
Inizializzazione di Array
Multidimensionali
array inizializzato separatamente
int ia[3][4] = {{0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11}};
int ia[3][4] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
ü E’ possibile inizializzare parzialmente un
array multidimensionale
int ia[3][4] = {0, 1, 2, 3};
int ia[3][4] = {{0}, {4}, {8}};
ü Per accedere ad un elemento di un array
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® ogni
Accesso a Array Multidimensionali
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ü Un array bidimensionale è un array di array
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multidimensionale bisogna specificare ogni
indice in una parentesi quadra
int i = ia[2][3];
i = ia[2, 3];
// ERRORE
ü cosa fa in realtà l'istruzione errata?
®assegna ia[3] ad i
®ia[3] è un array
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Tipo di un Array
ü Alla definizione di un array il compilatore alloca
ü Il tipo di un array è puntatore al tipo degli
spazio per contenere tutti gli elementi dell’array
e definisce un puntatore inizializzato con
l’indirizzo del primo byte allocato
char ac[5];
nome
ac
tipo
char*
indir.
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Relazione tra Array e Puntatori
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oggetti dell’array
ü Ogni operazione di indicizzazione è
implementata attraverso l’aritmetica dei
puntatori
ia[4] = 3;
m[1][2] = 0;
// implementata come *(ia + 4) = 3
/* implementata come
*(*(m + 1) + 2) = 0 */
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Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
come un puntatore costante
ü E’ sempre possibile assegnare un array
ad un puntatore dello stesso tipo
char buffer[256];
char *p = buffer;
// p indirizza il primo elemento di buffer
ü Non è possibile assegnare un puntatore ad un
array
buffer = p;
ü La definizione di un array implica allocazione di
memoria per tutti gli oggetti dell’array e per il
puntatore che li indirizza
ü La definizione di un puntatore implica
allocazione di memoria per un indirizzo
// ERRORE
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alternativa agli array stile C
#include <vector>
// include definizione classe vector
ü Differenze tra vector e array
® È possibile definire vector di dimensione variabile
® è possibile modificare le dimensioni di un vector
® Non è possibile inizializzare esplicitamente oggetti vector
® È possibile assegnare un vector ad un altro vector
® Esistono operazioni su vector
Definizione di oggetti vector
vector<T> a;
/* Definisce un vettore di tipo T il cui
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ü La classe vector della libreria standard è una valida
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Il Contenitore vector
identificatore è a e la cui dimensione è 0 */
// equivale a T a[5];
// Definisce un vettore di tipo T di 5 elementi
vector<T> a(5);
// equivale a T a[] = {4, 4, 4, 4, 4}
/* Definisce un vettore di tipo T di 5 elementi
inizializzati con 4 */
vector<T> a(5, 4);
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ü L'accesso al vector può essere fatto tramite
ü E' possibile accedere agli elementi del vector in
l'operatore []
Simile all'accesso agli array
#include <vector>
vector<int> vec(10);
for(int i = 1; i <= 10; ++i)
vec[i] = i;
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Accesso a elementi di vector
Accesso a elementi di vector stile
STL
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®
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ü L’identificatore dell’array si comporta
Differenze tra Array e Puntatori
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Tipo di un Array
maniera indipendente dalla rappresentazione
della classe
®
stessa tecnica per accedere ad ogni tipo di classe
contenitore
#include <vector>
vector<int> vec(10);
vector<int>::iterator it = vec.begin();
for(int i = 0; it != vec.end(); ++i, ++it)
*it = i;
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Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
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Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
®
operazioni ammissibili =, *, ++, -ogni contenitore ha la propria implementazione di iteratore,
definita all'interno della classe
ü Ogni contenitore fornisce metodi per recuperare indirizzi
di suoi elementi tramite iteratori
®
è possibile accedere e scorrere gli elementi di tutti i contenitori
alla stessa maniera
vector<T>::begin(); // primo elemento di vector
vector<T>::end();
// elemento successivo all’ultimo
ü per utilizzare i metodi della classe vector si usa l'operatore di
selezione
vector<int> v;
v.metodo();
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19
Algoritmi su vector
ü un oggetto vector può essere allungato dinamicamente
ü La libreria standard fornisce una serie di algoritmi
senza allocare esplicitamente la memoria
#include <vector>
#include <iostream>
vector< string> testo;
string parola;
while(cin >> parola)
testo.push_back(parola);
cout << "Le parole lette sono:" << endl;
for(vector< string>::iterator it = testo.begin(); it != testo.end(); ++it)
cout << *it << ' ';
cout << endl;
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Ridimensionamento dinamico di
vector
®
generici per operare su qualsiasi tipo di contenitore
® algoritmi di ricerca ed ordinamento
w find(), find_if(), search(), binary_search(), count(), count_if()
w sort(), merge(), partition(), reverse(), rotate(),
random_shuffle()
®
algoritmi di creazione e cancellazione
w generate(), fill(), transform(), copy(), for_each(),
w remove(), unique()
®
algoritmi relazionali e numerici
w equal(), min(), max()
w partial_sum(), inner_product(), accumulate(),
adjacent_differences()
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main() {
int ia[10] = {51, 23, 7, 88, 41, 98, 12, 103, 37, 6}, x;
vector<int> vec(ia, ia+10);
sort(vec.begin(), vec.end());
reverse(vec.begin(), vec.end());
cin >> x;
vector<int>::iterator trovato;
trovato = find(vec.begin(), vec.end(), x);
if(trovato != vec.end())
cout << "valore trovato" << endl;
else
cout << "valore non presente" << endl;
}
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Stringhe
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Esempio uso vector
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
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®
empty()
// restituisce vero se il vettore è vuoto
size()
// restituisce # di elementi nel vettore
capacity()
// restituisce la grandezza del vettore
resize(N)
// la nuova dimensione del vettore è N
push_back(x) // aggiunge x alla fine del vettore
pop_back() // elimina l’ultimo elemento del vettore
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puntatore
ü Una stringa (stile C) è un array di caratteri
indirizzato attraverso un puntatore
®
Il tipo di una stringa è char*
char *s = “ciao mondo\n”;
ü Una stringa è rappresentata in memoria da
una sequenza di caratteri seguiti dal segnale di
fine stringa (`\0’)
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ü L'iteratore è una classe che implementa l'astrazione del
Alcuni metodi della classe vector
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Iteratori
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Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
Operazioni sulle Stringhe
#include <iostream>
char *st = “ciao mondo\n”;
int main() {
int lung = 0;
char *p = st;
while( *p != `\0’ ) {
lung = lung + 1;
p = p+1;
}
cout << “lunghezza di “ << st << “ = “ << lung;
return 0;
}
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ü Calcolare la lunghezza della stringa “ciao mondo\n”
ü La libreria standard del C fornisce funzioni per
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Esempio Stringhe
effettuare alcune operazioni su stringhe
#include <cstring>
int strlen(const char* s);
// calcola lunghezza di s
int strcmp(const char* s, const char* t);
// controlla se s e t sono uguali
int strcpy(const char* s, const char* t);
// copia t su s
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Esempio uso di string
ü La libreria standard fornisce una nuova
ü Calcolare la lunghezza della stringa “ciao mondo\n”
implementazione delle stringhe come classe
ü Principali differenze
®
®
®
®
®
®
®
®
Inizializzare una stringa con un'altra stringa
Copia di stringhe
Accesso ai singoli elementi della stringa
Operazioni di confronto tra stringhe
Operazioni di concatenazione e calcolo lunghezza
Operazioni di manipolazione stringhe
Controllo stringa vuota
Conversione a stringa C-style
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Il Tipo string
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#include <iostream>
#include <string>
string st = “ciao mondo\n”;
int main() {
int lung = st.size();
cout << “lunghezza di “ << st << “ = “ << lung;
return 0;
}
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Enumerazioni
ü Un’enumerazione è un insieme di costanti simboliche
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Alcuni metodi della classe string
bool empty()
// restituisce vero se la stringa è vuota
int size()
// restituisce # di caratteri nella stringa
string operator+(const string&)
string operator+=(const string&)
// concatena due stringhe
const char* c_str()
// converte la stringa in stile C
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intere
®
Insieme di attributi da associare ad un oggetto
enum stato { caldo, freddo };
// caldo = 0, freddo = 1;
ü Gli enumeratori non sono singolarmente indirizzabili
® non si può applicare l’operatore (&) ad un enumeratore
ü Definizione di un’enumerazione
enum colore { giallo, rosso, verde = 1, bianco };
// giallo = 0, rosso = 1, verde = 1, bianco = 2
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Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
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Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
Tipo bool
ü Non è possibile assegnare valori interi ad una variabile
di tipo enumerazione
ü E' possibile assegnare una variabile di tipo
enumerazione ad una variabile int
vernice = giallo;
// giallo contiene il valore 0
vernice = 0;
// ERRORE
int i = vernice;
// i = 0
ü Una variabile di tipo bool può assumere
come valori solo i valori true e false
bool trovato = false;
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Struct
Classi
struct record {
string nome, cognome, indirizzo;
int eta;
};
record dipendente;
dipendente.nome = “mario”;
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ü Uno struct è un insieme di oggetti, non
necessariamente dello stesso tipo, memorizzati
sequenzialmente ed identificati da un unico nome
ü Gli elementi di uno struct sono referenziati attraverso
l’identificatore dello struct ed il loro specifico
identificatore attraverso gli operatori di selezione (.) e
(->)
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ü La classe è una generalizzazione dello struct
®
Insieme di oggetti e funzioni (metodi) che operano su questi
oggetti
ü Ogni elemento di una classe ha un livello di visibilità
®
Una funzione può accedere soltanto agli elementi di visibilità
public di oggetti della classe
ü Per ogni classe si definisce un’interfaccia pubblica che
consente di interagire con oggetti di quella classe
®
l’interfaccia pubblica è un insieme di metodi che hanno visibilità
public
ü La classe implementa il concetto di Abstract Data Type
®
string e vector<T> sono classi
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ü L’operatore typedef consente di assegnare un
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class String {
public:
String();
// String str;
String(const char *);
// String str("ciao");
String(const String&);
// String str1 = str;
~String();
String& operator=(const String&);
bool operator==(const String&);
char& operator[](int);
int size();
char* c_str();
private:
int dim;
char *arr;
};
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Typedef
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Esempio di classe String
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un’enumerazione
colore vernice = giallo;
//vernice può assumere solo i valori
giallo, rosso, verde e bianco
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ü E’ possibile definire una variabile del tipo definito da
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Enumerazioni
identificatore ad un tipo di dato derivato
®
Il typedef non crea un nuovo tipo di dato
typedef char* stringa;
ü Il tipo definito dal typedef può essere utilizzato come
specificatore di tipo in una definizione o dichiarazione
stringa c = “ciao”;
ü Il typedef è usato per diminuire la complessità
notazionale delle definizioni
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Lezione 3
Tipi di Dato Derivati
ü Una variabile è dichiarata volatile se il suo valore
può cambiare al di fuori del controllo del
programma
®
Variabili che leggono il time dal sistema
ü Il compilatore deve evitare di applicare tecniche
di ottimizzazione del codice a queste variabili
volatile int time;
volatile char* buffer;
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Variabili Volatili
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