Základy programování (IZP)

Transkript

1 Základy programování (IZP) Osmé počítačové cvičení Brno University of Technology, Faculty of Information Technology Božetěchova 1/2, Brno - Královo Pole Petr Veigend, iveigend@fit.vutbr.cz , 10. týden

2 Důležité informace Můj profil: Kancelář: A221 Konzultační hodiny: po domluvě em Karta Výuka odkaz na osobní stránky Komunikace: prosím používejte předmět: IZP - <předmět u> 2

3 První projekt výsledky Konzultace: Čtvrtek, odkaz pro zapsání viz mail 3

4 Náplň cvičení Práce s vektory a maticemi Matematické operace Struktura matice, násobení matic Vyhledávání a řazení Selection sort 4

5 MATEMATICKÉ OPERACE 5

6 Násobení vektoru konstantou 6

7 Součet dvou vektorů 7

8 Tisk vektoru 8

9 Vyhledávání a řazení SELECTION SORT (1D POLE) 9

10 Úvod V rámci této části cvičení budeme implementovat algoritmus Selection Sort Než se do něj pustíme, implementujeme pomocné funkce pro Vyhledání minima v části neseřazeného pole Záměnu dvou prvků (bude se vám hodit v průběhu studia) Začneme ale s implementací jednoduché kostry, která umožní řadit pole libovolné velikosti. 10

11 Dynamická paměť Program bude přijímat počet prvků v poli jako první argument Je nutné provést kontrolu, zda argument existuje, jinak konec Poté je nutné alokovat paměť pro správné množství prvků (dle prvního argumentu) Funkce malloc, např. 5 prvků int *array = malloc(5*sizeof(int)); Je nutné opět kontrolovat, zda se alokace podařila (array nesmí být po alokaci NULL) Paměť je potřeba uvolnit (příkaz free). Zbytek kódu bude mezi malloc a free. 11

12 Dynamická paměť Pole je před použitím nutné naplnit hodnotami Pro zjednodušení: generátor náhodných čísel Hlavičkové soubory stdlib.h a time.h Budeme chtít generovat čísla v rozsahu Příklad použití generátoru #include<stdlib.h> #include<time.h> srand(time(null)); // inicializace, pouze 1x int cislo = rand() % 20; // rozsah 1-19 Do každého prvku prázdného pole uložte náhodné číslo 12

13 Vyhledávání minima v části neseřazeného pole Následující funkce bude implementovat vyhledání minima v části neseřazeného pole Hlavička int searchmin(int arrray[], int l, int r); Funkce vrací index minima l je index, od kterého vyhledáváme r je index, po který vyhledáváme 13

14 Záměna dvou prvků Funkce pro výměnu dvou prvků v poli mezi sebou (swap) Hlavička void exchange (int *i, int *j); 14

15 Algoritmus Selection Sort 1) Pole je rozděleno na seřazenou část a neseřazenou část 2) V neseřazené části se nalezne minimum a vymění se s prvkem bezprostředně následujícím za seřazenou částí a tento prvek se do ní zahrne 3) Na začátku má seřazená část délku nula, na konci má délku pole 15

16 Algoritmus Selection sort příklad Neseřazená část Seřazená část Nejmenší prvek

17 Algoritmus Selection Sort Hlavička void selectionsort (int array[], int size); array je pole, které chceme seřadit size je počet prvků pole Budeme používat implementované funkce: searchmin pro vyhledání indexu minima xchg pro výměnu dvou prvků 17

18 MATICE (2D POLE) 18

19 2D pole 2D pole si můžeme obecně představit jako matici [řádek,sloupec] [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] [2,1] [2,2] [2,3] [3,0] [3,1] [3,2] [3,3] Pro jednoduchost nejsou uvedeny hodnoty, pouze indexy 19

20 Práce s 2D poli S dvourozměrným polem budeme pracovat podobně jako s jednorozměrným převedeme 2D na 1D: [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] [2,1] [2,2] [2,3] [3,0] [3,1] [3,2] [3,3] [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] 20

21 Práce s 2D poli Datový typ (pro položky typu double) [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] Datový typ typedef struct { int rows; // počet řádků int cols; // počet sloupců double* data; // položky }array2d_t; 21

22 Práce s 2D poli Jak byste přistoupili k prvku, který leží na druhém řádku ve třetím sloupci? [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] [2,1] [2,2] [2,3] [3,0] [3,1] [3,2] [3,3] [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] 22

23 Práce s 2D poli Jak byste přistoupili k prvku, který leží na druhém řádku ve třetím sloupci? [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] [2,1] [2,2] [2,3] [3,0] [3,1] [3,2] [3,3] [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [1,0] [1,1] [1,2] [1,3] [2,0] index_řádku * počet_sloupců + index_sloupce 1 * = 6 23

24 Příklad: Alokace (2D) pole Pro alokaci se používá rodina funkcí (m/c/re)alloc Hlavičkový soubor stdlib.h Hlavička funkce double *alloc2d(int rows, int cols, array2d_t *arr); Příklad alokace pole 5 čísel typu double double *numbers = malloc(5*sizeof(double)); Pokud se alokace nepodaří NULL (KONTROLOVAT) 24

25 Příklad: Dealokace (2D) pole Pro dealokaci se používá funkce free Ověření, zda program uvolňuje všechnu alokovanou paměť: valgrind Hlavička funkce void free2d(array2d_t *arr); 25

26 Příklad: přístup k prvku a jeho modifikace Hlavička funkce double *getitem(array2d_t *arr, int row, int col); Přístup k prvku index_řádku * počet_sloupců + index_sloupce 26

27 OPERACE S MATICEMI 27

28 Násobení matice konstantou Napište funkci, která vynásobí matici konstantou Hlavička void mult2dconst(array2d_t *dst, int k); k je konstanta, kterou násobíme 28

29 Sčítání dvou matic Matice dst a src musí mít stejné rozměry a platí dst = dst + src Hlavička void add2d (array2d_t *dst, array2d_t *src); 29

30 Násobení matic Mějme 2 matice A a B A = (N, K) B = (K, M) Výsledná matice C C = A * B (N, M) 1. řádek x 1. sloupec 1. řádek x 2. sloupec 2. řádek x 1. sloupec 2. řádek x 2. sloupec * 3 4 = Hlavička void mul2d (array2d_t *c, array2d_t *a, array2d_t *b); 30

31 Výpis prvků pod hlavní diagonálou Jeden z častých příkladů na zkoušce Budeme vypisovat prvky na modře označených indexech 31

32 Výpis prvků pod hlavní diagonálou void underdiagonal2d (array2d_t *c, array2d_t *a, array2d_t *b); 32

33 Děkuji vám za pozornost