4. Vetores e Strings

4. Vetores e Strings

Na Seção 2.5 já demos uma primeira olhada em vetores. Neste capítulo vamos aprofundar em vetores e, principalmente, em como C representa strings — que, como você vai ver, não são um tipo à parte em C, e sim um caso particular de vetor.

Ainda sem ponteiros

Dá pra explicar bastante coisa sobre vetores e strings em C sem falar de ponteiros — e é isso que vamos fazer aqui, focando nas semelhanças e diferenças com o vetor/cadeia do VisuAlg e a list/str do Python. Só que algumas coisas em C (por que passar um vetor para uma função já altera o original? por que == não compara o conteúdo de duas strings?) só fazem sentido de verdade quando você entende ponteiros. Por enquanto vamos tratar esses comportamentos como fatos observáveis — "é assim que funciona" — e explicar o "porquê" no capítulo de ponteiros, quando vamos voltar a estes mesmos tópicos.

4.1. Vetores: inicializando e percorrendo

Como já vimos, um vetor em C tem tamanho fixo, definido na hora da declaração — nesse ponto ele é igual ao vetor do VisuAlg, e diferente da list do Python, que cresce e encolhe livremente.

Uma diferença que ainda não tínhamos visto: em C (e em Python) você pode declarar um vetor já inicializando todos os seus valores de uma vez, com uma lista entre chaves. O VisuAlg não tem essa opção — lá, você sempre inicializa posição por posição.

int v[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

v = [10, 20, 30, 40, 50]

var
    v: vetor[0..4] de inteiro
inicio
    v[0] <- 10
    v[1] <- 20
    v[2] <- 30
    v[3] <- 40
    v[4] <- 50

Se você inicializa um vetor em C com menos valores do que o tamanho declarado, o C completa o resto com zero — é a única forma de "zerar" um vetor inteiro de forma compacta, sem um laço:

int contadores[100] = {0};   // as 100 posições começam em 0

Percorrer um vetor com um laço é basicamente igual nas três linguagens — só muda a sintaxe do for/para, que já vimos no capítulo anterior:

int soma = 0;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    soma += v[i];
}

soma = 0
for i in range(5):
    soma += v[i]
# ou, mais "pythonico": soma = sum(v)

soma <- 0
para i de 0 ate 4 faca
    soma <- soma + v[i]
fimpara

Repare no comentário na versão Python: para tarefas comuns como somar todos os elementos, Python tem funções prontas (sum, max, min, sorted, ...) que operam sobre a lista inteira de uma vez. Nem C nem VisuAlg têm esse tipo de função embutida para vetores — você sempre escreve o laço manualmente.

Operação	C	VisuAlg	Python
tamanho fixo, definido na declaração	sim	sim	não (list cresce/encolhe)
inicializar com valores literais	{10, 20, 30}	não existe — só posição por posição	[10, 20, 30]
adicionar elemento no fim	não existe	não existe	v.append(x)
somar/máx/mín "prontos"	não existe (laço manual)	não existe (laço manual)	sum(v), max(v), min(v)
índice do primeiro elemento	0	0 (ou o que você declarar, ex. 1..N)	0

Exercício de mapeamento 4.1

Em VisuAlg:

var
    notas: vetor[0..4] de real
    i: inteiro
    maior: real
inicio
    maior <- notas[0]
    para i de 1 ate 4 faca
        se (notas[i] > maior) entao
            maior <- notas[i]
        fimse
    fimpara
    escreval("Maior nota: ", maior)

Escreva o equivalente em C, considerando que o vetor notas já vem preenchido com 5 valores (por exemplo, inicializado como {7.5, 9.0, 6.0, 8.5, 10.0}).

4.2. Passando vetores para funções

Aqui vai um comportamento importante para observar, mesmo sem entender ainda o mecanismo por trás: em C, quando você passa um vetor como parâmetro para uma função e a função modifica os elementos do vetor, essa modificação é vista de volta na função que chamou — diferente do que acontece com um int ou um double passados normalmente.

void dobra(int v[], int tamanho) {
    for (int i = 0; i < tamanho; i++) {
        v[i] = v[i] * 2;
    }
}

int main() {
    int numeros[3] = {1, 2, 3};
    dobra(numeros, 3);
    printf("%d %d %d\n", numeros[0], numeros[1], numeros[2]);  // 2 4 6
    return 0;
}

Se isso te lembrou o comportamento de listas em Python, você não está enganado:

def dobra(v):
    for i in range(len(v)):
        v[i] = v[i] * 2

numeros = [1, 2, 3]
dobra(numeros)
print(numeros)  # [2, 4, 6]

Em Python, uma função que recebe uma list e modifica seus elementos também altera a lista original — porque listas são um tipo mutável, e o que é passado para a função é uma referência à mesma lista, não uma cópia. Em C, algo parecido acontece com vetores (o motivo exato — que envolve ponteiros — fica para mais adiante).

Já em VisuAlg, o comportamento depende de como você declara o parâmetro: por padrão, um parâmetro é passado por valor (a função recebe uma cópia, e mudanças não voltam para quem chamou); para que a função possa alterar o vetor original, é preciso declarar o parâmetro com a palavra var:

procedimento dobra(var v: vetor[0..2] de inteiro)
var
    i: inteiro
inicio
    para i de 0 ate 2 faca
        v[i] <- v[i] * 2
    fimpara
fimprocedimento

Ou seja: em C esse comportamento de "referência" vem de graça para vetores, sem precisar escrever nada de especial; em VisuAlg você precisa pedir isso explicitamente com var. Guarde essa observação — ela vai fazer todo o sentido quando falarmos de ponteiros.

4.3. Strings em C: vetores de char

Aqui está a maior diferença entre C e as duas linguagens que você já conhece: C não tem um tipo string. O que existe é uma convenção: uma string é um vetor de char que termina com um caractere especial, '\0' (chamado de caractere nulo), marcando onde o texto acaba.

char nome[20] = "Sergio";

Essa linha cria um vetor de 20 posições e preenche as 7 primeiras com 'S', 'e', 'r', 'g', 'i', 'o', '\0' — o \0 é adicionado automaticamente pelo compilador porque usamos uma string literal ("Sergio") para inicializar. As outras 13 posições ficam com lixo de memória, sem valor definido, mas não importa: qualquer função que trabalha com essa string vai parar de ler assim que encontrar o '\0', então o "lixo" depois dele nunca é usado.

Repare que o tamanho do vetor (aqui, 20) precisa ser maior do que o texto que você pretende guardar — sobrando pelo menos 1 posição para o \0. Isso não tem paralelo direto em Python ou VisuAlg, onde uma string simplesmente cresce e encolhe conforme o conteúdo, sem você se preocupar em reservar espaço.

	C (char[])	VisuAlg (cadeia)	Python (str)
é um tipo de verdade, ou é "só um vetor"?	é um vetor de char (convenção)	tipo próprio	tipo próprio
precisa reservar tamanho manualmente	sim	não	não
marcador de fim de string visível	'\0'	não existe (a linguagem cuida disso)	não existe (a linguagem cuida disso)
pode ser modificada depois de criada	sim (é um vetor comum)	sim	não — str é imutável em Python

Ler uma string do teclado usa scanf com o especificador %s — e, diferente de outras variáveis, você não usa & antes do nome do vetor (mais um comportamento para anotar e entender de verdade só no capítulo de ponteiros):

char nome[20];
scanf("%s", nome);
printf("Ola, %s!\n", nome);

nome = input("Nome: ")
print("Ola,", nome + "!")

var
    nome: cadeia
inicio
    leia(nome)
    escreval("Ola, ", nome, "!")
fimalgoritmo

scanf(\"%s\", ...) é perigoso

O scanf("%s", nome) não sabe que nome só tem 20 posições — se o usuário digitar um texto maior que isso, o scanf vai escrever além do fim do vetor, exatamente o tipo de comportamento sem checagem de limites que vimos na Seção 2.5. Existem formas mais seguras de ler uma linha em C (como fgets), mas isso fica para mais adiante.

4.4. Funções de string (<string.h>)

Como uma string em C é só um vetor de char, os operadores comuns não fazem o que você esperaria vindo de Python ou VisuAlg. Em particular:

O maior gotcha para quem vem de Python/VisuAlg

Em C, você não pode usar == para comparar o conteúdo de duas strings, e não pode usar = para copiar uma string em outra. Isso compila, mas não faz o que parece fazer — == compara onde os vetores estão na memória, não o que tem dentro deles. Para comparar ou copiar o conteúdo de verdade, C oferece funções prontas na biblioteca <string.h>.

#include <string.h>

char a[20] = "casa";
char b[20] = "casa";

if (a == b) {          // ERRADO: quase sempre dá falso, mesmo com o mesmo texto!
    printf("iguais\n");
}

if (strcmp(a, b) == 0) {  // CERTO: strcmp devolve 0 quando as strings são iguais
    printf("iguais\n");
}

Em Python, a == b já compara o conteúdo das duas strings — é exatamente o que parece que deveria fazer. Em VisuAlg, a = b faz a mesma coisa. É só em C que você precisa de uma função à parte para isso.

O que você quer fazer	C	VisuAlg	Python
tamanho da string	strlen(s)	compr(s)	len(s)
copiar o conteúdo	strcpy(destino, origem)	destino <- origem	destino = origem
concatenar (juntar)	strcat(destino, origem)	destino <- destino + origem	destino += origem
comparar conteúdo	strcmp(a, b) == 0	a = b	a == b
pedaço da string (substring)	(precisa laço manual, ou funções de <string.h> mais avançadas)	copia(s, inicio, tamanho)	s[inicio:fim]

char nome[30] = "Sergio";
char sobrenome[20] = " Costa";

strcat(nome, sobrenome);          // nome agora contém "Sergio Costa"
printf("%s tem %lu letras\n", nome, strlen(nome));

nome = "Sergio"
sobrenome = " Costa"
nome += sobrenome                  # nome agora contém "Sergio Costa"
print(nome, "tem", len(nome), "letras")

var
    nome: cadeia
    sobrenome: cadeia
inicio
    nome <- "Sergio"
    sobrenome <- " Costa"
    nome <- nome + sobrenome
    escreval(nome, " tem ", compr(nome), " letras")
fimalgoritmo

Note que strcat(nome, sobrenome) exige que o vetor nome já tenha espaço sobrando para caber o resultado da concatenação — se nome tivesse sido declarado com tamanho exato para "Sergio" (7 posições, contando o \0), o strcat escreveria além do fim do vetor. Mais um lugar onde C confia inteiramente em você para reservar espaço suficiente.

Exercício de mapeamento 4.2

Em Python:

usuario = input("Digite seu usuario: ")
senha = input("Digite sua senha: ")

if usuario == "admin" and senha == "1234":
    print("Acesso permitido")
else:
    print("Acesso negado")

Escreva o equivalente em C. Lembre-se: (1) strings em C precisam de um vetor de char com tamanho reservado, e (2) comparar strings exige strcmp, não ==. Se quiser, primeiro escreva a versão em VisuAlg como passo intermediário.

Dica, não gabarito

strcmp(usuario, "admin") == 0 é a forma de checar se usuario é igual a "admin". Para combinar as duas condições, você vai precisar do operador lógico "e" de C — reveja a Seção 2.1 se não lembrar qual é.

4.5. Vetores de strings

Assim como você pode ter um vetor de int ou de double, também é possível ter um vetor onde cada posição é uma string — útil, por exemplo, para guardar uma lista de nomes. Em C isso é declarado como uma matriz de char (um vetor de vetores de char): a primeira dimensão é "quantas strings", a segunda é "tamanho máximo de cada string".

char nomes[3][20] = {"Ana", "Bruno", "Carla"};

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%s\n", nomes[i]);
}

nomes = ["Ana", "Bruno", "Carla"]

for nome in nomes:
    print(nome)

var
    nomes: vetor[0..2] de cadeia
    i: inteiro
inicio
    nomes[0] <- "Ana"
    nomes[1] <- "Bruno"
    nomes[2] <- "Carla"
    para i de 0 ate 2 faca
        escreval(nomes[i])
    fimpara
fimalgoritmo

Repare como, de novo, o Python é o único dos três que consegue inicializar a lista inteira com uma linha só (["Ana", "Bruno", "Carla"]) e nem precisa se preocupar com quantas letras cada nome tem — o VisuAlg pelo menos deixa você inicializar cada posição em uma linha; o C exige que você reserve, por adiantado, um tamanho máximo (20, no exemplo) para o maior nome que algum dia vai caber ali.

Exercício de mapeamento 4.3

Em VisuAlg:

var
    cores: vetor[0..3] de cadeia
    i: inteiro
inicio
    cores[0] <- "vermelho"
    cores[1] <- "verde"
    cores[2] <- "azul"
    cores[3] <- "amarelo"
    para i de 0 ate 3 faca
        se (compr(cores[i]) > 5) entao
            escreval(cores[i])
        fimse
    fimpara

Esse trecho imprime as cores cujo nome tem mais de 5 letras. Escreva a versão em C (dica: qual das funções da tabela da Seção 4.4 substitui compr?).

4.6. Lista de exercícios

Vetores

1. Faça um programa que leia N valores (N informado pelo usuário, até um máximo de 100), guarde-os em um vetor, e imprima: (a) o maior valor; (b) a média dos valores; (c) os valores em ordem crescente; (d) o subconjunto de valores primos contidos no vetor.
2. Faça um programa que preencha um vetor de inteiros com 10 posições e imprima: o maior elemento, o menor elemento, a soma de todos os elementos, e a média aritmética entre eles.
3. Faça um programa que, dadas duas matrizes A e B de dimensão 5×5 (int a[5][5]; declara uma matriz 5×5 de inteiros; acessa-se com a[i][j]), calcule e imprima: (a) a soma das duas matrizes; (b) a soma dos elementos da diagonal principal de cada matriz; (c) o produto das duas matrizes.
4. Em um tabuleiro de xadrez 8×8, cada posição guarda um código: 0 = ausência de peça, 1 = peão, 2 = cavalo, 3 = torre, 4 = bispo, 5 = rei, 6 = rainha. Leia um tabuleiro 8×8 (64 valores) para uma matriz int tabuleiro[8][8] e calcule: (a) a soma entre a quantidade de peões e de bispos; (b) a quantidade de posições sem peça alguma.

5. A tabela abaixo dá a distância, em km, entre 5 cidades:

   	Cidade 1	Cidade 2	Cidade 3	Cidade 4	Cidade 5
   Cidade 1	0	12	10	5	15
   Cidade 2	12	0	10	28	20
   Cidade 3	10	10	0	18	25
   Cidade 4	5	28	18	0	22
   Cidade 5	15	20	25	22	0

   Guarde essa tabela em uma matriz int dist[5][5] já inicializada no código (uma matriz literal, como vimos na Seção 4.1) e escreva um programa que: (a) leia pares de códigos de cidade (1 a 5) e informe a distância entre elas, repetindo até que o usuário digite 0 e 0; (b) dado um percurso informado como uma sequência de códigos de cidade (por exemplo, 1 2 3 2 5 1 4), imprima a distância total percorrida, somando a distância entre cada cidade e a próxima da sequência. 6. Um cinema com capacidade para 20 lugares está sempre lotado. Em uma sessão, cada um dos 20 espectadores respondeu um questionário com sua idade e sua opinião sobre o filme (uma string: "otimo", "bom", "regular", "ruim" ou "pessimo"). Leia esses 20 pares (idade, opinião) e calcule: (a) a quantidade de respostas "otimo"; (b) a diferença percentual entre respostas "bom" e "regular"; (c) a média de idade das pessoas que responderam "ruim"; (d) a maior idade entre quem respondeu "pessimo". Use strcmp para comparar as opiniões — lembre-se de que == não funciona para strings, como vimos na Seção 4.4. 7. Considere o programa abaixo, que lê as notas de uma turma e calcula estatísticas:

   #include <stdio.h>
   
   int main(void) {
       int qtAlunos;
       printf("Quantidade de alunos: ");
       scanf("%d", &qtAlunos);
   
       float notas[100];
       for (int i = 0; i < qtAlunos; i++) {
           printf("Nota (%d): ", i);
           scanf("%f", &notas[i]);
       }
   
       float soma = 0;
       for (int i = 0; i < qtAlunos; i++) {
           soma = soma + notas[i];
       }
       float media = soma / qtAlunos;
   
       float maior = notas[0];
       for (int i = 1; i < qtAlunos; i++) {
           if (notas[i] > maior) maior = notas[i];
       }
   
       float menor = notas[0];
       for (int i = 1; i < qtAlunos; i++) {
           if (notas[i] < menor) menor = notas[i];
       }
   
       float limiar;
       printf("Nota limiar: ");
       scanf("%f", &limiar);
       int conta = 0;
       for (int i = 0; i < qtAlunos; i++) {
           if (notas[i] > limiar) conta++;
       }
   
       printf("Media: %f\n", media);
       printf("Maior nota: %f\n", maior);
       printf("Menor nota: %f\n", menor);
       printf("Foram %d maiores que %f\n", conta, limiar);
       return 0;
   }
   

   Reescreva esse programa criando as seguintes funções (lembre-se da Seção 4.2: um vetor passado como parâmetro já permite que a função o acesse/altere):

   • int le_notas(float notas[], int max) — lê as notas do usuário e devolve quantas foram lidas.
   • float media_notas(float notas[], int n) — devolve a média.
   • float maior_nota(float notas[], int n) — devolve o maior valor.
   • float menor_nota(float notas[], int n) — devolve o menor valor.
   • int conta_acima(float notas[], int n, float limiar) — devolve quantos valores estão acima do limiar.

Strings

1. Faça um programa que leia uma palavra (sem espaços) e conte quantas vogais ela tem.
2. Faça um programa que leia uma palavra (sem espaços) e diga se ela é um palíndromo — isto é, se lida de trás para frente é igual à original (ex.: "arara", "osso").
3. Faça um programa que leia uma palavra e a imprima invertida (ex.: entrada "programa", saída "amargorp").
4. Faça um programa que leia um vetor de 5 palavras (char nomes[5][20], como na Seção 4.5) e as imprima em ordem alfabética. (Dica: strcmp(a, b) devolve um valor negativo se a vem antes de b em ordem alfabética, positivo se vem depois, e 0 se são iguais — dá para usar isso no lugar de </> dentro de um algoritmo de ordenação como o que você já deve conhecer de Python/VisuAlg.)