estrutura de dados e algoritmos

126 Pages·2017·2.03 MB·English

INFORMÁTICA APLICADA: ITI 2300
ESTRUTURA DE DADOS
E ALGORITMOS
Arlete Maria Ferrao
Interação Homem Computador
Prefácio
A Universidade Virtual Africana (AVU) orgulha-se de participar do aumento do acesso à
educação nos países africanos através da produção de materiais de aprendizagem de qualidade.
Também estamos orgulhosos de contribuir com o conhecimento global, pois nossos Recursos
Educacionais Abertos são acessados p rincipalmente de fora do continente africano.
Este módulo foi desenvolvido como parte de um diploma e programa de graduação em
Ciências da Computação Aplicada, em colaboração com 18 instituições parceiras africanas
de 16 países. Um total de 156 módulos foram desenvolvidos ou traduzidos para garantir
disponibilidade em inglês, francês e português. Esses módulos também foram disponibilizados
como recursos de educação aberta (OER) em oer.avu.org.
Em nome da Universidade Virtual Africana e nosso patrono, nossas instituições parceiras, o
Banco Africano de Desenvolvimento, convido você a usar este módulo em sua instituição, para
sua própria educação, compartilhá-lo o mais amplamente possível e participar ativamente da
AVU Comunidades de prática de seu interesse. Estamos empenhados em estar na linha de
frente do desenvolvimento e compartilhamento de recursos educacionais abertos.
A Universidade Virtual Africana (UVA) é uma Organização Pan-Africana Intergovernamental
criada por carta com o mandato de aumentar significativamente o acesso a educação e
treinamento superior de qualidade através do uso inovador de tecnologias de comunicação
de informação. Uma Carta, que estabelece a UVA como Organização Intergovernamental, foi
assinada até agora por dezenove (19) Governos Africanos - Quênia, Senegal, Mauritânia, Mali,
Costa do Marfim, Tanzânia, Moçambique, República Democrática do Congo, Benin, Gana,
República da Guiné, Burkina Faso, Níger, Sudão do Sul, Sudão, Gâmbia, Guiné-Bissau, Etiópia
e Cabo Verde.
As seguintes instituições participaram do Programa de Informática Aplicada: (1) Université
d’Abomey Calavi em Benin; (2) Université de Ougagadougou em Burkina Faso; (3) Université
Lumière de Bujumbura no Burundi; (4) Universidade de Douala nos Camarões; (5) Universidade
de Nouakchott na Mauritânia; (6) Université Gaston Berger no Senegal; (7) Universidade
das Ciências, Técnicas e Tecnologias de Bamako no Mali (8) Instituto de Administração e
Administração Pública do Gana; (9) Universidade de Ciência e Tecnologia Kwame Nkrumah
em Gana; (10) Universidade Kenyatta no Quênia; (11) Universidade Egerton no Quênia; (12)
Universidade de Addis Abeba na Etiópia (13) Universidade do Ruanda; (14) Universidade
de Dar es Salaam na Tanzânia; (15) Universite Abdou Moumouni de Niamey no Níger; (16)
Université Cheikh Anta Diop no Senegal; (17) Universidade Pedagógica em Moçambique; E
(18) A Universidade da Gâmbia na Gâmbia.
Bakary Diallo
O Reitor
Universidade Virtual Africana
22
Créditos de Produção
Autor
Arlete Maria Ferrao
Par revisor(a)
Célio Sengo
UVA - Coordenação Académica
Dr. Marilena Cabral
Coordenador Geral Programa de Informática Aplicada
Prof Tim Mwololo Waema
Coordenador do módulo
Jules Degila
Designers Instrucionais
Elizabeth Mbasu
Benta Ochola
Diana Tuel
Equipa Multimédia
Sidney McGregor Michal Abigael Koyier
Barry Savala Mercy Tabi Ojwang
Edwin Kiprono Josiah Mutsogu
Kelvin Muriithi Kefa Murimi
Victor Oluoch Otieno Gerisson Mulongo
33
Interação Homem Computador
Direitos de Autor
Este documento é publicado sob as condições do Creative Commons
Http://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons
Atribuição http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/
O Modelo do Módulo é copyright da Universidade Virtual Africana, licenciado sob uma licença
Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International. CC-BY, SA
Apoiado por
Projeto Multinacional II da UVA financiado pelo Banco Africano de Desenvolvimento..
44
Tabela de conteúdo
Prefácio 2
Créditos de Produção 3
Direitos de Autor 4
Apoiado por 4
Descrição Geral do Curso 9
Pré-requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Objetivos do Curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Avaliação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Calendarização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Leituras e outros Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Unidade 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Unidade 0. Diagnóstico 15
Objectivos da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Termos-chave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Avaliação da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Avaliação 19
Respostas: 20
Leituras e Outros Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Unidade 1. Resolução de Problemas Algorítmicos 24
Objectivos da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Termos-chave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Actividades de Aprendizagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Actividade 1 .1 - Introdução a resolução de problemas e algoritmos . . . . . . . 25
Introdução 25
Caractererísticas de um algorítmo: 30
Conclusão 32
Actividade 1 .2 - Complexidade de algoritmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
55
Interação Homem Computador
Introdução 32
Avaliação 32
Conclusão 35
Actividade 1 .3 - Notação assintótica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Introdução 35
Avaliação 35
Análise de complexidade 39
Conclusão 41
Avaliação 41
Avaliação da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Resumo da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Respostas: 44
Leituras e outros Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Unidade 2. Recursividade 50
Objetivos da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Termos-chave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Actividades de Aprendizagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Actividade 2 .1 - Conceitos básicos de recursão . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Introdução 51
Propriedades: 52
Implemetação 52
Conclusão: 53
Actividade 2 .2 - Séries de Fibonacci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Introdução 54
Conclusão: 58
Actividade 2 .3 - Torre de Hanói . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Avaliação 58
Conclusão 60
Avaliação da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
66
Resumo da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Avaliação 61
Respostas 62
Leituras e outros Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Unidade 3. Estrutura de Dados Básicas e Tipo de Dados Abstractos 64
Objetivos da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Termos-chave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Actividades de Aprendizagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Actividade 3 .1 –Tipos de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Introdução 65
Tipos de dados básicos também denominados tipos primitivos 66
Tipos de dados estruturados 67
Algoritmo 3.1 68
Matrizes 68
Algoritmo 3.2 69
Conjuntos: 70
Conclusão: 71
Actividade 3 .2 Estruturas de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Introdução 71
Avaliação 71
1.2.1. Listas Lineares 72
1.2.2. Listas Lineares implementadas através de contiguidade física 73
1.2.3. Lista Linear Ligada ou encadeada 75
Listas Lineares em alocação ligada 76
Algoritmo 1.2.2.1 76
Algoritmo 1.2.2.1: InsertInLista 77
Algoritmo 1.2.2.2 InsertFimLista 78
Algoritmo 1.2.2.3, InsertQualPosLista 79
1.2.4. Pilhas 84
1.2.5. Fila 86
77
Interação Homem Computador
1.2.6. Tabela de dispersão 91
1.2.7. Árvores 91
Terminologia 92
Conclusão 95
Actividade 3 .3 –Tipo Abstracto de Dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Introdução 96
Avaliação 96
Conclusão 98
Avaliação da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Avaliação 98
Resumo da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Avaliação 99
Respostas: 100
Leituras e outros Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Unidade 4. Algoritmos de Ordenação e de Pesquisa 102
Objectivos da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Termos-chave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Actividades de Aprendizagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Actividade 1 .1 - Algoritmo de Ordenação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Introdução 103
Conclusão 111
Actividade 1 .2 - Algoritmos de Pesquisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
Introdução 111
Avaliação 111
Conclusão 114
Avaliação 114
Resumo da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Avaliação da Unidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Leituras e outros Recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Avaliação 115
88
Avaliação do Curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Avaliação 116
Respostas: 117
Avaliação 121
Referências do Curso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
99
Interação Homem Computador
Descrição Geral do Curso
Bem-vindo(a) a Estrutura de Dados e Algoritmos
O facto de ter conhecimentos de linguagens de programação não é condição suficiente para
que um profissional se sinta capacitado a desenvolver sistemas é necessário, saber usar os
recursos de programação de forma adequada. O desenvolvimento de um programa, envolve
diversas etapas incluindo a identificação das propriedades dos dados e suas características
funcionais. Para que um programa possa atender eficientemente as funcionalidades para as
quais foi desenhado, é necessário ter conhecimentos das técnicas para organizar de maneira
estruturada os dados a serem manipulados. Sendo assim, para além de uma linguagem de
programação, é necessário conhecer as principais técnicas de estruturação de dados. O curso
em epígrafe introduz aos estudantes à estrutura de dados e algoritmos e a forma como elas
podem ser criadas e utilizadas. Aborda aspectos relacionados com a organização de dados, e
certas estruturas de dados serão discutidas, bem como as operações a elas aplicadas. Serão
igualmente discutidas as noções de algoritmo e sua complexidade. (Falbo, 2012)
Pré-requisitos
• Introdução à Informática Aplicada
• Principios de Programação
Materiais
Os materiais necessários para completar este curso incluem:
1. Adam Drozdek , Data Structures and Algorithms in Java, 2ª edição.
2. Barnett, Granville; Del Tongo, Luca. Data Structures and Algorithms: Annotated
Reference with Examples 1st Edition, 2008.
3. Bjarne Stroustrup, Programming: Principles and Practice Using C++, ISBN
0321992784, Publisher: Addison Wesley, 2014
4. Concise Notes on Data Structures and Algorithms, Edições Ruby. Christopher
Fox. 2012
5. Edelweiss, Nina; Galante, Renata; Estrutura de Dados, Porto Alegre: Bookman,
2009. ISBN 978-85-7780-381-1
6. Harry H Chaudhary, Practical Data Structures Using C .: Beginner s Easy Edition
2014. ISBN 1500136972; Publisher: Createspace, United States, 2014
7. Malik, D.S., Data Structures Using C++, Second Edition, , 2010
8. Nivio Ziviani, Projecto de Algoritmos com Implementação em Java e C++.. 2006.
10