Triedenie

2nd Oct 2023

Naučíte sa:

  • Navrhnúť a využiť algoritmus triedenia.
  • Pracovať s poľom štruktúr.
  • Vytvoriť vlastnú funkciu na porovnanie.

Zopakujete si:

  • Triedenie s pomocou funkcie qsort.
  • Typovú konverziu pre smerníky pomocou zátvoriek (struct novy_typ *)
  • Prístup k členom štruktúry pomocou smerníka pomocou ->.

Úvod

Naša kariéra v stravovacom biznise sa sľubne vyvíja a šéf našej startupovej pizzérie "U hladného hipstera" bol nadšený Vašou databázovou aplikáciou. Keďže usilovnosť bude odmenená, boli sme odmenení ďalším pracovným zadaním.

Pri určovaní marketingovej stratégie je veľmi dôležité zistiť,. ktorá pizza je najlacnejšia. Dalo by sa to síce zistiť jednoduchým prečítaním jedálneho lístka, ale vieme to robiť aj inak - strojovým spracovaním. Nová verzia jedálneho lístka by mala byť zoradená podľa ceny tak, aby najlacnejšia pizza bola na prvom mieste. V prípade, že je cena rovnaká, zoraďte položky podľa abecedy. Špeciálne znaky s diakritikou nemusíte brať do úvahy.

Jedálny lístok je vo formáte:

Názov 1
Cena 1
Názov 2
Cena 2
atd.

Názov je ľubovoľný neprázdny reťazec neprázdnych znakov. Názov nie je dlhší ako 100 znakov. Cena je číslo s desatinnou čiarkou zadané na dva miesta. Žiadna cena v jedálnom lístku nemôže byť nulová. Jedálny lístok je ukončený neplatnou položkou (nesprávne zadaný názov alebo cena) alebo koncom vstupu. Inak povedané, budeme načítavať až pokiaľ sa dá.

Práca s programom môže vyzerať napríklad takto:

Vstup:

Salamovo Fazulova pizza
7.96
Sunkova pizza
5.77
Bryndzova pizza
8.67
Zelerova pizza
8.86
Slaninovo Sunkova pizza
7.55
Slaninova pizza
5.16

Na výstupe by sa mal objaviť načítaný jedálny lístok, ale v poradí podľa ceny. Najprv sa zobrazí najlacnejšia položka, potom druhá najlacnejšia a na koniec najdrahšia. V prípade, že má viac položiek rovnakú cenu tak ich zoraďte podľa abecedy.

Výstup:

Slaninova pizza
5.160000
Sunkova pizza
5.770000
Slaninovo Sunkova pizza
7.550000
Salamovo Fazulova pizza
7.960000
Bryndzova pizza
8.670000
Zelerova pizza
8.860000

Ako na to

Porozmýšľajte, ako by ste program urobili Vy a skúste to samostatne. Začnite s čo najjednoduchším funkčným programom ktorý viete urobiť. Postupne pridávajte ďalšie vlastnosti tak, aby ste sa čo najviac priblížili k splneniu zadania. Ťažké časti si nechajte na koniec.

Ak potrebujete inšpiráciu, pokračujte v čítaní návodu.

Budete potrebovať

Na začiatok je dobré sa zamyslieť nad potrebnými "stavebnými blokmi". Určite sa zíde:

  • Funkcia na načítanie jednej položky jedálneho lístka: zíde sa predošlé cvičenie.
  • Definíciu štruktúry s jednou položkou jedálneho lístka (názov a cena).
  • Pole štruktúr na uloženie celého jedálneho lístka.
  • Porovnávaciu funkciu.

Vytvorte si program na načítanie celého jedálneho lístka

Stačí, aby prvá verzia iba načítala a zobrazila všetky položky jedálneho lístka.

Môžte skopírovať časti kódu z predošlého cvičenia. Nechajte ale iba tie časti, ktoré sa Vám zdajú relevantné k riešeniu dnešnej úlohy.

Uložte všetky položky poľa do pamäte

Triedenie prebieha tak, že podľa určitého poriadku postupne vymieňame položky v pamäti. Na to aby sme mohli zoznam triediť, je potrebné aby sme mali k dispozícii celý zoznam. A nielen to, potrebujeme aby súvisiace údaje, napr. názov a cena jedla boli v pamäti blízko seba - aby sa nestalo, že pizza na inom mieste jedálneho lístka bude mať zrazu inú cenu.

Vytvorte si vhodný údajový typ

Ak sme to doteraz neurobili, vytvoríme si nový dátový typ struct pizza ktorý bude vyjadrovať jednu položku jedálneho lístka. Vytvorenie štruktúry zabezpečí, aby spolu s názvom jedla sme vedeli presunúť aj jeho cenu.

struct pizza{
   char name[LINE_SIZE];
   float prize;
};

Na uloženie jedného záznamu nám stačí obyčajná premenná typu struct pizza:

struct pizza vcerajsia = {.name ="Vajcova pizza",.prize=0.2};

Ak je k dispozícii iba smerník na štruktúru, použijeme operátor -> na prístup k členu štruktúry:

// Získame smerník na štruktúru
struct pizza* pizza_pointer= &item;
// šípka zo smerníka ukaznuje na členskú premennú
printf("%.2f",pizza_pointer->prize);

Vytvorte si pole a uložte do neho jedálny lístok

Na uloženie viacerých záznamov môžeme použiť pole. Pole treba samozrejme inicializovať: napr. pomocou funkcie memset.

struct pizza list[LIST_SIZE];
memset(list,0,LIST_SIZE*sizeof(struct pizza));

Do tohto poľa načítavame postupne záznamy až pokiaľ sa nevyčerpá miesto.

Načítanie do poľa si môžeme naprogramovať do osobitnej funkcie, ktorá vráti počet úspešne načítaných položiek.

Pozor, v tomto prípade je v premennej list uložený smerník na prvú položku poľa. Maximálna veľkosť poľa môže byť uložená v konštante LIST_SIZE;

int read_pizza_list(struct pizza* list);

Načítajte celý jedálny lístok do poľa a vypíšte jeho obsah aby ste si skontrolovali či to naozaj funguje.

Načítanie jedálneho lístka by určite malo obsahovať cyklus, ktorý prejde všetky voľné miesta v poli. Cyklus sa preruší v prípade, že sme našli posledný (neplatný) záznam.

Môže postupovať napr. takto:

// Prechadzajte vsetky miesta jedalneho listka
int counter = 0;
for (int i=0; i< LIST_SIZE; i++){
    struct pizza item;
    memset(&item,0,sizeof(struct pizza));
    // Nacitajte polozku do pomocnej premennej
    // Na nacitanie pouzite vlastny kod
    int r = read_item(&item);
    if (r){
        // Ak sa nacitanie podarilo, skopirujte polozku do pola
        memcpy(&listok[i],&item,sizeof(struct pizza));
        // Spocitame uspesne nacitane polozky
        counter += 1;
    }
    else{
        // Ak sa nacitanie nepodarilo, nasli sme poslednu polozku
        // Prerusim nacitanie
        break;
    }
}
// Na konci budemem mat nacitany jedalny listok
// V premennej counter je pocet uspesne nacitanych poloziek

Na konci si vypíšte obsah poľa s jedálnym lístkom. Počet položiek v poli máte uložený v počítadle (counter).

Zotrieďte pole s jedálnym lístkom

Keď máte pole načítane v pamäti, môžeme na ňom vykonať operáciu triedenia. Triedenie funguje tak, že sa v určitom poradí vymieňajú položky poľa medzi sebou podľa toho ktorá je väčšia alebo menšia.

Na zotriedenie môžete naprogramovať vlastnú funkciu, ktorá bude porovnávať a vymieňať položky poľa, Môžete využiť napr. algoritmus "bubblesort". Na zotriedenie musíte použiť dva vnorené cykly.

V prvok kroku vytvorte cyklus, ktorý "prebuble" najväčší prvok na koniec. Získame to, že na konci bude najväčší prvok, ktorý už musíme brať do úvahy a pole na zotriedenie je o jedno políčko menšie. Potom nám stačí ten istý postup aplikovať na zvyšok poľa, až pokiaľ máme čo triediť. Môžete sa pokúsiť navrhnúť aj nejaký iný algoritmus triedenia z prednášky.

Druhou možnosťou je využiť funkciu zo štandardnej knižnice qsort. Pri volaní funkcie qsort zadáme ako argument pole ktoré chceme zotriediť, jeho veľkosť a smerník na funkciu pre porovnanie.

Volanie qsort môže vyzerať takto:

qsort (list, size, sizeof(struct pizza), compare_pizza);
  • Prvý argument list je smerník na pole ktoré sa má zotriediť;

  • Druhý argument size: je počet prvkov v poli;

  • Tretí argument je veľkosť jedného prvku poľa v bajtoch;

  • Štvrtý argument je meno funkcie na porovnanie dvoch prvkov.

Definujte funkciu na porovnávanie

Zopakujte si:

  • * v predpise funkcie znamená smerníkový typ. void* znamená smerník na ľubovoľnú pamäť.
  • Význam * v tele funkcie je iný. Povie nám hodnotu, na ktorú ukazuje smerník.
  • Smerník typu void môžete pretypovať na ľubovoľný iný typ pomocou dynamického pretypovania - pred hodnotu uvediete (NovyTyp).
  • Hodnotu člena štruktúry, na ktorú ukazuje smerník, zistíte pomocou operátora ->.

V každom prípade budete musieť porovnať dva prvky na určenie ich poradia. Toto je všeobecná funkcia pre porovnanie dvoch hodnôt ľubovoľného typu.

Porovnávacia funkcia pre porovnanie celých čísel by mala podľa dokumentácie funkcie qsort spĺňať predpis:

int compare (const void * a, const void * b);
  • Porovnávacia funkcia má dva argumenty - smerníky na objekty ktoré sa majú porovnať. Návratová hodnota definuje vzťah medzi týmito dvoma prvkami.
  • Prvý argument je adresa prvého objektu.
  • Druhý argument je adresa druhého objektu.
  • Nulová návratová hodnota znamená, že oba objekty sú rovnaké. Kladná hodnota znamená, že prvý prvok je väčší, záporná znamená opak.

Argumenty porovnávacej funkcie majú typ const void *. Kľúčové slovíčko const si nemusíte všímať, vyjadruje iba že by sme nemali meniť hodnoty s ktorými pracujeme. Typ void* znamená že v premennej je uložená adresa nejakého neznámeho typu. Akého? To si môžeme ľubovoľne určiť pomocou operácie pretypovania.

Najprv si premeníme "všeobecný smerník" a typu void* na smerník na typ s ktorým pracujeme. Na to nám stačí vytvoriť premennú s novým typom a do nej priradiť hodnotu pôvodnej premennej.

struct pizza* pizza_a = a;

Je fajn, že pri tejto operácii priradenia a pretypovania sa nekopíruje celá hodnota so záznamom o pizzi, iba hodnota adresy na záznam.

Zo smerníkovej premennej typu struct pizza* už vieme ľahko "vytiahnuť" hodnotu pomocou operátora ->:

float prize = pizza_a->prize;
char* name = pizza_a->name;

Takto máme k dispozícii hodnoty z adresy typu void*.

Ak sa Vám nechce vytvárať si pomocnú premennú s iným typom, môžete využiť operátor dynamickej zmeny typu.

float prize =((struct pizza*)a)->prize;

Na rozlíšenie podľa ceny stačí zistiť, či je rozdiel medzi cenami nulový, kladný alebo záporný.

float r = prize1 - prize2;

Na rozlíšenie dvoch hodnôt podľa abecedného poradia použite funkciu strcmp().

int r2 = strcmp(name1,name2);

Druhé kritérium na porovnanie Vám stačí použiť iba v prípade, že prvé kritérium je nulové.

Odovzdanie

  • do 13.10.2023 do súboru 'cv2/program.c' v repozitáti usaa23 na GITe
  • max 5 bodov, automatické hodnotenie Traktor

Previous Post Next Post

Triedenie