Estruturas de repetição determinísticas

Loops ou laços de repetição para uso em diversas situações

As estruturas de repetição também são utilizadas para repetir uma série de operações semelhantes que são executadas para todos os elementos de uma lista de dados, armazenados em tabelas, vetores ou matrizes.

Fonte: Shutterstock.

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Praticar para Aprender

Você, novamente, recebeu uma missão da instituição de ensino na qual se formou. Foi solicitado um programa em linguagem C para transformar o nome digitado dos alunos em letras maiúsculas, assim, caso uma pessoa digite o nome do aluno em letras minúsculas, o programa transformará automaticamente em maiúsculas. Essa é uma prática muito comum no dia a dia do desenvolvimento de software. Por exemplo, ao fazer a busca por um aluno da instituição usando seu nome, antes, é necessário transformar o nome informado, bem como os nomes dos alunos cadastrados no software para caixa alta (maiúsculas) ou baixa (minúsculas). Isso evitará que o fato de uma letra ser informada maiúscula ou minúscula prejudique a busca, ou seja, tanto faz se o usuário informou “josé” ou “José” ou “JOSÉ”; o resultado da busca deve ser sempre o mesmo. Outra aplicação prática desse exercício é quando se quer gerar uma lista de presença dos alunos de determinada turma. É comum sempre imprimir os nomes em caixa alta (maiúsculas), mantendo um padrão entre os nomes e facilitando a leitura do professor. Após a criação do programa, entregue o código no formato TXT para documentação.

Qual função em linguagem C devemos usar para converter maiúsculas em minúsculas e vice-versa? Caro aluno, são tantas as possibilidades de aplicação de estrutura de repetição que não podemos deixar passar esse novo desafio. Então, vamos buscá-lo? Pratique bastante e bons estudos!

conceito-chave

Estruturas de repetição possibilitam a repetição de um comando ou de uma sequência de comandos várias vezes. Essas estruturas, também chamadas de laços de repetição ou loops, são utilizadas em diversas aplicações. Considere um sistema de compras de passagens aéreas: um cliente quer viajar para um destino em determinado dia e horário; para cada horário de disponibilidade do voo haverá uma quantidade fixa de assentos disponíveis. Como a aeronave tem uma quantidade fixa de poltronas, pode-se utilizar o comando for, assim, caso as poltronas tenham se esgotado, o usuário não conseguirá comprar a passagem. Podemos comparar esse loop executado a um comando for: pense que a cada cliente que compra uma poltrona é incrementado em 1 do total de poltronas – logo, em comandos de compra – e o pagamento da passagem será concluída.

Estrutura de repetição com variáveis de controle - for

Nesta seção, aprenderemos a estrutura de repetição usando for e suas aplicações, bem como os comparativos com as outras estruturas de repetição.

Para tal, vamos iniciar falando da repetição com variáveis de controle, ou seja, como aplicaremos o laço for. Esse comando – que em português significa “para”, segundo Mizrahi (2008) –, é geralmente usado para repetir um comando ou uma sequência de comandos um determinado número de vezes, isto é, podemos determinar quantas vezes acontecerá a repetição. Veja na Figura 2.12 como é representada a estrutura de repetição usando o comando for.

A sintaxe usando a linguagem de programação em C fica da seguinte forma:

for(inicialização; condição de parada; incremento) {
  comando ou sequência de comandos;
}

Na aplicação do comando for você encontra três expressões separadas por ponto e vírgula. O significado de cada uma delas é apresentado a seguir:

• Inicialização: neste momento, coloca-se a instrução de atribuição para inicializar o contador do laço. A inicialização é executada uma única vez antes de começar o laço.
• Condição de parada: realiza um teste que determina se a condição é verdadeira ou falsa; se for verdadeira, permanece no laço e, se for falsa, encerra o laço e passa para a próxima instrução.
• Incremento: parte das nossas explicações anteriores, em que é possível incrementar uma repetição de acordo com um contador específico, lembrando que o incremento é executado depois dos comandos.

Para facilitar ainda mais, veja a seguinte representação:

for (y = 0; y <= 10; y++)

Agora, vamos aplicar essa representação em um programa que mostra uma sequência de números, em que y vai de 0 a 10. Observe a saída do código utilizando a ferramenta Paiza.io.

#include <stdio.h>
int main() {
    int x, y;
    for(y = 0; y <= 10; y++) {
        printf("\ny=%d", y);
    }
    return 0;
}

Teste o Código 2.18 utilizando a ferramenta Paiza.io.

#include <stdio.h>
int main() {
    int x, y;
    for(y = 0; y <= 10; y += 2) {
        printf("\ny=%d", y);
    }
    return 0;
}

No código a seguir, vamos criar uma contagem regressiva de um número qualquer, digitado pelo usuário:

#include <stdio.h>
int main() {
    int contador;
    printf("\nDigite um número para contagem regressiva: ");
    scanf("%d", &contador);
    for (contador; contador >= 1; contador--) {
        printf("%d ", contador);
    }
    return 0;
}

Vetores

Agora, vamos trabalhar algumas aplicações utilizando vetores. Segundo Manzano (2013; 2015), vetor (array) é um tipo especial de variável, capaz de armazenar diversos valores “ao mesmo tempo”, usando um mesmo nome de variável. Por armazenar diversos valores, também é chamado de variável composta. Veja a sintaxe a seguir para utilização de vetores:

tipo variavel[n]

em que “n” representa a quantidade de elementos do vetor.

Vamos a outro exemplo em que armazenamos valores em um vetor. Lembre-se de que os elementos de um vetor são acessados por meio de índices, que vão de 0 à n – 1, em que n é a quantidade de elementos.

#include <stdio.h>

#define VET_TAM 5

int main () {
    int num[VET_TAM];
    
    for (int i = 0; i < VET_TAM; i++) {
        printf("\nEntre com um número: ");
        scanf("%d", &num[i]);
        printf("\nO valor digitado foi: %d", num[i]);
    }
    
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main () {
  int num[5];  

  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("\nEntre com um número: ");
    scanf("%d", &num[i]);
    printf("\nO valor digitado foi: %d", num[i]);
  }  

  return 0;
}

Exemplificando 

Que tal usarmos o comando for e while no mesmo código?

O programa a seguir encontra a primeira posição para um determinado número inserido pelo usuário.

Vejamos, então, como fica a programação:

#include <stdio.h>

#define VET_TAM 5

int main () {
    int vetor[VET_TAM];
    int num, i = 0, achou = 0;
    
    // Preenche vetor
    for (int i = 0; i < VET_TAM; i++) {
        printf("\nEntre com um número: ");
        scanf("%d", &vetor[i]);
    }

    printf("\n\nInforme o número a ser encontrado: ");
    scanf("%d", &num);
    
    while(i < VET_TAM) {
        if (vetor[i] == num) {
            achou = 1;
            break;
        }
        i++;
    }
    
    if (achou == 1) {
        printf("\nO número %d foi encontrado na posição %d do vetor", num, i);
    } else {
        printf("\nO número %d não foi encontrado no vetor", num);
    }
    return 0;
}

Teste o Código 2.22 utilizando a ferramenta Paiza.io.

Comando continue

Dando prosseguimento aos nossos estudos, vamos conhecer o comando continue. Segundo Damas (2016), um comando continue, dentro de um laço, possibilita que a execução de comandos corrente seja terminada, passando à próxima iteração do laço, ou seja, quando usamos o continue dentro de um laço, este é passado para a próxima iteração.

Vejamos, agora, um programa que percorrerá os números de 1 a 30, imprimindo na tela apenas os números ímpares. Nas iterações com números pares, o comando continue é usado para levar o programa para a próxima iteração. As linhas 3 a 8 declaram um comando for para iterar (percorrer) entre os números 1 a 30, imprimindo seu valor da tela, conforme mostra a linha 7. Contudo, na linha 4 é feito um teste condicional para verificar se o número da iteração corrente, representado pela variável i, é par. Caso seja, então o comando continue é executado, fazendo com que o laço for vá para a próxima iteração, sem executar as linhas que estão abaixo do comando continue. Nesse sentido, pode-se afirmar que o programa não imprime o valor dos números pares na tela.

#include <stdio.h>
int main() {
    for (int i = 1; i <= 30; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue;
        }
        printf("%d ", i);
    }
}

 Agora, você pode testar o código utilizando a ferramenta Paiza.io.

Matrizes

Dando sequência aos nossos estudos, vamos entender como são aplicadas as matrizes. “Matrizes são arranjos de duas ou mais dimensões. Assim como nos vetores, todos os elementos de uma matriz são do mesmo tipo, armazenando informações semanticamente semelhantes” (EDELWEISS, 2014, p. 196).

Veja como fica a sintaxe de matrizes de duas dimensões:

tipo variável[M][N]

M representa a quantidade de linhas e N a quantidade de colunas.

Importante lembrar que:

• Em qualquer variável composta, o índice começa por zero, então, em uma matriz, o primeiro espaço para armazenamento é sempre (0,0), ou seja, índice 0, tanto para linha como para coluna.
• Não é obrigatório que todas as posições sejam ocupadas, sendo possível declarar uma matriz com 10 linhas (ou colunas) e usar somente uma.

Observe o programa a seguir: temos uma matriz 3x3 em que os valores são lançados de acordo com a linha e coluna e que é montada no formato da matriz. Nesse código, na linha 5 é declarada uma matriz 3x3. Das linhas 6 a 11, essa matriz é percorrida, célula por célula, por meio de um comando for, e os valores são lidos e adicionados na matriz (linhas 8 e 9). É possível notar que há um comando for (linhas 7 a 10) dentro de outro comando for (linhas 6 a 11). Isso é bastante comum de se ver quando se trabalha com matrizes bidimensionais, pois é preciso percorrer a matriz em duas dimensões (linhas e colunas), então, há um comando for para lidar com as linhas (o mais externo) e um para lidar com as colunas (o mais interno). Continuando a explicação do código, as linhas 12 a 18 tratam da impressão dos dados da matriz na tela. O processo é basicamente o mesmo das linhas 6 a 11, com a diferença que agora o comando printf é usando, em vez do scanf.

Veja o resultado da programação na Figura 2.13.

#include <stdio.h>

int main() {
    int linha, coluna;
    int matriz[3][3];
    for (linha = 0; linha < 3; linha++) {
        for (coluna = 0; coluna < 3; coluna++) {
            printf("\nDigitar os valores da matriz para [linha %d, coluna %d]: ", linha + 1, coluna + 1);
            scanf("%d", &matriz[linha][coluna]);
        }
    }
    printf("\n\nVeja a sua Matriz\n");
    for (linha = 0; linha <= 2; linha++) {
        for (coluna=0;coluna<3;coluna++) {
            printf("%d\t", matriz[linha][coluna]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

Teste o Código 2.24 utilizando a ferramenta Paiza.io.

Para encerrar a seção, vamos trabalhar em um problema sobre matrizes: a ideia é descobrir se determinada matriz é diagonal ou não. Uma matriz diagonal é definida como uma matriz em que todos os elementos cujo i ≠ j são nulos. Esse problema utiliza estruturas de decisão e repetição e uma das possíveis soluções para o problema apresentado no código a seguir:

#include <stdio.h>

int main() {
    int linha, coluna;
    int matriz[3][3];
    int eh_diagonal = 1;
    
    for (linha = 0; linha < 3; linha++) {
        for (coluna = 0; coluna < 3; coluna++) {
            printf("\nDigitar os valores da matriz para [linha %d, coluna %d]: ", linha + 1, coluna + 1);
            scanf("%d", &matriz[linha][coluna]);
        }
    }
    for (linha = 0; linha < 3; linha++) {
        for (coluna = 0; coluna < 3; coluna++) {
            if (coluna != linha && matriz[linha][coluna] != 0) {
                eh_diagonal = 0;
            }
        }
    }
    
    if (eh_diagonal == 1) {
        printf("\n\nSua matriz é diagonal!");
    } else {
        printf("\n\nSua matriz não é diagonal!");
    }
    return 0;
}

Teste o Código 2.25 utilizando a ferramenta Paiza.io.

As linhas 8 a 13 do código apresentado são responsáveis por preencher a matriz 3x3 declarada na linha 5 com números lidos do teclado, assim como vimos no exemplo anterior. As linhas 14 a 20 verificam se a matriz informada é ou não uma matriz diagonal. Para isso, no comando if da linha 16 é verificado se o valor das variáveis “linha” e “coluna” são diferentes (essas variáveis representam os índices da matriz). Caso sejam, então verifica-se se o valor contido na posição matriz[linha][coluna] é diferente de 0 (zero). Isso é feito, pois como é dito no enunciado do problema, para uma matriz ser considerada diagonal, todos os elementos fora da diagonal principal (ou seja, elementos cuja posição da linha e coluna são iguais) devem ser nulos. Caso o resultado da condição da linha 16 seja verdadeira, então o valor da variável “eh_diagonal” passa a ser igual a 0 (zero), representando que aquela matriz não é uma matriz diagonal. Caso contrário, o valor da variável “eh_diagonal” continua sendo igual a 1 (um), conforme declarado na linha 6 do programa. Ao finalizar a execução do laço for, nas linhas 22 a 26 é feita a verificação da variável “eh_diagonal”. Caso seu valor seja igual a 1, então é impresso na tela a mensagem “Sua matriz é diagonal!” (linha 23), caso contrário, será impresso “Sua matriz não é diagonal!” (linha 25).

Exemplificando

Retomando o exemplo que demos no início desta seção, suponha um sistema de compras de passagens aéreas. Um cliente quer viajar para um destino em determinado dia e horário e, para cada horário de disponibilidade do voo, haverá uma quantidade fixa de poltronas disponíveis.

Para armazenar essas informações usaremos uma matriz 3x5, em que cada linha representa um horário de voo e cada coluna representa uma das seguintes situações: poltrona livre (que será representado pelo número inteiro 0), poltrona ocupada (que será representado pelo número inteiro 1) e poltrona indisponível (que será representado pelo número inteiro -1). Por exemplo, considerando a matriz a seguir, temos o seguinte:

1. O primeiro horário de voo disponibiliza 4 poltronas, sendo que as três primeiras estão ocupadas e a 4ª poltrona está livre.
2. O segundo horário conta com 5 poltronas, contudo, todas já estão ocupadas.
3. E o terceiro e último horário tem apenas 2 poltronas e todas encontram-se livres.

Considerando a matriz anterior como entrada, leia o horário do voo solicitado pelo usuário (1, 2 ou 3) e informe uma das seguintes opções: “Seu voo foi reservado com sucesso!” ou “Não há poltronas disponíveis nesse voo!”. Caso o voo seja agendado, a matriz de informações do voo deve ser atualizada.

Para ficar mais interessante, crie um menu de opções bem simples, contendo “Reservar voo” e “Sair”.

Uma possível solução para o problema é apresentada a seguir:

#include <stdio.h>
int main() {
    // Matriz inicial
    int mat[3][5] = {
        1, 1, 1, 0, -1,
        1, 1, 1, 1, 1,
        0, 0, -1, -1, -1
    };
    
    int opcao;
    int numVoo;
    int reservou;
    
    do  {
        printf("\n1 - Reservar voo\n2 - Sair\nInforme a opção desejada: ");
        scanf("%d", &opcao);
        switch(opcao) {
            case 1: 
                printf("Informe o número do voo (1-3): ");
                scanf("%d", &numVoo);
                reservou = 0;
                if (numVoo >= 1 && numVoo <= 3) {
                    for(int i = 0; i < 5 && reservou == 0; i++) {
                        if (mat[numVoo - 1][i] == 0) {
                            reservou = 1;
                            mat[numVoo - 1][i] = 1;
                        }  
                    }
                    if (reservou == 1) printf("\nSeu voo foi reservado com sucesso!");
                    else printf("\nNão há poltronas disponíveis nesse voo!");
                } else {
                    printf("Opção inválida!");
                }
                break;
            case 2: 
                printf("\nSaindo...");
                break;
            default: printf("Opção inválida!");
        }
    } while (opcao != 2);
    return 0;
}

Teste o Código 2.26 utilizando a ferramenta Paiza.io.

Chegamos ao final desta seção. Procure praticar e testar os programas apresentados. Lembre-se: sempre existe uma forma diferente para resolver problemas computacionais. Sucesso!

Faça valer a pena

#include <stdio.h>
int main() {
    int A[5]; 
    int I, SOMA = 0; 
    printf("\nSomatorio de elementos\n\n");
    for (I = 0; I <= 4; I++) {
        printf("\nInforme um valor para o elemento nr. %2d: ", I);
        scanf("%d", &A[I]);
    }
    for (I = 0; I <= 4; I++) {
        if (A[I] % 2 != 0) {
            SOMA += A[I]; 
        }
    }
    printf("\n\nA soma dos elementos equivale a: %d", SOMA);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main() {
  int contador; //variável de controle do loop
  for(contador = 1; contador <= 10; contador++) {
      printf("%d ", contador);
  }
  return 0;
}

Referências

02 - EXERCÍCIO - Estruturas de repetição em C. [S. l.], 10 mar. 2017. 1 vídeo (10 min 38s). Publicado pelo canal Hélio Espiridião. Disponível em: https://cutt.ly/njEroNN. Acesso em: 10 jan. 2021.

13 - PROGRAMAÇÃO em Linguagem C - Desvio Condicional Aninhado - if / else if. [S. l.], 27 fev. 2015. 1 vídeo (11 min. 12 s.). Publicado pelo canal Bóson Treinamentos. Disponível em: https://cutt.ly/rjErauV. Acesso em: 10 jan. 2021.

DAMAS, L. Linguagem C. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

EDELWEISS, N. Algoritmos e programação com exemplos em Pascal e C. Porto Alegre: Bookman, 2014.

MANZANO, J. A. N. G. Estudo dirigido de linguagem C. 17. ed. rev. São Paulo: Érica, 2013.

MANZANO, J. A. N. G. Linguagem C: acompanhada de uma xícara de café. São Paulo : Érica, 2015.

MIZRAHI, V. V. Treinamento em linguagem C. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.

PROGRAMAÇÃO C - Aula 07 - while, do-while, for - Estruturas de repetição. [S. l.], 10 abr. 2012. 1 vídeo (15 min. 56 s.). Publicado pelo canal Peterson Lobato. Disponível em: https://cutt.ly/ajErsxs. Acesso em: 10 jan. 2021.

PROGRAMAR em C - Revisão Vetores/Matrizes - Aula 27. [S. l.], 21 nov. 2012. 1 vídeo (22 min. 28 s.). Publicado pelo canal De aluno para aluno. Disponível em: https://cutt.ly/2jErdMl. Acesso em: 10 jan. 2021.

SCHILDT, H. C Completo e total. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.

SOFFNER, R. Algoritmos e Programação em Linguagem C. São Paulo: Saraiva, 2013.