Objetivos de Aprendizagem

• Compreender o conceito de vetor (array) unidimensional e multidimensional em C
• Declarar e inicializar arrays corretamente
• Acessar e modificar elementos de um vetor
• Utilizar estruturas de repetição com arrays
• Desenvolver algoritmos utilizando arrays

Para os exercícios desta aula, você pode utilizar IDEs online como:
https://www.onlinegdb.com/online_c_compiler
https://www.programiz.com/c-programming/online-compiler/

Problema

Considere um programa que calcula a média de notas de um aluno.
Para cada prova é necessário criar uma variável que armazena o valor da nota.

int notaProva1 = 8;
int notaProva2 = 7;
int notaProva3 = 9;

Problemas:

• Se precisar adicionar mais uma prova, precisa criar mais uma variável.
• Variáveis estão desconectadas umas das outras, embora compartilhem o mesmo conceito.

Precisamos de um contêiner lógico que possa manter múltiplos elementos do mesmo tipo, na mesma ordem, sem poluir o código.

Solução com Arrays (Vetores)

Em vez de usar variáveis simples separadas, vamos utilizar uma variável composta.

int notas[3] = {8, 7, 9};

Vantagens:

• Código mais organizado: Mais fácil de manter (adaptar, modificar).
• Facilidade de processamento: Sem gerenciamento manual.
• Uso eficiente de memória: Acesso Rápido

Array (ou Vetor)

Arrays são coleções de elementos do mesmo tipo de dado, armazenados em posições de memória sequenciais (contíguas).

tipo nome[tamanho];

Exemplo:

int notas[3];

• int: tipo dos elementos
• notas: nome do vetor (variável)
• [3]: quantidade de elementos

Acessando Elementos e Indexação Zero-Base

O acesso aos elementos é feito por meio de índices inteiros.

• A contagem de índices em C sempre começa em zero (0).
• Em um array de tamanho , os índices válidos são: .

Observação: Em C, o tamanho de um array deve ser conhecido em tempo de compilação (compile-time constant).
Fonte da imagem: GeeksForGeeks.

Exemplo

#include <stdio.h>

int main() {

    int idade[3];

    idade[0] = 18;
    idade[1] = 20;
    idade[2] = 25;

    printf("%d\n", idade[0]);
    printf("%d\n", idade[1]);
    printf("%d\n", idade[2]);

    return 0;
}

Inicialização

Inicialização Direta:

int valores[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

Inicialização Parcial:

int numeros[5] = {10, 20};

Na inicialização parcial acima os demais valores são considerados zero: 10 20 0 0 0

Exemplo

int numeros[4] = {10, 20, 30, 40}; // Tamanho 4. Índices de 0 a 3.

printf("Primeiro elemento (Índice 0): %d\n", numeros[0]); // Imprime 10
printf("Último elemento (Índice 3): %d\n", numeros[3]); // Imprime 40

// ATENÇÃO!
// printf("%d", numeros[4]); // ERRO: Índice fora dos limites (Out-of-Bounds)

Atenção: Nunca acesse um índice que exceda o tamanho declarado do array. Isso leva a Comportamento Indefinido (Undefined Behavior), corrompendo a memória e causando falhas imprevisíveis.

Inferência de Tamanho

int x[] = {1, 2, 3};

O compilador calcula automaticamente o tamanho.

O compilador ele executa uma contagem estática dos valores literais fornecidos e ajusta o metadata do array para garantir que o bloco de memória seja grande o suficiente (e somente o necessário).

Exercício

Crie um programa que:

1. Inicializa um vetor de tamanho 5 com valores: 1, 0, 0, 0, 2.
2. Imprime o primeiro e o último elementos.
3. Modifica o valor do elemento de índice 3 para 8.
4. Imprime o valor do elemento de índice 3.

Percorrendo Vetores com Loop

A maneira mais segura de processar todos os elementos é usando laços de repetição (for ou while).

#include <stdio.h>
#define TAMANHO 5

int main() {
    int numeros[TAMANHO] = {10, 20, 30, 40, 50};
    for(int i = 0; i < TAMANHO; i++) {
        printf("%d\n", numeros[i]);
    }

    return 0;
}

Dica: Usar constantes (#define ou const int) para definir o tamanho do array é uma prática essencial para evitar "números mágicos" (magic numbers).

Exercício

Modifique o programa abaixo para exibir os elementos do array ordem reversa:

#include <stdio.h>
#define TAMANHO 5

int main() {
    int numeros[TAMANHO] = {10, 20, 30, 40, 50};
    for(int i = 0; i < TAMANHO; i++) {
        printf("%d\n", numeros[i]);
    }

    return 0;
}

Leitura de Dados do Usuário

#include <stdio.h>

int main() {

    int notas[4];

    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("Digite a nota: ");
        scanf("%d", &notas[i]);
    }

    return 0;
}

Exercício

Crie um programa que:

• Leia 10 números inteiros e armazene em um vetor
• Calcule a Soma e a Média

Lembrando: Variáveis em Memória

• Quando criamos uma variável, estamos alocando espaço na memória.
• Tipos diferentes de variável tomam espaços diferentes na memória. Exemplo:
  • int: 4 bytes
  • double: 8 bytes

Fonte da imagem: openframeworks.cc

Array em Memória

• Um array, por definição, é um bloco de memória contíguo.
• Todos os elementos do array ocupam posições de endereços de memória adjacentes (um após o outro).
• Sem nenhum espaço vazio entre eles.

Fonte da imagem: openframeworks.cc

Tamanho de um Vetor: sizeof

#include <stdio.h>

int main() {

    int numeros[5];

    printf("Tamanho do array em bytes:\n");
    printf("%lu", sizeof(numeros));

    return 0;
}

Se int ocupa 4 bytes:

5 x 4 = 20 bytes

Erros Comum: Acesso Fora do Limite

int v[3];

v[3] = 10;

Índices válidos:

0, 1, 2

Consequências:

• Comportamento indefinido
• Corrupção de memória

Procurando um Valor em um Vetor

#include <stdio.h>

int main() {
    int numeros[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int busca = 30;

    for(int i = 0; i < 5; i++) {

        if(numeros[i] == busca) {
            printf("Encontrado!");
        }
    }

    return 0;
}

Encontrando o Maior Valor em um Vetor

#include <stdio.h>

int main() {
    int numeros[5] = {3, 7, 2, 9, 1};
    int maior = numeros[0];

    for(int i = 1; i < 5; i++) {

        if(numeros[i] > maior) {
            maior = numeros[i];
        }
    }

    printf("Maior = %d", maior);

    return 0;
}

Matriz em C

Uma matriz é:

• Um array multidimensional
• Uma estrutura de dados organizada em linhas e colunas
• Utilizada para representar tabelas, imagens, mapas e grades

Sintaxe Geral

tipo nome[linhas][colunas];

Fonte da imagem: learningc.org

Matrizes em C

C não possui "matrizes" como objeto nativo distinto. Ele trata matrizes como arrays de arrays.

int myArray[2][3]
myArray[0][0] = 1;
myArray[0][1] = 2;
myArray[0][2] = 3;
myArray[1][0] = 4;
myArray[1][1] = 5;
myArray[1][2] = 6;

Em C, o tamanho da segunda dimensão (colunas) é obrigatório na declaração. O compilador precisa saber o tamanho do bloco para calcular endereços corretamente. Fonte da imagem: learningc.org

Criando e Inicialização de Matrizes

int matrix[2][3]; // Contém valores de "garbage" (indeterminados)
// SEMPRE INICIALIZAR EXPLICITAMENTE EM C!

int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

Exemplo

Armazenar notas de:

• 3 alunos
• 2 provas

float notas[3][2];

Aluno 0 -> Prova 1 e Prova 2
Aluno 1 -> Prova 1 e Prova 2
Aluno 2 -> Prova 1 e Prova 2

Matrizes em Processamento de Imagens

Matrix , onde e é o número de bits por pixel.

Na imagem: Representação de pixels de uma imagem. Fonte: OpenFrameworks - Image Processing.

Matrizes em Machine Learning

Fonte da imagem: Sebastian Raschka

Navegando na Matriz

int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

Acesso Direto:

printf("%d", matriz[0][1]); // Imprime o elemento da linha 0, coluna 1

Iteração (Loop Aninhado):

for (int i = 0; i < 2; i++) {      // Percorre Linhas
    for (int j = 0; j < 3; j++) {  // Percorre Colunas
        printf("%d ", matriz[i][j]);
    }
    printf("\n"); // Quebra linha após cada linha da matriz
}

Exemplo: Soma de Elementos

#include <stdio.h>

int main() {
    int matriz[2][2] = {
        {1,2},
        {3,4}
    };
    int soma = 0;
    for(int i = 0; i < 2; i++) {
        for(int j = 0; j < 2; j++) {
            soma += matriz[i][j];
        }
    }
    printf("Soma = %d", soma);
    return 0;
}

Exemplo: Lendo Matriz do Teclado

#include <stdio.h>

#define TAMANHO_LINHAS 3
#define TAMANHO_COLUNAS 3

int main() {
    int matriz[TAMANHO_LINHAS][TAMANHO_COLUNAS];
    printf("Por favor, insira os 9 valores da matriz:\n\n");
    for (int i = 0; i < TAMANHO_LINHAS; i++) {
        // A cada nova linha, pedimos ao usuário para preencher os valores da coluna.
        printf("Insira os %d valores da Linha %d:\n", TAMANHO_COLUNAS, i + 1);
        for (int j = 0; j < TAMANHO_COLUNAS; j++) {
            printf("  Elemento [%d][%d]: ", i, j);
            scanf("%d", &matriz[i][j]);
        }
    }
    printf("\nLeitura da matriz concluída com sucesso!\n");

    return 0;
}

Exercício A

Crie um programa que leia uma matriz 4x4 imprima:

• maior valor
• menor valor
• soma da diagonal principal

Exercício B

Crie um programa que inicializa duas matrizes 5x3 e pede que o usuário selecione uma das opções abaixo:

• Opção 1: Calcular a soma das matrizes
• Opção 2: Calcular a subtração das matrizes

O programa deve exibir o resultado da operação selecionada.

Matriz em Memória

Row-Major Order: C armazena matrizes na ordem das linhas.

• Todas as colunas da linha 0 vêm primeiro.
• Depois, todas as colunas da linha 1.

Endereço Base: &mat[0][0]

| [0][0] | [0][1] | [0][2] | <- Linha 0 (4 bytes * 3)
+---------------------------+
| [1][0] | [1][1] | [1][2] | <- Linha 1

Fonte da Imagem: codeforwin.org.

Conclusão

Arrays são fundamentais na programação em C porque:

• Permitem armazenar múltiplos dados
• Tornam algoritmos mais eficientes

Matrizes permitem representar dados bidimensionais

• Amplamente utilizadas em computação científica
• Servem como base para: imagens, simulações, jogos, IA

Próximo Tópico: Strings em C

Dúvidas e Discussão

Questão 1

Um array float temperaturas[7] foi declarado. Se um programador tenta acessar o elemento na posição temperaturas[8], qual é a consequência mais provável, do ponto de vista da segurança em C?

A) O programa irá compilar com erro e não rodará.
B) O compilador emitirá um aviso (warning), mas o programa funcionará corretamente.
C) O programa tentará ler/escrever fora dos limites alocados, resultando em Comportamento Indefinido (Undefined Behavior).
D) O sistema operacional irá travar imediatamente.

Questão 2

Qual é o erro no código abaixo?

int v[5];

v[5] = 10;

Questão 3

Qual das alternativas representa corretamente uma matriz 3x4 em C?

A)

int matriz[3,4];

B)

int matriz[3][4];

C)

int matriz(3)(4);

Questão 4

Qual é o erro abaixo?

int matriz[2][2];

matriz[2][0] = 5;

Exercício 1

Crie um programa que:

• Leia um vetor com 8 posições
• Conte quantos números são pares
• Conte quantos números são ímpares

Exercício 2

Crie um programa que:

• Leia 10 números
• Armazene em um vetor
• Ordene os números em ordem crescente
• Exiba o vetor ordenado

Exercício 3

Crie um programa que inicialize uma matriz 4 x 3 e imprima a matriz transposta.

Transposta: Dado uma matriz de , a matriz transposta é definida como .

Exercício 4

Crie um programa que calcule e imprime a multiplicação de duas matrizes. Se as matrizes forem incompatíveis, o programa deve exibir uma mensagem de erro.

Fonte da Imagem: Wikipedia.

Exercício 5

Crie um programa que lê uma matriz quadrada do usuário e verifica se ela é simétrica, ou seja para todo .

O programa deve imprimir a mensagem "SIM", se a matriz for simétrica. Senão, deve imprimir "NÃO".