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/*******************************************************************************
* *
* CCO210 - Estruturas de Dados / Prof. Sdnei Brito *
* Projeto final de curso - Entrega: 10/12/2004 *
* Objetivos: Criar um sistema de arquivo seqüencial indexado com chave *
* primária única armazenada em um arquivo de chaves, organizado *
* na forma de uma árvore de grau 2 (binária), utilizando o *
* método Ordem Simétrica *
* *
* Nome: Heron Yugo Inouye Matrícula: 11877 *
* Nome: Tiago Romero Garcia Matrícula: 12643 *
* Ciência da Computação - Universidade Federal de Itajubá *
* *
*******************************************************************************/
// Declaração das bibliotecas
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
//----------------------------------------------------------------------------//
// Definição de constantes
#define MAX 50
//----------------------------------------------------------------------------//
// Declaração de estruturas
typedef struct ARVORE
{
ARVORE *LL, *RL;
int Matricula;
long EnderecoRegistro;
} ARVORE;
typedef struct DADOS
{
int Matricula;
char Nome[20], Telefone[10];
} DADOS;
typedef struct PILHA
{
ARVORE *Pilha[MAX];
int Topo;
} PILHA;
//----------------------------------------------------------------------------//
// Protótipos das funções
void ArbVal(int Ls, int Li, int *V,int *V2, int *vetNovo, int *vet, int NReg);
ARVORE *BalanArvore(ARVORE *Raiz);
void BuscaInfo(ARVORE *Raiz, int mat);
ARVORE *BuscaNo(ARVORE *Raiz, int mat);
ARVORE *CarregaArvore(ARVORE *Raiz);
void CompactaArquivo(ARVORE *Raiz);
ARVORE *CriaNovaArvore(ARVORE *Raiz1, ARVORE *Raiz2, int *V2);
ARVORE *InsereNovoRegistro(ARVORE *Raiz);
int LeReg(void);
void LiberaMem(ARVORE *Raiz);
void OrdemSimetrica(ARVORE *Raiz, int *V);
ARVORE *Pop(PILHA *PilhaA);
void Push(PILHA *PilhaA, ARVORE *P);
ARVORE *Remove(ARVORE *Raiz, int mat);
ARVORE *RemoveNoArvore(ARVORE *R, int x);
ARVORE *ReservaNo(void);
int Menu(void);
void SalvaArvore(ARVORE *Raiz);
void SalvaReg(DADOS *Info);
//----------------------------------------------------------------------------//
// Programa main
void main(void)
{
// Definição de variáveis
ARVORE *Raiz = NULL;
int op;
int mat;
// Carregando arquivo da arvore
Raiz = CarregaArvore(Raiz);
// Programa
do
{
op = Menu();
switch(op)
{
case 1: // Insere um registro
Raiz = InsereNovoRegistro(Raiz);
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
case 2: // Remove um registro
if (!Raiz)
{
printf("\t\aERRO: Arquivo de chaves inexistente.\n");
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
} // Fim de if
printf("\tDigite a matricula: ");
scanf("%d", &mat);
Raiz = Remove(Raiz, mat);
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
case 3: // Busca de um registro
if (!Raiz)
{
printf("\t\aERRO: Arquivo de chaves inexistente.\n");
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
} // Fim de if
printf("\tDigite a matricula: ");
scanf("%d", &mat);
BuscaInfo(Raiz, mat);
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
case 4: // Compactação do arquivo
if (!Raiz)
{
printf("\t\aERRO: Arquivo de chaves inexistente.\n");
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
} // Fim de if
CompactaArquivo(Raiz);
Raiz = BalanArvore(Raiz);
printf("\tArquivo de chaves balanceado e arquivo de dados compactado com sucesso.\n");
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
case 0: // Sair
SalvaArvore(Raiz);
LiberaMem(Raiz);
printf("\tArquivo de chaves salvo em INDEX.DAT.\n\tMemoria liberada com sucesso.\n\n\tFinalizando o programa...\n");
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
default: // Opção inválida
printf("\t\aERRO: Opcao invalida...\n");
printf("\t[Pressione qualquer tecla para continuar...]\n");
getch();
break;
} // Fim de switch
} while(op); // Fim de do while
} // Fim de main
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função ArbVal: Balanceia uma árvore
void ArbVal(int Ls, int Li, int *V,int *V2, int *vetNovo, int *vet, int NReg)
{
// Definição de variáveis
int Meio;
static j = 0;
if (NReg == Ls) j = 0;
Meio = (Ls+Li)/2;
if (Li > Ls) return;
V2 = vetNovo;
V = vet;
V2 += j;
V += (Meio-1);
*V2 = *V;
j++;
ArbVal(Meio-1, Li, V, V2, vetNovo, vet, -1);
ArbVal(Ls, Meio+1, V, V2, vetNovo, vet, -1);
} // Fim de ArbVal
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função BalanArvore: Balanceia a árvore
ARVORE *BalanArvore(ARVORE *Raiz)
{
int *vet, *V, *V2, *vetNovo;
int NReg, i;
ARVORE *Raiz2 = NULL;
NReg = LeReg();
vet = (int *) calloc (NReg, sizeof(int));
vetNovo = (int *) calloc (NReg, sizeof(int));
if ((!vet)||(!vetNovo))
{
printf("\n\t\aERRO: Nao foi possivel alocar o vetor dos registros.\n");
return NULL;
}
V = vet;
OrdemSimetrica(Raiz,V);
V = vet;
V2 = vetNovo;
ArbVal(NReg, 1, V, V2, vetNovo, vet, NReg);
V2 = vetNovo;
for(i=1; i<=NReg; i++)
{
Raiz2 = CriaNovaArvore(Raiz, Raiz2, V2);
V2++;
}
// Salva árvore
// SalvaArvore(Raiz2);
// Libera a memoria da árvore antiga e dos vetores alocados dinamicamente
LiberaMem(Raiz);
free(vetNovo);
free(vet);
return Raiz2;
} // Fim de BalanArvore
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função BuscaInfo: Verifica se um dado está no arquivo de dados
void BuscaInfo(ARVORE *Raiz, int mat)
{
// Definição de variáveis locais
FILE *Pf;
DADOS Dados;
ARVORE *Paux;
// Busca o ponteiro que aponta para nó da arvore
Paux = BuscaNo(Raiz, mat);
if (!Paux)
{
printf("\n\tDado nao encontrado.\n");
return;
}
// Busca no arquivo
Pf = fopen("AGENDA.DAT", "rb+");
if (Pf == NULL)
{
printf("\n\t\aERRO: Arquivos de dados nao encontrado.\n");
return;
}
fseek(Pf, Paux->EnderecoRegistro, 0);
fread(&Dados, sizeof(DADOS), 1, Pf);
fclose(Pf);
printf("\n\tDado encontrado.");
printf("\n\t Matricula: %d", Dados.Matricula);
printf("\n\t Nome: %s", Dados.Nome);
printf("\n\t Telefone: %s\n", Dados.Telefone);
} // Fim de BuscaInfo
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função BuscaNO: Busca um determinado nó na árvore
ARVORE *BuscaNo(ARVORE *Raiz, int mat)
{
// Definição de variáveis
ARVORE *Paux;
// Verifica se a árvore está vazia
if (!Raiz) return NULL;
// Verifica se encontrou o nó com a informação dado
if (mat == Raiz->Matricula) return Raiz;
//Pesquisar Na Sub-Arvore Esquerda e Direita
if (mat <= Raiz->Matricula) Paux = BuscaNo(Raiz->LL, mat);
if (mat > Raiz->Matricula) Paux = BuscaNo(Raiz->RL, mat);
return Paux;
} // Fim de BuscaNO
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função CarregaArvore: Carrega arquivo de chaves do arquivo INDEX.DAT
ARVORE *CarregaArvore(ARVORE *Raiz)
{
// Definição de variáveis
FILE *Pf;
ARVORE *Px, *p, *q;
Px = ReservaNo();
Pf = fopen("INDEX.DAT", "rb");
if (!Pf)
{
clrscr();
printf("\n\tStatus da recuperacao dos arquivos:\n");
printf("\n\t\aALERTA: Nao foi possivel abrir o arquivo de chaves INDEX.DAT.\n");
getch();
return NULL;
}
// Leitura do arquivo
while (fread(Px, sizeof(ARVORE), 1, Pf)!=0)
{
Px->RL = Px->LL = NULL;
// Monta a árvore
if (Raiz == NULL)
Raiz = Px;
else
{
q = Raiz;
while(q != NULL)
{
p = q;
if (Px->Matricula < q->Matricula) q = p->LL;
else q = p->RL;
} // Fim de while
// Insere como um Novo NO e Finaliza
if (Px->Matricula < p->Matricula) p->LL = Px;
else p->RL = Px;
} // Fim de if
Px = ReservaNo();
} // Fim de while
if (!Px)
{
clrscr();
printf("\n\tStatus da recuperacao dos arquivos:\n");
printf("\n\tALERTA: O arquivo de chaves AGENDA.DAT esta vazio.\n");
getch();
return NULL;
}
free(Px);
fclose(Pf);
return Raiz;
} // Fim de CarregaArvore
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função CompactaArquivo: Remove os registros do arquivo de dados que nao
// possuem chaves associadas no arquivo de chaves
void CompactaArquivo(ARVORE *Raiz)
{
// Definição de variáveis
FILE *P1, *P2;
DADOS Info;
ARVORE *q, *p;
PILHA PilhaA;
int VLogico, valor = 0;
// Inicialização das variáveis
q = Raiz;
VLogico = 1;
PilhaA.Topo = 0;
P1 = fopen("AGENDA.DAT", "rb");
if (P1 == NULL)
return;
P2 = fopen("NOVO.DAT", "wb+");
if (P2 == NULL)
{
fclose(P1);
return;
}
while (VLogico == 1)
{
// Varrendo a SubArvore a Esquerda
while(q != NULL)
{
p = q;
fseek(P1, p->EnderecoRegistro, 0);
fread(&Info, sizeof(DADOS), 1, P1);
fwrite(&Info, sizeof(DADOS), 1, P2);
p->EnderecoRegistro = valor * sizeof(DADOS);
valor++;
Push(&PilhaA, p);
q = p->LL;
}
q = Pop(&PilhaA);
if ((PilhaA.Topo == 0) && (q->RL == NULL)) VLogico = 0;
q = q->RL;
}
// SalvaArvore(Raiz);
fclose(P1);
fclose(P2);
// Remove o arquivo original, com lixo
if (remove("AGENDA.DAT") != 0) {
printf("\n\tNao foi possivel remover o arquivo AGENDA.DAT.\n");
getch();
return;
}
// Transforma o arquivo Novo.dat, no arquivo original
if (rename("NOVO.DAT", "AGENDA.DAT") != 0) {
printf("\n\tNao foi possivel renomear o arquivo NOVO.DAT.\n");
getch();
return;
}
} // Fim de CompactaArquivo
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função CriaNovaArvore: cria uma arvore balanceada
ARVORE *CriaNovaArvore(ARVORE *Raiz1, ARVORE *Raiz2, int *V2)
{
// Definição de variáveis
ARVORE *Px, *p, *q, *Paux;
// Colocando o dado na arvore
Px = ReservaNo();
if(!Px) return NULL;
Paux = BuscaNo(Raiz1,*V2);
Px->EnderecoRegistro = Paux->EnderecoRegistro;
Px->Matricula = *V2;
// Insere o Primeiro NO
if(!Raiz2)
{
Raiz2 = Px;
// SalvaArvore(Raiz2);
return Raiz2;
} // Fim de if
//Insere um NO na Arvore Nao Vazia
q = Raiz2;
while(q != NULL)
{
p = q;
if(*V2 < q->Matricula) q = p->LL;
else q = p->RL;
} // Fim de while
// Insere como um novo nó e finaliza
if (*V2 < p->Matricula) p->LL = Px;
else p->RL = Px;
return Raiz2;
} // Fim de CriaNovaArvore
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função InsereNovoRegistro: Insere um novo registro
ARVORE *InsereNovoRegistro(ARVORE *Raiz)
{
// Definição de variáveis
DADOS *Info;
ARVORE *Px, *p, *q, *Paux;
int nReg;
// Reservando memória dinamicamente do tipo DADOS
Info = (DADOS *) calloc (1, sizeof(DADOS));
// Lendo a chave primaria - Matricula
printf("\n\tDigite a Matricula: ");
scanf("%d", &Info->Matricula);
// Verificando se já existe Matricula
Paux = BuscaNo(Raiz, Info->Matricula);
if (Paux)
{
printf("\n\t\aERRO: A matricula %d ja esta armazenada.\n", Info->Matricula);
getch();
return Raiz;
} // Fim de if
// Lendo os outros dados
printf("\tDigite o Nome: ");
scanf(" %[^\n]", Info->Nome);
printf("\tDigite o Telefone: ");
scanf(" %[^\n]", Info->Telefone);
// Verificando a quantidade de registros
nReg = LeReg();
// Salvando no arquivo AGENDA.DAT
SalvaReg(Info);
printf("\n\tRegistro salvo com sucesso.\n");
// Colocando o dado na arvore
Px = ReservaNo();
if (!Px) return NULL;
Px->EnderecoRegistro = nReg * sizeof(DADOS);
Px->Matricula = Info->Matricula;
// Insere o Primeiro NO
if (!Raiz)
{
Raiz = Px;
// SalvaArvore(Raiz);
return Raiz;
} // Fim de if
// Insere um nó na árvore não-vazia
q = Raiz;
while (q != NULL)
{
p = q;
if (Info->Matricula < q->Matricula) q = p->LL;
else q = p->RL;
} // Fim de while
// Insere como um novo nó e finaliza
if (Info->Matricula < p->Matricula) p->LL = Px;
else p->RL = Px;
// Salva árvore
// SalvaArvore(Raiz);
return Raiz;
} // Fim de InsereNovoRegistro
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função LeReg: Retorna o numero de registros do arquivo de dados
int LeReg(void)
{
// Definição de variáveis
FILE *Pf;
int valor = 0;
DADOS Dados;
Pf = fopen("AGENDA.DAT", "rb+");
if (Pf == NULL) return 0;
while(fread(&Dados, sizeof(DADOS), 1, Pf) != 0) valor++;
fclose(Pf);
return valor;
} // Fim de LeReg
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função LiberaMem: Libera a memória alocada pelo arquivo de chaves
void LiberaMem(ARVORE *Raiz)
{
// Definição de variáveis
ARVORE *Px;
// Verifica se a árvore está vazia
if (!Raiz) return;
// Caminha na sub-árvore esquerda de R
LiberaMem(Raiz->LL);
Px = Raiz->RL;
free(Raiz);
// Caminha na subarvore direita de R
LiberaMem(Px);
} // Fim de LiberaMem
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função Menu: Imprime o menu
int Menu(void)
{
int op;
clrscr();
printf("\n Projeto final de curso - Estruturas de Dados / Prof. Sdnei Brito");
printf("\n Nome: Heron Yugo Inouye - Matricula: 11877 - CCO 2003");
printf("\n Nome: Tiago Romero Garcia - Matricula: 12643 - CCO 2004");
printf("\n\n\n\tMenu de Opcoes:");
printf("\n\t 1. Inserir um registro");
printf("\n\t 2. Remover um registro");
printf("\n\t 3. Buscar um registro");
printf("\n\t 4. Compactar o arquivo");
printf("\n\t 0. Sair");
printf("\n\n\tDigite a opcao desejada: ");
scanf("%d", &op);
printf("\n\n");
return op;
} // Fim de Menu
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função OrdemSimetrica: Percorre a árvore em ordem simétrica de forma seqüencial
void OrdemSimetrica(ARVORE *Raiz, int *V)
{
// Definição de variaveis
ARVORE *p,*q;
PILHA PilhaA;
int VLogico;
// Inicialização das variáveis
q = Raiz;
VLogico = 1;
PilhaA.Topo = 0;
while (VLogico == 1)
{
while (q != NULL)
{
p = q;
Push(&PilhaA, p);
q = p->LL;
} // Fim de while
p = Pop(&PilhaA);
*V = p->Matricula;
V++;
while ((p->RL == NULL) && (PilhaA.Topo != 0))
{
p = Pop(&PilhaA);
*V = p->Matricula;
V++;
} // Fim de while
q = p->RL;
if ((PilhaA.Topo == 0) && (q == NULL)) VLogico = 0;
} // Fim de while
} // Fim de OrdemSimetrica
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função Pop: Retira um endereço da pilha de endereços
ARVORE *Pop(PILHA *PilhaA)
{
// Definição de variáveis
ARVORE *P;
// Verifica se a pilha está vazia
PilhaA->Topo--;
if (PilhaA->Topo < 0)
{
printf("\n\t\aERRO: Tentativa de underflow!\n");
getch();
return NULL;
} // Fim de if
// Desempilha
P = PilhaA->Pilha[PilhaA->Topo];
return P;
} // Fim de Pop
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função Push: Empilha o endereço da raiz
void Push(PILHA *PilhaA, ARVORE *P)
{
// Verifica se a pilha está cheia
if (PilhaA->Topo >= MAX)
{
printf("\n\t\aERRO: Tentativa de overflow!\n");
getch();
return;
} // Fim de if
// Insere na PILHA
PilhaA->Pilha[PilhaA->Topo] = P;
PilhaA->Topo++;
} // Fim de Push
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função Remove: Verifica se o dado a ser removido está armazenado na árvore
ARVORE *Remove(ARVORE *Raiz, int mat)
{
// Definição de variáveis
FILE *Pf;
ARVORE *Paux;
// Busca o ponteiro que aponta para nó da arvore
Paux = BuscaNo(Raiz, mat);
if (!Paux)
{
printf("\n\tDado nao encontrado.\n");
return Raiz;
} // Fim de if
// Busca no arquivo
Pf = fopen("AGENDA.DAT", "rb+");
if (Pf == NULL)
{
printf("\n\t\aERRO: Arquivos de dados nao encontrado.\n");
return NULL;
} // Fim de if
Raiz = RemoveNoArvore(Raiz, mat);
// SalvaArvore(Raiz);
fclose(Pf);
return Raiz;
} // Fim de Remove
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função RemoveNoArvore: Remove um nó da Arvore
ARVORE *RemoveNoArvore(ARVORE *R, int x)
{
// Definição de variáveis
ARVORE *P, *P2;
// Verifica se é o nó a ser removido
if (R == NULL)
{
printf("\n\tDado nao encontrado.\n");
return NULL;
} // Fim de if
if (R->Matricula == x)
{
// Não existem subárvores. Elimina o nó, neste caso.
if (R->LL == R->RL)
{
printf("\n\tDado Removido com sucesso.");
printf("\n\t Matricula: %d\n", R->Matricula);
free(R);
return NULL;
} // Fim de if
// A subárvore esquerda de R é vazia
else if(R->LL == NULL)
{
P = R->RL;
printf("\n\tDado Removido com sucesso.");
printf("\n\t Matricula: %d\n", R->Matricula);
free(R);
return P;
} // Fim de else
// A subárvore direita de R é vazia
else if(R->RL == NULL)
{
P = R->LL;
printf("\n\tDado Removido com sucesso.");
printf("\n\t Matricula: %d\n", R->Matricula);
free(R);
return P;
} // Fim de else
// Existem ambas as subárvores de R
else
{
P = R->RL;
P2 = P;
// Procura o sucessor
while (P->LL)
{
P2 = P;
P = P->LL;
}
printf("\n\tDado Removido com sucesso.");
printf("\n\t Matricula: %d\n", R->Matricula);
R->Matricula = P->Matricula;
R->EnderecoRegistro = P->EnderecoRegistro;
if (P2 == P) R->RL = P->RL;
else P2->LL = P->RL;
free(P);
return R;
} // Fim de else
} // Fim de if
if (R->Matricula < x) R->RL = RemoveNoArvore(R->RL,x);
else R->LL = RemoveNoArvore(R->LL,x);
return R;
} // Fim de RemoveNoArvore
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função ReservaNO: Reserva um novo nó
ARVORE *ReservaNo(void)
{
ARVORE *p;
p = (ARVORE *)calloc(1, sizeof(ARVORE));
p->RL = NULL;
p->LL = NULL;
return p;
} // Fim de ReservaNO
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função SalvaArvore: Salva o arquivo de chaves no arquivo binario INDEX.DAT
void SalvaArvore(ARVORE *Raiz)
{
// Definição de variáveis
FILE *Pf;
ARVORE *p,*q;
PILHA PilhaA;
int VLogico;
// Inicialização das variáveis
q = Raiz;
VLogico = 1;
PilhaA.Topo = 0;
// Verifica se a Raiz existe
if (!Raiz)
{
remove("INDEX.DAT");
return;
} // Fim de if
// Abre o arquivo binário
Pf = fopen("INDEX.DAT", "wb+");
if (Pf == NULL)
{
printf("\n\t\aERRO: O arquivo nao foi aberto: INDEX.DAT\n");
getch();
return;
} // Fim de if
// Inicia o processo de salvamento
while (VLogico == 1)
{
// Varrendo a SubArvore a Esquerda
while (q != NULL)
{
p = q;
fwrite(p, sizeof(ARVORE), 1, Pf);
Push(&PilhaA, p);
q = p->LL;
} // Fim de while
q = Pop(&PilhaA);
if ((PilhaA.Topo == 0) && (q->RL == NULL)) VLogico = 0;
q = q->RL;
}
fclose(Pf);
} // Fim de SalvaArvore
//----------------------------------------------------------------------------//
// Função SalvaReg: Salva a arvore no arquivo de dados AGENDA.DAT
void SalvaReg(DADOS *Info)
{
// Definição de variaveis Locais
FILE *Pf;
// Abre o arquivo binário
Pf = fopen("AGENDA.DAT", "ab+");
if (Pf == NULL )
{
printf("\n\t\aERRO: O arquivo nao foi aberto: AGENDA.DAT\n");
getch();
return;
} // Fim de if
// Inicia o processo de salvamento
fwrite(Info, sizeof(DADOS), 1, Pf);
fclose(Pf);
} // Fim de SalvaReg