O documento discute duas alternativas para buscar um funcionário em um arquivo binário ordenado de funcionários: (1) busca sequencial, que lê o arquivo inteiro no pior caso, e (2) busca binária, que divide o arquivo ao meio em cada passo para encontrar o registro mais rápido. A busca binária é mais eficiente, com complexidade O(log n), em comparação com a busca sequencial de complexidade O(n).

1. ORDENAÇÃO DE ARQUIVOS
Vanessa Braganholo
Estruturas de Dados e Seus
Algoritmos

2. BUSCA EM ARQUIVO BINÁRIO
Suponha que um banco mantém seus funcionários em um arquivo (mais de 10000
funcionários)
O banco deseja dar um aumento para o funcionário de código 305
Como encontrar o funcionário no arquivo?
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3. ALTERNATIVA 1 – BUSCA SEQUENCIAL
Ler arquivo do início até encontrar o funcionário
­ Muito custoso
­ No pior caso (funcionário não existe ou é o último), lê o arquivo inteiro
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4. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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5. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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6. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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7. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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8. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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9. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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10. BUSCA SEQUENCIAL POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
102 Joao Silva 1000
123 Carlos Albuquerque 1500
143 Ana Bueno 1500
200 Caio Gusmao 4000
239 Bianca Amarilo 3000
254 Arnaldo Souza 4300
305 Marisa Clara 5000
403 Bruno Simao 4500
410 Guilherme Santos 2000
502 Tatiana Andrade 2500
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11. ALTERNATIVA 2
Se arquivo está ordenado, faz busca binária
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12. BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500
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Lê registro do meio e compara
chave buscada com a chave do
registro lido
início = 1
fim = 10
meio = trunc((inicio + fim)/2) = 5
305 > 239

13. BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
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Repete procedimento na metade
do arquivo correspondente (se
chave menor, na metade de cima,
se chave maior, na metade de
baixo)
início = meio + 1
Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500

14. BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 14
Lê registro do meio e compara
chave buscada com a chave do
registro lido
início = 6
fim = 10
meio = trunc((inicio + fim)/2) = 8
305 < 403
Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500

15. BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 15
Repete procedimento na metade
do arquivo correspondente (se
chave menor, na metade de cima,
se chave maior, na metade de
baixo)
fim = meio - 1
Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500

16. BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 16
Lê registro do meio e compara
chave buscada com a chave do
registro lido
início = 6
fim = 7
meio = trunc((inicio + fim)/2) = 6
305 > 254
Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500

17. BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 17
Repete procedimento na metade
do arquivo correspondente (se
chave menor, na metade de cima,
se chave maior, na metade de
baixo)
inicio = meio + 1
Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500

18. Código Nome Salário
1 102 Joao Silva 1000
2 123 Carlos Albuquerque 1500
3 143 Ana Bueno 1500
4 200 Caio Gusmao 4000
5 239 Bianca Amarilo 3000
6 254 Arnaldo Souza 4300
7 305 Marisa Clara 5000
8 403 Bruno Simao 4500
9 410 Guilherme Santos 2000
10 502 Tatiana Andrade 2500
BUSCA BINÁRIA POR FUNCIONÁRIO 305
INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 18
Lê registro do meio e compara
chave buscada com a chave do
registro lido
início = 7
fim = 7
meio = trunc((inicio + fim)/2) = 7
305 = 305

19. BUSCA BINÁRIA – DETALHES
Exige que se saiba o endereço de um determinado registro, para que seja possível
fazer o seek no arquivo para aquele endereço
­ Usar cálculo de endereço visto anteriormente
Exige que se saiba quantos registros o arquivo possui
­ Usar função tamanho_arquivo vista anteriormente
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20. COMPARAÇÃO
Na busca sequencial, para esse exemplo, foram lidos 7 registros até encontrar o
funcionário desejado
Na busca binária, foram lidos apenas 4 registros
Assumindo que o arquivo tem n registros:
­ Complexidade da busca sequencial: O(n)
­ Complexidade da busca binária: O(log n)
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21. EXERCÍCIO
Dado um arquivo de funcionários, ordenado, implementar uma função que faz busca
binária no arquivo
/* cod é a chave buscada
* *arq é o ponteiro para o arquivo
* tam é o número de registros do arquivo
*/
TFunc *busca_binaria(int cod, FILE *arq, int tam)
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22. ORDENAÇÃO
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23. ORDENAÇÃO
Busca binária exige que arquivo esteja ordenado
Como ordenar um arquivo?
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24. MÉTODOS DE ORDENAÇÃO DE ARQUIVOS
Vários métodos podem ser aplicados
Possível solução:
­ métodos de ordenação em memória
1. Ler arquivo e armazenar os dados num array em memória
2. Ordenar o array
3. Gravar novo arquivo com os dados ordenados

25. CONVENÇÃO
Os algoritmos que veremos assumem que todas as chaves do arquivo estão num
vetor A
Na prática isso será algo como A[i].chave

26. ORDENAÇÃO POR INSERÇÃO
Insertion Sort
Nome do método se deve ao fato de que no i-ésimo passo ele insere o i-ésimo
elemento A[i] na posição correta entre A[1], A[2], …, A[i-1] que já foram
previamente ordenados

27. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2

28. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que
posição ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
300 200 215 201
A

29. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
300 215 201
A

30. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 300 215 201
A

31. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que
posição ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 300 215 201
A

32. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 300 201
A

33. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 215 300 201
A

34. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que
posição ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 215 300 201
A

35. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 215 300
A

36. FUNCIONAMENTO DO INSERTION SORT
1. Assume que o primeiro valor já está ordenado
2. Pega o próximo valor, compara com os anteriores até descobrir em que posição
ele deveria estar
3. Abre espaço no vetor para encaixar o valor na posição correta
4. Encaixa o valor na posição correta
5. Se vetor ainda não terminou, volta para o passo 2
200 201 215 300
A

37. ALGORITMO INSERTION SORT
procedure insertionSort(A: array, size: int) {
//ENTRADA: A: array com as chaves (posições vão de [0, tam-1]);
// size: tamanho do array
//SAÍDA: A: array ordenado
for j := 1 to size-1 do {
key := A[j];
i := j – 1;
while (i >= 0) and (A[i] > key) do {
A[i+1] := A[i];
i := i –1;
}
A[i+1] := key
}

38. INSERTION SORT PARA ORDENAR FUNCIONÁRIOS
USANDO VETOR EM MEMÓRIA
Ver código no site da disciplina
INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 38

39. COMPLEXIDADE DO INSERTION SORT
Complexidade pior caso O(n2)
Complexidade caso médio O(n2)
Complexidade melhor caso O(n)
Complexidade de espaço O(n)

40. OUTROS ALGORITMOS DE ORDENAÇÃO
Selection Sort
Buble Sort
Quick Sort
...
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41. ORDENAÇÃO DE ARQUIVOS
Qualquer algoritmo de ordenação pode ser usado para ordenar arquivos, desde
que:
­ os registros caibam todos na memória de uma só vez
Alternativa que gasta menos memória:
­ Fazer a ordenação direto no arquivo, sem usar um vetor auxiliar
­ Só pode ser feito para arquivos binários, pois é necessário usar seek para se deslocar de um registro
a outro
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42. INSERTION SORT DIRETO NO ARQUIVO
Ver código no site da disciplina
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43. EXERCÍCIO
Implementar uma função que faz o Selection Sort direto no arquivo, sem usar um
vetor auxiliar
void selection_sort_disco(FILE *arq, int tam)
Lembrete: o Selecion Sort percorre o arquivo, procurando o menor elemento. Quando
encontra, coloca-o na posição 1 (troca o elemento da posição 1 por ele). Depois,
procura o próximo menor. Quando encontra, coloca-o na posição 2 (troca o elemento
menor pelo da posição 2), e assim por diante.
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44. REFERÊNCIA
Schildt, H. C Completo e Total. Ed. McGraw-Hill
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