Módulo 6: Strings e Operações com Texto¶

Bem-vindo ao Módulo 6 do curso "Programação em Arduino: Conceitos Fundamentais sem Hardware". Neste módulo, você irá explorar o uso de strings e operações com texto na linguagem de programação Arduino (C/C++). Manipular strings é essencial para lidar com entradas e saídas de texto, especialmente ao interagir com o Monitor Serial.

Objetivos do Módulo¶

Compreender o conceito de strings em Arduino e como utilizá-las.
Aprender a declarar, inicializar e manipular strings.
Trabalhar com funções de manipulação de strings como length(), concat(), substring(), indexOf(), replace(), entre outras.
Realizar operações de comparação e busca em strings.
Implementar funções que utilizam strings como parâmetros e retornos.
Entender o gerenciamento de memória ao trabalhar com strings.
Resolver exercícios práticos para consolidar o conhecimento sobre strings e operações com texto.

1. Introdução às Strings¶

1.1 O que são Strings?¶

Em C/C++, uma string é uma sequência de caracteres terminada por um caractere nulo ('\0'). No Arduino, as strings podem ser manipuladas de duas formas principais:

Strings em C: Usam arrays de caracteres (char).
Classe String: Uma classe que encapsula strings e oferece métodos para manipulação mais fácil.

1.2 Diferenças entre Strings em C e a Classe `String`¶

Strings em C:
Mais eficientes em termos de memória.
Menos seguros, pois requerem cuidado com o gerenciamento de memória.
Manipulação mais complexa.
Classe String:
Mais fácil de usar com métodos integrados para manipulação.
Menos eficiente em termos de memória, podendo levar a fragmentação.
Conveniente para iniciantes.

2. Trabalhando com a Classe `String`¶

2.1 Declaração e Inicialização¶

Declarando uma String:

String mensagem;

Inicializando uma String:

String mensagem = "Olá, Arduino!";

2.2 Concatenando Strings¶

Você pode concatenar strings usando o operador + ou o método concat().

Usando o Operador +:

String saudacao = "Olá";
String nome = "Maria";
String mensagem = saudacao + ", " + nome + "!";

Usando o Método concat():

String mensagem = "Olá";
mensagem.concat(", Maria!");

2.3 Acessando Caracteres Individuais¶

Você pode acessar caracteres individuais de uma string usando a notação de colchetes [].

String palavra = "Arduino";
char primeiraLetra = palavra[0]; // 'A'
char ultimaLetra = palavra[6];    // 'o'

2.4 Métodos Comuns da Classe `String`¶

length(): Retorna o tamanho da string.

int tamanho = mensagem.length();

substring(): Retorna uma substring de uma string.

String sub = mensagem.substring(0, 4); // "Olá,"

indexOf(): Retorna o índice da primeira ocorrência de um caractere ou substring.

int pos = mensagem.indexOf("Maria"); // 5

replace(): Substitui todas as ocorrências de uma substring por outra.

mensagem.replace("Maria", "João"); // "Olá, João!"

toLowerCase() e toUpperCase(): Convertem a string para minúsculas ou maiúsculas.

mensagem.toLowerCase(); // "olá, joão!"
mensagem.toUpperCase(); // "OLÁ, JOÃO!"

3. Manipulação de Strings com Arrays de Caracteres¶

3.1 Declarando e Inicializando Arrays de Caracteres¶

char mensagem[] = "Olá, Arduino!";

3.2 Funções de Manipulação de Strings em C¶

strlen(): Retorna o comprimento da string.

int tamanho = strlen(mensagem);

strcpy(): Copia uma string para outra.

char copia[20];
strcpy(copia, mensagem);

strcat(): Concatena duas strings.

char saudacao[20] = "Bem-vindo ";
strcat(saudacao, "ao Arduino!");

strcmp(): Compara duas strings.

if(strcmp(mensagem, copia) == 0) {
    // Strings são iguais
}

4. Entrada e Saída de Strings com o Monitor Serial¶

4.1 Enviando Strings para o Monitor Serial¶

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    String mensagem = "Olá, Mundo!";
    Serial.println(mensagem);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

4.2 Recebendo Strings do Monitor Serial¶

String entrada = "";

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Digite uma mensagem:");
}

void loop() {
    if(Serial.available() > 0) {
        entrada = Serial.readString();
        Serial.print("Você digitou: ");
        Serial.println(entrada);
        Serial.println("Digite outra mensagem:");
    }
}

Explicação:

O programa solicita que o usuário digite uma mensagem.
Usa Serial.readString() para ler a entrada do usuário.
Imprime a mensagem recebida no Monitor Serial.

5. Funções com Strings¶

5.1 Passando Strings como Parâmetros¶

void imprimirMensagem(String msg) {
    Serial.println(msg);
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    imprimirMensagem("Bem-vindo ao Módulo 6!");
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

5.2 Funções que Retornam Strings¶

String obterSaudacao() {
    return "Olá, estudante!";
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    String saudacao = obterSaudacao();
    Serial.println(saudacao);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

A função obterSaudacao retorna uma string.
A string retornada é armazenada na variável saudacao e impressa no Monitor Serial.

6. Gerenciamento de Memória com Strings¶

6.1 Uso de Strings vs. Arrays de Caracteres¶

Strings da Classe String:
Mais fáceis de usar.
Podem causar fragmentação de memória em sistemas com recursos limitados.
Arrays de Caracteres:
Mais eficientes em termos de memória.
Requerem mais cuidado na manipulação.

6.2 Evitando Fragmentação de Memória¶

Evitar Muitas Operações de Concatenação:
Operações frequentes de concat podem fragmentar a memória.
Usar Strings de Forma Constante:
Declarar strings como constantes (const char*) sempre que possível.

const char* mensagem = "Bem-vindo!";

Gerenciar o Tamanho dos Arrays:
Certifique-se de que os arrays de caracteres sejam grandes o suficiente para armazenar as strings e o caractere nulo.

char mensagem[20] = "Este é um exemplo seguro.";

7. Exemplos Práticos¶

7.1 Criando um Sistema de Mensagens¶

String mensagens[] = {"Mensagem 1", "Mensagem 2", "Mensagem 3"};
int totalMensagens = 3;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    for(int i = 0; i < totalMensagens; i++) {
        Serial.println(mensagens[i]);
    }
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

Armazena múltiplas mensagens em um array de strings.
Imprime cada mensagem no Monitor Serial usando um laço for.

7.2 Manipulando Nomes de Usuários¶

String nome = "";
String saudacao = "";

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Digite seu nome:");
}

void loop() {
    if(Serial.available() > 0) {
        nome = Serial.readString();
        saudacao = "Olá, " + nome + "!";
        Serial.println(saudacao);
        Serial.println("Digite seu nome novamente ou reinicie o Arduino para sair.");
    }
}

Explicação:

Recebe o nome do usuário via Monitor Serial.
Concatena a saudação com o nome fornecido.
Imprime a saudação personalizada.

7.3 Processando Dados de Sensor com Strings¶

float temperatura = 23.5;
float umidade = 60.0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);

    String dados = "Temperatura: " + String(temperatura) + "°C, Umidade: " + String(umidade) + "%";
    Serial.println(dados);
}

void loop() {
    // Não há código no loop
}

Explicação:

Simula a leitura de dados de sensores.
Concatena os valores em uma string formatada.
Imprime os dados no Monitor Serial.

8. Exercícios Práticos¶

Exercício 1: Conversor de Temperatura¶

Tarefa: Crie um programa que recebe uma temperatura em Celsius do usuário e converte para Fahrenheit, exibindo o resultado no Monitor Serial.
Exemplo de Código:

float celsius = 0.0;
float fahrenheit = 0.0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Digite a temperatura em Celsius:");
}

void loop() {
    if(Serial.available() > 0) {
        celsius = Serial.parseFloat();
        fahrenheit = (celsius * 9.0 / 5.0) + 32.0;
        Serial.print(celsius);
        Serial.print("°C é igual a ");
        Serial.print(fahrenheit);
        Serial.println("°F.");
        Serial.println("Digite outra temperatura ou reinicie o Arduino para sair.");
    }
}

Exercício 2: Verificação de Palíndromo¶

Tarefa: Desenvolva um programa que recebe uma palavra do usuário e verifica se é um palíndromo (mesmo de trás para frente).
Exemplo de Código:

String palavra = "";
bool ehPalindromo = true;

bool verificarPalindromo(String str) {
    int inicio = 0;
    int fim = str.length() - 1;

    while(inicio < fim) {
        if(tolower(str[inicio]) != tolower(str[fim])) {
            return false;
        }
        inicio++;
        fim--;
    }
    return true;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Digite uma palavra para verificar se é um palíndromo:");
}

void loop() {
    if(Serial.available() > 0) {
        palavra = Serial.readString();
        ehPalindromo = verificarPalindromo(palavra);

        if(ehPalindromo) {
            Serial.print(palavra);
            Serial.println(" é um palíndromo.");
        } else {
            Serial.print(palavra);
            Serial.println(" não é um palíndromo.");
        }

        Serial.println("Digite outra palavra ou reinicie o Arduino para sair.");
    }
}

Exercício 3: Contador de Vogais¶

Tarefa: Escreva um programa que recebe uma frase do usuário e conta o número de vogais presentes nela.
Exemplo de Código:

String frase = "";
int contadorVogais = 0;

int contarVogais(String str) {
    int count = 0;
    for(int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char c = tolower(str[i]);
        if(c == 'a' || c == 'e' || c == 'i' || c == 'o' || c == 'u') {
            count++;
        }
    }
    return count;
}

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Digite uma frase para contar as vogais:");
}

void loop() {
    if(Serial.available() > 0) {
        frase = Serial.readString();
        contadorVogais = contarVogais(frase);
        Serial.print("Número de vogais: ");
        Serial.println(contadorVogais);
        Serial.println("Digite outra frase ou reinicie o Arduino para sair.");
    }
}

9. Conceitos Importantes¶

9.1 Vetores vs. Arrays¶

Em C/C++, os termos "vetor" e "array" são frequentemente usados de forma intercambiável para se referirem a estruturas de dados que armazenam múltiplos elementos do mesmo tipo.

9.2 Operações com Strings¶

Concatenação:
Combine duas ou mais strings em uma única string.
Comparação:
Verifique se duas strings são iguais ou diferentes.
Busca:
Encontre a posição de uma substring ou caractere dentro de uma string.
Substituição:
Substitua partes de uma string por outras strings.

9.3 Gerenciamento de Memória com Strings¶

Uso de const char*: Para strings que não serão modificadas, use ponteiros para constantes de caracteres.

const char* saudacao = "Bem-vindo ao Arduino!";

Evitar Repetição de Operações de Concatenação: Minimize o uso de operações que alteram a string constantemente para reduzir a fragmentação de memória.

char mensagem[50];
strcpy(mensagem, "Este é um exemplo seguro.");

Gerenciar o Tamanho dos Arrays: Certifique-se de que os arrays de caracteres são suficientemente grandes para armazenar as strings e o caractere nulo.

char mensagem[50] = "Este é um exemplo seguro.";

9.4 Boas Práticas com Strings¶

Evitar Uso Excessivo da Classe String: Em sistemas com memória limitada, prefira arrays de caracteres para evitar fragmentação.
Sempre Verificar o Tamanho dos Arrays: Evite overflow garantindo que os arrays são grandes o suficiente para armazenar as strings e o caractere nulo.

char mensagem[50];
strcpy(mensagem, "Este é um exemplo seguro.");

Usar Funções de Manipulação de Strings com Cuidado: Certifique-se de que as funções utilizadas não ultrapassem os limites dos arrays.

Módulo 6: Strings e Operações com Texto¶

Objetivos do Módulo¶

1. Introdução às Strings¶

1.1 O que são Strings?¶

1.2 Diferenças entre Strings em C e a Classe String¶

2. Trabalhando com a Classe String¶

2.1 Declaração e Inicialização¶

2.2 Concatenando Strings¶

2.3 Acessando Caracteres Individuais¶

2.4 Métodos Comuns da Classe String¶

3. Manipulação de Strings com Arrays de Caracteres¶

3.1 Declarando e Inicializando Arrays de Caracteres¶

3.2 Funções de Manipulação de Strings em C¶

4. Entrada e Saída de Strings com o Monitor Serial¶

4.1 Enviando Strings para o Monitor Serial¶

4.2 Recebendo Strings do Monitor Serial¶

5. Funções com Strings¶

5.1 Passando Strings como Parâmetros¶

5.2 Funções que Retornam Strings¶

6. Gerenciamento de Memória com Strings¶

6.1 Uso de Strings vs. Arrays de Caracteres¶

6.2 Evitando Fragmentação de Memória¶

7. Exemplos Práticos¶

7.1 Criando um Sistema de Mensagens¶

7.2 Manipulando Nomes de Usuários¶

7.3 Processando Dados de Sensor com Strings¶

8. Exercícios Práticos¶

Exercício 1: Conversor de Temperatura¶

Exercício 2: Verificação de Palíndromo¶

Exercício 3: Contador de Vogais¶

9. Conceitos Importantes¶

9.1 Vetores vs. Arrays¶

9.2 Operações com Strings¶

9.3 Gerenciamento de Memória com Strings¶

9.4 Boas Práticas com Strings¶

1.2 Diferenças entre Strings em C e a Classe `String`¶

2. Trabalhando com a Classe `String`¶

2.4 Métodos Comuns da Classe `String`¶