Relatório do Projeto: Sistema de Gerenciamento Hospitalar

Integrantes do Grupo

• Cleyton Jose Rodrigues Macedo - 16821725
• Giovanni Torres Bullo - 16869833
• Guilherme Cavalcanti de Santana - 15456556

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Justificativa das Estruturas de Dados Escolhidas

Árvore AVL para o Registro de Pacientes

A escolha da Árvore AVL para o registro de pacientes é justificada pela necessidade de eficiência na busca, inserção e recuperação de dados, essencial para o sistema de um hospital onde tempo é crítico.

1. Complexidade O(log n) para busca: A AVL garante que a altura da árvore seja sempre logarítmica em relação ao número de nós. A AVL garante a complexidade logarítmica pois seu balanceamento previne a degeneração da árvore.

2. Complexidade O(log n) para inserção: Como a inserção de um novo nó na árvore envolve a busca (O(log n)), a inserção do nó (O(1)) e o processo de rebalanceamento (rotações, O(log n) no pior caso), a AVL tem custo total de O(log n), ou seja, é muito eficiente para inserções.

Heap para a Fila de Prioridade

Devido a sua eficiência para lidar como valores de máximo e mínimo (como casos de emergência e casos não urgentes), a heap é excelente para ser utilizada como fila de prioridade.

1. Acesso Imediato ao Mais Prioritário O(1): Em uma emergência, o dado mais importante é quem é o próximo a ser atendido. A Heap mantém o elemento de maior prioridade sempre na raiz (índice 0 do vetor), permitindo acesso instantâneo.

2. Eficiência na Inserção e Remoção O(log n): Numa lista, ordenada ou não, as principais funções serão de tempo linear. A heap é uma estrutura que permite tanto inserção quanto busca e remoção em tempo O(log n), através das operações fix_up e fix_down.

3. Estabilidade: Pela forma como a função de comparação é construida, a heap garante que, se dois pacientes possuem o mesmo nível de prioridade, será atendido aquele que chegou primeiro.

Estrutura Geral do Projeto

O desenvolvimento do projeto foi dividido em três etapas principais:

1. Criação de estruturas de dados genéricas: Pilha, Árvore AVL (substituiu Lista) e Árvore Heap (substituiu Fila).
2. Criação de TADs específicos: Tratamento e Paciente.
3. Desenvolvimento do sistema (main.c): Integração dos TADs específicos com as estruturas genéricas.

Nota: Como a terceira etapa foi realizada de forma independente e posterior às duas primeiras, algumas funções implementadas nas Estruturas de Dados (EDs) não foram utilizadas no sistema final.

Dispatch Table

As estruturas de dados genéricas foram projetadas para armazenar ponteiros void* em vez de um tipo de dado pré-definido. Para que essas estruturas possam manipular os dados corretamente (ex: liberar memória, imprimir, salvar em disco), elas necessitam acessar funções específicas do tipo de dado armazenado.

Para solucionar isso, implementamos uma Dispatch Table definida em tabela_funcoes.h:

• A tabela armazena ponteiros para funções essenciais: apagar, imprimir, comparar, salvar, carregar e copiar.
• Os TADs específicos (Paciente, Tratamento) possuem uma instância estática dessa tabela preenchida com suas próprias funções e uma função "getter" para retornar o endereço dessa tabela.
• Ao criar uma ED genérica, o endereço da tabela correspondente é passado e armazenado na estrutura.

Isso permite que as EDs genéricas armazenem qualquer TAD específico (como Médico, Hospital, etc.), desde que as funções necessárias sejam fornecidas via Dispatch Table.

Funções da Dispatch Table:

• Apagar e Imprimir: Autoexplicativas.
• Comparar: Utilizada para buscas. Retorna 0 se dois itens forem considerados iguais (critério depende da implementação específica). A ED compara cada item armazenado com um item "chave" de busca.
• Copiar: Retorna uma cópia do item, útil para gerar listas de resultados de busca.
• Salvar e Carregar: Explicadas abaixo.

Persistência de Dados (Salvar e Carregar)

Cada ED e TAD possui um par de funções salvar e carregar que trabalham em conjunto:

• Salvar: Recebe um ponteiro para o TAD/ED. Escreve um cabeçalho identificador, chama a função salvar dos itens armazenados (via Dispatch Table) recursivamente se necessário, e finaliza com um rodapé.
• Carregar: Lê o arquivo verificando o cabeçalho e rodapé para garantir a formatação correta. Reconstrói a estrutura na memória.

Essa abordagem encapsulada permite que a persistência de dados complexos (ex: uma lista de pacientes onde cada paciente tem uma pilha de tratamentos) seja feita de forma cooperativa entre os diferentes módulos.

Gerenciamento de Memória

A política adotada define que as EDs genéricas (Pilha, Fila, Lista) tornam-se proprietárias ("owners") dos itens inseridos. Elas são responsáveis por chamar a função apagar de cada item (via Dispatch Table) quando a estrutura for destruída ou o item removido.

Entrada de Dados (entrada.h / entrada.c)

O sistema utiliza um módulo dedicado para inputs do usuário. Ele define funções robustas para obter comandos, strings e números, implementando proteções contra buffer overflow e entradas inválidas, embora não garanta segurança total contra inputs maliciosos.

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Descrição de Cada TAD

PILHA: É uma pilha encadeada de alocação dinâmica, que armazena ponteiros para void em nós contendo o item e um ponteiro para o anterior. Utiliza a Dispatch Table (tabela_funcoes.h) para manipular os dados genéricos. A função pilha_salvar utiliza recursão para percorrer até a base e gravar os dados da base para o topo, permitindo que a função pilha_carregar leia sequencialmente e reconstrua a pilha na ordem original.

HEAP: Substituindo a Fila convencional, este TAD implementa uma Max-Heap sobre um vetor, garantindo acesso imediato ao elemento de maior prioridade. Cada nó armazena, além do item genérico, uma prioridade (char) e uma ordem de chegada (int), utilizada para desempatar elementos de mesma prioridade (critério FIFO). A função heap_imprimir realiza uma ordenação (via qsort) para exibir a lista completa por ordem de atendimento sem desfazer a estrutura da heap. A persistência salva os metadados de cada nó, permitindo restaurar o estado exato da fila, sem necessidade de utilizar a função de inserção durante o carregamento.

AVL: Substituindo a Lista, é uma árvore binária de busca balanceada que armazena ponteiros para void. Cada nó mantém sua altura para calcular o fator de balanceamento e realizar rotações (esquerda/direita) automáticas na inserção e remoção. A função avl_salvar utiliza o caminho pré-ordem (raiz-esquerda-direita) e marca nós nulos com #. Isso permite que avl_carregar reconstrua a árvore com a exata topologia e balanceamento originais, sem necessidade de reprocessar as rotações durante o carregamento.

TRATAMENTO: É um struct encapsulado que armazena uma string de até 100 caracteres representando um medicamento ou procedimento. A função tratamento_criar valida o tamanho da string para evitar buffer overflow. Possui uma função que retorna sua Dispatch Table específica, e sua função de comparação utiliza strcmp para verificar se dois tratamentos são idênticos.

PACIENTE: É um struct composto que armazena um ID (inteiro), Nome (string) e uma PILHA interna para o histórico de tratamentos. Implementações específicas: paciente_historico_cheio limita o histórico a 10 itens e paciente_comparar´ retorna 0 se houver igualdade de ID ou de Nome, facilitando buscas flexíveis. As funções de persistência (salvar/carregar) gerenciam os dados do paciente e delegam a persistência do histórico para as funções do TAD Pilha.

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Sistema Propriamente Dito (main.c)

Registro de Pacientes

O Registro é uma struct que gerencia:

1. O próximo ID disponível (inteiro).
2. Uma lista de pacientes.

• Geração de IDs: IDs são sequenciais e autoincrementais (iniciando em 1). Quando um paciente é inserido, o contador é incrementado. Isso evita colisões e tentativas manuais de encontrar IDs livres.
• Óbito/Remoção: Se um paciente falece e é removido, seu ID não é reutilizado. Isso previne inconsistências históricas e mistura de dados entre pacientes antigos e novos.
• Persistência: Possui funções próprias de salvar/carregar para armazenar tanto o contador de IDs quanto a lista completa (incluindo os históricos de tratamentos de cada paciente).

Fila de Espera com Prioridade

• Implementada utilizando o TAD Heap.
• Capacidade: Máximo de 50 pacientes.
• Regras:
  • Se cheia, novos pacientes podem ser registrados no hospital, mas não podem entrar na fila de espera.
  • Não permite duplicidade (um paciente não pode estar duas vezes na fila).

Fluxo de Execução

1. Inicialização: O usuário informa os arquivos de registro e fila. O sistema verifica a existência e validade. Opção de iniciar do zero caso não existam.
2. Core Loop: O usuário interage via menu de comandos numéricos.
   • 0: Geralmente usado para cancelar operação ou Sair do sistema (no menu principal).
   • 1: Confirmação em alguns contextos.
3. Saída: Ao encerrar o sistema pelo menu principal, todos os dados (Registro e Fila) são salvos automaticamente nos arquivos correspondentes.