Algoritmos e Estruturas de Dados

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1 Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores 2004/05 Algoritmos e Estruturas de Dados Trabalho prático P4B 2º semestre Efectue as tarefas de programação descritas abaixo, usando a linguagem C++ em ambiente Linux. Grupo 1 A estação de caminho-de-ferro Mx está neste momento em fase de reconstrução, e como tal só tem disponível uma linha de acesso. A estação Mx é um ponto de intenso tráfego de mercadorias, e a única linha disponível neste momento é usada por todos os comboios que chegam a Mx e partem de Mx (Mx é uma estação final, isto é, não é um ponto de passagem de comboios). Sabendo a hora prevista de chegada (partida) para cada um dos comboios que chegam (partem) da estação, pretende-se determinar o atraso que cada um dos comboios irá sofrer. Em cada momento, deve ser dada permissão de entrada/saída da estação Mx ao comboio que está há mais tempo à espera. Em caso de igualdade, deve ser escolhido o comboio que está a chegar à estação. Considere que o processo de chegada ou partida de um comboio de mercadorias demora exactamente 1 unidade de tempo. Considere a classe Comboio, que contém informação relativa a um determinado comboio: class Comboio { string codigo; char cp; // c : chegada ; p : partida int horaprevista; int horaefectiva; Comboio(string cod=, char cpini= c, int hor=0): codigo(cod), cp(cpini), horaprevista(hor), horaefectiva(-1) { bool operator == (const Comboio &c) const { return (codigo==c.codigo); } bool operator!= (const Comboio &c) const { return (codigo!=c.codigo); } bool operator < (const Comboio &c) const { return (horaprevista < c.horaprevista); } string getcodigo() const { return codigo; } int gethoraprevista() const { return horaprevista; } int gethoraefectiva() const { return horaefectiva; } char getcp() const { return cp; } void inchoraefectiva(int h) { horaefectiva += h ; } void sethoraefectiva(int h) { horaefectiva = h ; } void escreve() const { cout << codigo << : ; if (cp== c ) cout << chegada : ; else cout << partida : ; cout<< hp= << horaprevista <<, he= << horaefectiva <<endl; } Considere a classe Estacao, que contém informação sobre o tráfego de comboios na estação. class Estacao { string nome; LList<Comboio> comboiosantes; //comboios já chegaram e/ou partiram LList<Comboio> comboiosespera; //comboios à espera int hora; // hora Actual FEUP/LEEC Pág. 1 de 6 P4B

2 Estacao(string nm= Mx, int hor=0): nome(nm), hora(hor) { void inserecomboio(comboio &c1); void actualizahora(int horax); void escreve() const ; a) A lista dos comboios a chegar e/ou partir da estação está ordenada por hora prevista de chegada e/ou partida (se dois comboios têm a mesma hora prevista de chegada e partida, o comboio a chegar está, na fila, antes do comboio a partir). Implemente a função que determina qual a posição da lista onde deve ser inserido um novo comboio. LListItr<Comboio> posantes(const LList<Comboio> &comboios, Comboio c1) Esta função retorna o iterador para o elemento da lista comboios, que estará antes do novo comboio a inserir (c1). b) Implemente o método da classe Estacao, que insere um novo comboio na lista dos comboios em espera (comboiosespera). Esta função deve actulizar as horas efectivas de todos os comboios já existentes na lista, que sofrem mais um atraso com a inclusão deste novo comboio. Não esqueça que o processo de chegada ou partida de um qualquer comboio demora uma unidade de tempo. c) void Estacao::insereComboio(Comboio &c1) Este método altera o membro-dado comboiosespera, inserindo o comboio c1. Use a função definida na alínea anterior. i. Altere a classe LList, incluindo um novo dado-membro privado: LListNode<Object> *end; que é um apontador para o último elemento (nó) da lista. ii. Altere a classe LList, incluindo ainda um novo método: LListItr<Object> last() const Este método retorna o iterador para o último elemento da lista. Altere os métodos construtor, insert e remove da classe LList, de modo a considerar o novo dado-membro end. d) Implemente o método da classe Estacao, que actualiza a hora do sistema para o valor horax passado como argumento. void Estacao::actualizaHora(int horax) Este método remove da lista comboiosespera os comboios já processados (com hora efectiva inferior a horax). Estes comboios devem ser inseridos no final da lista comboiosantes (use o método last() definido na línea anterior). e) Implemente o método da classe Estacao, que escreve a informação relativa a todos os comboios existentes em espera. void Estacao::escreve() const Este método escreve a informação da lista membro-dado comboiosespera. FEUP/LEEC Pág. 2 de 6 P4B

3 Grupo 2 A empresa ABC pretende realizar um programa de escalonamento de tarefas em uma determinada máquina, de modo a minimizar o tempo de conclusão de todas as tarefas. Uma tarefa equivale a efectuar um processamento de uma peça específica na máquina em questão. Considere que todas as peças possuem um tempo de processamento na máquina de 1 unidade de tempo (um slot). Considere a classe Peca, que contém informação relativa a uma determinada peça a ser processada na máquina(tarefa): class Peca { string codigo; int horainicio; // instante após o qual a peça está pronta a ser processada int horalimite; // instante máximo para conclusão do processamento da peça int hora; // instante efectivo de processamento Peca(string cod=, int hi=-1, int hl=-1): codigo(cod), horainicio(hi), horalimite(hl) { bool operator!= (const Peca &p) const { return (codigo!=p.codigo); } bool operator < (const Peca &p) const { return (horainicio < p.horainicio); } string getcodigo() const { return codigo; } int gethorainicio() const { return horainicio; } int gethoralimite() const { return horalimite; } void sethora (int h) { hora = h ; } void escreve() const { cout << codigo << : << hora << endl; } Considere a classe Maquina, que contém informação sobre as peças a ser processadas em uma determinada máquina: class Maquina { string nome; LList<Peca> pecas; // lista de peças a processar, // por ordem decrescente de tempo de inicio LList<Peca> pecasnao; // listas de peças não possíveis de processar LList<int> slotsocupados; // lista de slots ocupados, p/ ordem decrescente LListItr<int> slotproximo(int horal); Maquina(string nm= ): nome(nm){ void novaspecas(const vector<peca> &npecas); void escreve() const ; O processo de escalonamento de peças é realizado de acordo com os passos seguintes: Manter uma lista de slots ocupados por ordem crescente. Por exemplo a lista slotsocupados={0,2,4} significa que os slots 0, 2 e 4 estão ocupados. A máquina está livre nos slots 1, 3, 5, e seguintes. Ordenar as peças por ordem decrescente de tempo de inicio. Para cada peça: o Determinar o slot mais próximo do seu tempo limite (mas sempre antes). Pesquisar na lista de slots ocupados o primeiro slot de valor superior a tempo_limite_da_peça-1. Considerar o slot anterior a este como sendo o slotx. FEUP/LEEC Pág. 3 de 6 P4B

4 a) o Se slotx não existe, considerar o slot livre correspondente ao instante tempo_limite_da_peça-1. Inserir este slot no inicio da lista slotsocupados, e actualizar a lista pecas com a informação sobre a hora efectiva de processamento desta peça. o Se slotx é igual a tempo_limite_da_peça-1, percorrer a lista slotsocupados a partir deste slotx para trás (usar goprevious()) até encontrar encontrar um slot livre, isto é, até encontrar dois elementos consecutivos na lista cuja difereça é superior a 1. Nesse caso, o slot livre é igual a valor_do_2º_destes_dois_elementos-1. Se o slot livre encontrado é menor ou igual ao tempo de início da peça, usar esse slot, inserindo-o na lista slotsocupados, e actualizando a lista pecas com a informação sobre a hora efectiva de processamento desta peça. Se o slot livre encontrado é menor que o tempo de início da peça, não é possível processar esta peça. Retirar a peça da lista de peças (pecas), e inseri-la na lista de peças impossíveis de processar (pecasnao). o Se o slot encontrado é inferior a tempo_limite_da_peça-1 : Se o slot é maior que o tempo de início da peça, considerar como slot livre o correspondente ao instante tempo_limite_da_peça-1. Inserir este na lista de slotsocupados, e actualizar a lista pecas com a informação sobre a hora efectiva de processamento desta peça Senão, não é possível processar esta peça. Retirar a peça da lista de peças (pecas), e inseri-la na lista de peças impossíveis de processar (pecasnao). i. Altere a classe LListNode, incluindo um novo dado-membro privado: LListNode<Object> *previous; que é um apontador para o nó anterior. ii. Adicione à classe LListIterator, o seguinte método público: void gotoprevious(); que recua para o elemento anterior na lista (operação inversa à realizada pelo método advance()). iii. Altere os métodos construtor, insert e remove da classe LList, de modo a actualizar convenientemente o novo dado-membro de LListNode (previous). b) Implemente a função: template <class Object> void ordenadecresce(llist<object> &lista) Esta função ordena de forma decrescente a lista lista passada como argumento. c) Implemente o seguinte método privado da classe Maquina: LListItr<int> slotproximo(int horal) Este método procura na lista slotsocupados, o slot (valor inteiro) mais próximo de horal, mas inferior a este valor horal, isto é, percorre a lista slotsocupados até encontrar um slot maior ou igual a horal. O método deve retornar o iterador para o elemento anterior. Não esqueça que a lista slotsocupados se encontra sempre ordenada de forma crescente. d) Implemente o seguite método da classe Maquina: void novaspecas (const vector<peca> &npecas) Este método efectua o processo de escalonamento de um conjunto de peças, especificadas no vector npecas passado como argumento. Deve seguir os passos enumerados anteriormente. Use as funções definidas nas duas alíneas anteriores. FEUP/LEEC Pág. 4 de 6 P4B

5 e) Implemente o método da classe Maquina, que escreve a informação relativa a todos as peças a processar existentes na lista pecas. void Maquina::escreve() const Grupo 3 Pim, Pam, Pum, cada bola mata um, p'ra galinha e para o peru quem se livra és mesmo tu" Recorde este jogo de crianças, cujas regras são muito simples: Uma das crianças começa a dizer a frase, e em cada palavra vai apontando para cada uma das crianças em jogo. Ao chegar ao fim da lista de crianças, volta ao início, a ele mesmo. A criança que está a ser apontada quando é dita a última palavra da frase, livra-se e sai do jogo. A contagem recomeça na próxima criança. Perde o jogo a criança que restar. Use uma lista circular para implementar este jogo. Os elementos da lista são objectos da classe Crianca. class Crianca { string nome; int idade; char sexo; // f : menina ; m : menino Crianca(string n=,int i=0,char s= x ): nome(n),idade(i),sexo(s) {} bool operator == (const Crianca &c2) const { return (nome==c2.nome); } bool operator!= (const Crianca &c2) const { return (nome!=c2.nome); } int getidade() const { return idade; } string getnome() const { return nome; } char getsexo() const { return sexo; } void escreve() { cout << nome << : << sexo << : << idade << endl; } Nota: Implemente sempre um programa para teste de cada uma das alíneas. a) A roda de crianças deve ser implementada através de uma lista circular. Uma lista circular é uma lista onde o último elemento aponta para o primeiro. Altere a classe LList para implementar uma lista circular (não considere a existência do método de inserção em posição referida por iterador). i. Adicione à classe LList um novo membro-dado privado (nels), que contém o número de elementos da lista. ii. Implemente o método público int getnels(), que retorna o número de elementos na lista iii. Altere convenientemente os métodos construtor, pesquisa, inserção (em uma determinada posição) e remoção. b) Implemente a função Crianca perdejogo(string frase, LListC<Crianca> &roda) que determina qual a criança que perde o jogo quando a frase utilizada é frase, e a lista das crianças em jogo é roda. FEUP/LEEC Pág. 5 de 6 P4B

6 A seguinte função determina o número de palavras existentes na string frase: int npalavras(string frase) { if (frase.length()==0) return 0; int n=1; int pos = frase.find( ); while (pos! = string::npos) { frase = frase.substr(pos+1); pos = frase.find( ); n++; } return n; } c) Implemente a função: ListC<Crianca> aospares(const ListC<Crianca> &roda) que cria uma nova roda posicionando as crianças existentes em roda alternadamente de acordo com o seu sexo. Assim, a primeira criança é uma menina, a segunda um menino, a terceira uma menina, e assim sucessivamente. Esta nova roda possui o mesmo número de meninas e meninos. As crianças do final da lista roda que sejam do mesmo sexo não são consideradas na nova roda. d) Implemente a função: ListC<Crianca> inverte(const ListC<Crianca> roda) que cria uma nova roda onde as crianças se encontram em ordem inversa da lista roda. e) Implemente a função : void escreve(const ListC<Crianca> &roda) que escreve a informação relativa a todas as crianças que estão em roda. FEUP/LEEC Pág. 6 de 6 P4B