Alocação sequencial - filas

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1 Alocação sequencal - las Flas A estrutura de dados Fla também é bastante ntutva. A analoga é com uma la de pessoas aguardando para serem atenddas no guchê de um banco, ou aguardando o ônbus. Se houver respeto, todos obedecem a la, sto é, quando chega um novo elemento, este se poscona no nal da la e quando lbera um lugar quem va é quem está no níco da la. Assm, uma la é caracterzada pela seqüênca: O prmero a entrar é o prmero a sar. Ou O últmo que entrou é o últmo a sar. As expressões em nglês que denem esta estrutura: FIFO rst n rst out ou LILO last n last out Consdere o exemplo abaxo que mostra a evolução de uma la. Uma letra sgnca adcone um elemento na la e um ponto sgnca retre um elemento da la. Operação Retrado Fla F F I FI L FIL. F IL A ILA. I LA D LAD LAD. L AD. A D D L DL DL M DLM DLM. D LM N LMN. LMN T LMNT. LMNT O LMNTO S LMNTOS. L MNTOS

2 Para se mplementar uma la num vetor de elementos são necessáros 2 apontadores. Um ndca o níco da la (prmero elemento) e o outro o m da la (últmo elemento). Vejamos uma la mplementada num vetor de 8 elementos (v[0],v[1],...,v[7]) Fla vaza: =-1; =-1; Inserr 2 elementos: =0; =1; Inserr mas 3 elementos: =0; =4; Remover 3 elementos: =3; =4; Inserr 1 elemento e remover 2: =5; =5;, Inserr 4 elementos: neste caso temos um problema, pos não cabem mas elementos no vetor e temos elementos vazos no níco. Para resolver este problema, podemos azer uma la crcular, sto é, azer com que o últmo elemento do vetor seja segudo do prmero. Ou seja, basta somar um (módulo o tamanho do vetor). Neste exemplo teríamos: =5; =1; Remover 5 elementos: neste caso também temos um problema, pos a la cara vaza e qual sera o valor de e? Se dexarmos ==2, por exemplo, não conseguremos dstngur la vaza de la com um só elemento. É melhor neste caso orçar ==-1. Agora vamos azer os algortmos numa la de nteros de MAX elementos: #dene MAX 100

3 nt, ; nt la[max]; vod nca_la() { ==-1; nt nsere_la(nt x) { /* nsere x no m da la */ nt prox; prox = (+1) % MAX; (prox == ) return -1; //não há mas lugar la chea = prox; la[] = x; // se a la era vaza, altera o (==-1) =0; nt remove_la(nt *x) { /* remove elemento da la em x */ ( == -1) return -1; /* la vaza */ *x = la[]; /* verca se la va car vaza */ ( == ) ==-1; else =(+1) % MAX; xstem outras maneras de mplementar as unções para manpulação de las. Uma delas que pode smplcar o tratamento dos casos partculares (la vaza, la chea), é manter além dos ndcadores e, um contador com o número de elementos da la n_elem. #dene MAX 100 nt,, n_elem; nt la[max]; vod nca_la() { ==-1; n_elem=0; Fca com exercíco, reazer as unções nsere_la e remove_la. O exemplo acma mostra uma la de nteros, mas podemos ter las com elementos de quasquer tpos nclusve de elementos do tpo struct. Para tanto mudaríamos apenas algumas declarações na mplementação acma:

4 #dene MAX 100 struct elemento {... nt, ; struct elemento la[max]; vod nca_la() { ==-1; nt nsere_la(struct elemento x) { /* nsere x no m da la */ nt prox; prox = (+1) % MAX; (prox == ) return -1; /* não há lugar la chea */ = prox; la[] = x; /* se a la era vaza, altera o */ (==-1) =0; nt remove_la(struct elemento *x) { /* remove elemento da la em x */ ( == -1) return -1; // la vaza *x = la[]; /* verca se la va car vaza */ ( == ) ==-1; else =(+1) % MAX; Aplcações xstem mutos algortmos que precsam manpular estrutura de dados do tpo la. É usada prncpalmente para comuncação entre processos que possuem velocdades derentes de geração de peddos e atendmento de peddos. Por sso que não é comum o uso desta estrutura na programação seqüencal normal, pos se os peddos são consumdos na mesma velocdade em que são gerados, não há necessdade de las. Por sso, esses algortmos aparecem prncpalmente em comuncação entre processos e dentro do sstema operaconal, que recebe requsções de város programas ao mesmo tempo e tem que atendê-las sequencalmente.

5 Ctamos alguns: a) O controlador do dsco é um processador dedcado para controlar o acesso ao dsco. Város usuáros podem requstar acesso a determnados setores do dsco ao mesmo tempo. Como o atendmento a cada requsção demora alguns mlsegundos, o controlador tem que gerencar a la de requsções dos usuáros. b) Um servdor de págnas web que atende um usuáro de cada vez recebe ao mesmo tempo váras requsções de págnas de város clentes da rede. Como só um clente é atenddo ao mesmo tempo, as váras requsções pendentes têm que permanecer numa la. Neste caso, a la é gerencada pelo protocolo TCP que está em contato com a rede, recebendo as requsções dos usuáros. c) Uma parte mportante do núcleo do sstema operaconal é o escalonamento de processos. Os város processos se alternam na execução, pos a CPU é uma só. O sstema operaconal deve gerencar a la de processos prontos, esperando a dsponbldade da CPU. Neste caso na verdade além de usa posção na la, exste a prordade do processo. Isso é mplementado pelo sstema operaconal com uma la de prordades ou com váras las, uma para cada prordade. d) A la da mpressora. Num ambente em rede, a mpressora é usada por város usuáros. Num determnado nstante, város arquvos podem ser envados à mpressora para serem mpressos. A mpressora tem que colocar esses arquvos numa la, pos a velocdade de mpressão é menor que a velocdade de recepção dos arquvos. Os exemplos com las são usados em geral quando o processamento é eto por processos assíncronos unconando paralelamente. A la regula a comuncação entre os processos. xstem os processos produtores de elementos para a la e os processos consumdores de elementos da la. A produção e consumo de elementos da la ocorre em velocdades derentes. Daí a necessdade da la. vod produtor() { produza (msg); nsere_la(msg); vod consumdor() { /* se la está vaza ca esperando */ remove_la(msg); consuma(msg);

6 produtor() consumdor() la Flas com prordades Mutas vezes uma estrutura de la smples não atende. Ocorre quando os elementos da la têm prordades derentes para serem atenddos. Isso ocorre também no caso das las da vda real. Veja o caso da la dos clentes no banco. Tem que haver atendmento especal para dosos, gestantes, clentes preerencas, etc. Há duas soluções: a) Váras las. Uma para cada prordade. Naturalmente ao retrar um elemento, sempre procuramos na la de maor prordade. Quando ela está vaza, tenta-se a la com prordade segunte e assm por dante. b) Uma só la, só que quando se coloca um elemento na la, não se coloca no nal e sm no lugar correspondente à sua prordade. Isso não é bem uma la, pos não estamos usando o prncípo de nserr no nal e retrar do níco. Como já devem ter notado, essas soluções podem azer com que elementos com baxa prordade demorarem muto para serem atenddos e talvez nem o sejam. Portanto a admnstração de las de prordades requer algo mas elaborado, mas esse é assunto para outros cursos.