Estruturas de Dados - Filas

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1 Estruturas de Dados - Filas Leandro Tonietto ltonietto@unisinos.br Algoritmos e Estruturas de Dados em C++ Unisinos Abr-8 Uma fila (queue) é uma seqüência de n nodos de um determinado tipo, cujo comportamento simula uma fila de regsitros. Normalmente representamos uma lista por uma seqüência de elementos separados por vírgula x, x, x,., xn. Onde n >=. O número n de elementos é o comprimento da fila. Se n > então dizemos que x é o primeiro elemento da fila e xn é o último elemento. Sendo que x foi primeiro elemento e o xn é o último elemento a chegar. Se n = então a fila está vazia. Uma propriedade importante da fila é que os elementos são inseridos no final e removidos no. O primeiro registro a ser inserido é o primeiro a sair: FIFO (first in first out). 8-abr-8 Leandro Tonietto Para entender melhor imagine a fila de um banco: a primeira pessoa a chegar é a primeira a ser atendida. Entrada Saída Sempre é mantido um ponteiro para o (primeiro) e outro para (último) da fila? 8-abr-8 Leandro Tonietto 8-abr-8 Leandro Tonietto Sempre é mantido um ponteiro para o (primeiro) e outro para (último) da fila Sempre é mantido um ponteiro para o (primeiro) e outro para (último) da fila? 8-abr-8 Leandro Tonietto 5 8-abr-8 Leandro Tonietto 6

2 Sempre é mantido um ponteiro para o (primeiro) e outro para (último) da fila Sempre é mantido um ponteiro para o (primeiro) e outro para (último) da fila E a remoção? 8-abr-8 Leandro Tonietto 7 8-abr-8 Leandro Tonietto 8 Sempre é mantido um ponteiro para o (primeiro) e outro para (último) da fila 8-abr-8 Leandro Tonietto 9 O primeiro é atendido e os registros dão um passo a frente Alocação estática é feita com arrays. Praticamente igual ao simples uso de arrays, onde os dados são sempre inseridos no final. O que muda é a remoção, que sempre feita no. Requer movimentação dos registros a partir do segundo até o último da fila. Alocação é pré-definida, portanto deve-se estabelecer a quantidade de memória a ser usada em tempo de compilação. Exemplo, com ordem alfabética: Pessoa [5]; chegou(, ); chegou(, ); chegou(, ); chegou(, ); 8-abr-8 Leandro Tonietto? Alocação estática é feita com arrays. Praticamente igual ao simples uso de arrays, onde os dados são sempre inseridos no final. O que muda é a remoção, que sempre feita no. Requer movimentação dos registros a partir do segundo até o último da fila. Alocação é pré-definida, portanto deve-se estabelecer a quantidade de memória a ser usada em tempo de compilação. Exemplo, com ordem alfabética: Pessoa [5]; chegou(, ); chegou(, ); chegou(, ); chegou(, ); 8-abr-8 Leandro Tonietto 8-abr-8 Leandro Tonietto

3 . Atende (retira) o primeiro, que é o próximo a ser atendido. Atende (retira) o primeiro, que é o próximo a ser atendido. Fazer com que os registros andem uma posição a frente 8-abr-8 Leandro Tonietto 8-abr-8 Leandro Tonietto Métodos que poderiam ser implementados para manipulação (teoria): push(registro) insere registro no final da fila pop() remove um registro da fila front(fila) retorna o primeiro elemento Alternativamente chegou(registro) indica a chegada de um novo registro na fila atender() - indica a saída ou atendimento do primeiro registro. Exemplo da função chegar na fila: bool chegou(pessoa *fila, int &final, Pessoa novo){ if(final == MAX) return false; lista[++final]=novo; 8-abr-8 Leandro Tonietto 5 8-abr-8 Leandro Tonietto 6 Exemplo da função sair da fila: Pessoa saiu(pessoa *fila, int &final){ Pessoa atendida = fila[]; for(int i=; i<=final; i++){ fila[i-] = fila[i]; final--; return atendida; Note que a Pessoa que foi atendida deve ser retornada para quem chamou a função? 8-abr-8 Leandro Tonietto 7 8-abr-8 Leandro Tonietto 8

4 E a saída da fila? 8-abr-8 Leandro Tonietto 9 Passa para o segundo da fila 8-abr-8 Leandro Tonietto // main Pessoa iniciofila = Pessoa(, NULL); Pessoa finalfila = iniciofila; chegou(finalfila, Pessoa(, NULL)); bool chegou(pessoa **ultimo, Pessoa &novo){ (*ultimo)->proximo = &novo; (*ultimo) = &novo; Pessoa saiu(pessoa **primeiro, Pessoa **ultimo){ if((*primeiro)==(*ultimo)){ (*ultimo) = ; Pessoa *aux = *primeiro; *primeiro = *primeiro->proximo; aux->proximo = ; return aux; Entrada Fila com prioridades (PRIQ - Priority Queuing) O objetivo é simular situação aonde um registro não pode ser inserido no e, sim no. Registros tem um atributo de prioridade Normalmente se usa encadeamento duplo para facilitar a atualização da PRIQ Normal Importante Urgente Saída 8-abr-8 Leandro Tonietto 8-abr-8 Leandro Tonietto Mensagem iniciofila = Mensagem( Teste de mensagem,, NULL); Mensagem finalfila = iniciofila; chegou(finalfila, Pessoa( nova mensagem, -, NULL)); bool chegou (Mensagem **ultimo, Mensagem &novo){ if(novo.prioridade == ){ // prioridade normal, entra no final (*ultimo)->proximo = &novo; (*ultimo) = &novo; else { // então tem alguma prioridade Mensagem *aux = *ultimo, *ant = aux; while( aux!= && aux->prioridade < novo.prioridade){ ant = aux; aux = aux->anterior; // lista duplamente encadeada novo.anterior = aux; class Mensagem { novo.proximo = aux->proximo; aux->proximo = &novo; char *texto; ant->anterior = &novo; Mensagem *proximo; Mensagem *anterior; Pessoa saiu (Mensagem **primeiro, Mensagem **ultimo){ if((*primeiro)==(*ultimo)){ int prioridade; (*ultimo) = ; Mensagem *aux = *primeiro; *primeiro = *primeiro->proximo; aux->proximo = ; Sobrecarga do operador < pode return aux; auxiliar nesta tarefa 8-abr-8 Leandro Tonietto Exercícios: Implementar algoritmos de inserção e saída de filas com alocação estática ou dinâmica: Inserir no final; remover no Alterar algoritmos para consistir fila com prioridades. Se mensagem tem algum tipo de prioridade, deve-se inserir na ordem correta de atendimento por prioridades. Demais exercícios de simulação 8-abr-8 Leandro Tonietto

5 DEQUE: São filas que são manipuladas tanto pelo quanto pelo. Métodos comuns: push_back insere no pop_back remove no push_front insere na frente pop_front remove na frente 8-abr-8 Leandro Tonietto 5 5