-Estrutura linear de acesso seqüencial que ordena seus elementos pela seqüência cronológica de sua entrada;

Transcrição

1 FILAS (Queues) -Estrutura linear de acesso seqüencial que ordena seus elementos pela seqüência cronológica de sua entrada; -Estrutura FIFO (First In First Out) a ordem de saída é a mesma ordem de entrada (o 1 o a chegar será o 1 o a sair da fila); -Diferentemente da pilha uma fila pode ser manipulada pelas duas extremidades, conhecidas como FRENTE e CAUDA (ou frente e cauda, etc); - Restrições quanto à manipulação: inserções sempre no final, remoções sempre do início da fila;

2 FI LA ESTÁTI CA (tamanho máximo estático) COM DESCRI TOR 1) I mplementação Simples typedef struct { void * vet; int tamvet; int frente; /* indexa o início da fila * / int cauda; /* indexa o final da fila * / } Fila; Inserções incrementam a CAUDA, remoções incrementam a FRENTE (CAUDA e FRENTEvariando); a) Inicialização: CAUDA = -1, FRENTE = 0; b) Tamanho da Fila = CAUDA FRENTE + 1; c) Fila vazia : CAUDA < FRENTE; d) Fila cheia : CAUDA = = ComprimentoDoVetor - 1; (?!)

3 Como um Tipo de Dados Abstrato, a fila, além do modelo de dados, terá que prover um conjunto de operações. Operações: int cria(ppfila pp, int tamvet, int tami nfo); int buscanafrente(pfila p, void * preg); int insere(pfila p, void * novo); int retira(pfila p); Pode ser flexibilizado void destroi( ppfila pp); void purga(pfila p); int testavazia( pfila p); int testacheia( pfila p);

4 Operações de inserção e remoção para a implementação simples: int inserenafila( pfila p, pi nfo novo) fila cheia? SI M : FRACASSO; NÃO: incrementa CAUDA; insere o novo item na posição indexada por CAUDA; SUCESSO; int removedafila( pfila p) fila vazia? SI M: FRACASSO; NÃO: incrementa FRENTE; SUCESSO;

5 SI MULAÇÃO - ( 1) Fila Estática Simples

6 Perceba que a implementação da Fila Simples pode levar a inconsistências. Ex: Na linha j, a fila está cheia (CAUDA = = tamvet-1) e vazia (CAUDA < FRENTE) ao mesmo tempo. Isso ocorre por que a fila SIMPLES não ocupa o vetor de maneira ótima. Para otimizar o uso do vetor serão propostas três adaptações à fila simples: duas utilizando movimentação de dados e uma utilizando o conceito de vetor circular.

7 2)Movimentação de Dados a cada remoção A cada remoção move-se toda a fila na direção do seu FRENTE de forma a preencher o espaço deixado pela remoção: (Pseudo código) retira( ) if(p-> CAUDA < p-> FRENTE) /* Fila Vazia?* / FRACASSO /* SIM * / else /* compactação/ remoção FRENTE sempre em zero * / for (i= 0; i < p-> CAUDA; i+ + ) p-> vetfila[i] = p-> vetfila[i+ 1]; p-> CAUDA--; SUCESSO a) Tamanho da fila à CAUDA - FRENTE + 1 = CAUDA = CAUDA+ 1; b) Inicialização: CAUDA = -1, FRENTE = 0; c) Fila vazia : CAUDA < FRENTE; d) Fila cheia : CAUDA = comprimentodovetor - 1

8 SI MULAÇÃO - (2) Fila Estática com Mov. Dados na Remoção

9 Na Adaptação da Simples (1) para a Fila Estática com Mov. Dados na remoção (2) Perceba que a frente da fila agora está sempre fixa em zero, portanto, em relação á fila simples: a)pode-se eliminar o campo frente da estrutura interna do TDA (implicitamente zero). b)deve-se adaptar convenientemente as operações que fazem acesso ao campo frente.

10 3) Movimentação de dados na hora certa FRENTE variável, como feito na alternativa 1, aliado à compactação como em 2. Ao invés da compactação ocorrer a cada remoção, ela ocorrerá quando, durante a inserção, for detectado um falso sinal de fila cheia : (Pseudo código) inserção( ) / * fila cheia: CAUDA= = comprimentodovetor-1 * / Se ( CAUDA= = comprimentodovetor-1 ) tamanhodafila: CAUDA - FRENTE + 1; Se(tamanhoDaFila < comprimentodovetor) for(i= 0; i < tamanhodafila; i+ + ) vetfila[i] = vetfila[i+ FRENTE]; p-> CAUDA = p-> CAUDA - p-> FRENTE; p-> FRENTE = 0; Senão / * a FI LA realmente está cheia! * / Return FRACASSO; inserção no final da fila; return SUCESSO;

11 SI MULAÇÃO - (3) Fila Estática com Mov. Dados na I nserção

12 Independentemente da opção 2 ou 3, a movimentação de dados pode ser uma operação bastante lenta. Se a estrutura possuir N posições e a fila de dados possuir N-1 elementos, serão necessárias N-2 movimentos, dos N-2 elementos desde o final da fila. A solução ideal para implementação de filas estática é aquela que otimiza a utilização do espaço da fila sem a necessidade de movimentação de dados. Isso é possível com uma implementação circular

13 4) Fila Circular Vetor como um arranjo circular, como se o seu final se ligasse ao seu início. A fila se estende de FRENTE até CAUDA no sentido horário. A implementação circular para a fila estática é bastante vantajosa, pois reutiliza as posições desocupadas do vetor sem a necessidade de movimentação de dados. Porém há conseqüências: CAUDA< FRENTE não necessariamente implicará em fila vazia O tamanho da fila não necessariamente= = CAUDA-FRENTE + 1

14 J) K) F C vetfila[ 5 ] operação Interpretação X0 X1 X X3... X0 X1 X2 insere X3 em modo Fila circular fim < inicio à porém a fila Não está vazia tam. da Fila=0-2+1= -1 à inconsistente J ) K )

15 E agora... Se CAUDA < FRENTE nem sempre implicará em fila VAZIA e CAUDA-FRENTE+ 1 nem sempre será = tamanhodafila Como avaliar as condições VAZIA/ CHEIA? O mais simples é acrescentar tamanhodafila como um campo da estrutura interna do TDA, o qual servirá para definir se o estado da fila é vazia ou cheia independentemente de FRENTE e CAUDA. a) Inicialização: CAUDA = -1, FRENTE = 0; b)tamanho da fila à dado explicito no descritor; c) Fila vazia : tamanho da fila = 0; d) Fila cheia : tamanho da fila = comprimentodovetor

16 Estrutura da Fila Circular Estática: typedef struct { void * vet; int tamvet; int FRENTE; int CAUDA; int tamanhodafila; / * quantidade de dados * / } Fila;

17 SI MULAÇÃO - ( 4) Fila Estática - Considerando um Vetor Circular

18 Para a Fila circular serão necessárias novas implementações para: 1) remoção e inserção para considerando-se a circularidade do vetor 2) testavazia e testacheia onde podese tirar proveito do campo tamanho da fila

19 inserção( ) / * pseudo código* / SE (tamanho atual da fila < tamanho do vetor) / * há espaço no início do vetor * / SE (CAUDA = = tamanho do vetor-1) / * utilize o aspecto circular * / CAUDA = 0; vetor[ CAUDA] = novo; SENÃO vetor[+ + CAUDA] = novo tamanho atual da fila + + SENÃO fila realmente cheia!! Sentido da circulação Alternativa p/ controle da circularidade : SE (CAUDA = = tamanhodovetor - 1) CAUDA = (CAUDA+ 1)% tamanho do vetor vetor[ CAUDA] = novo tamanho atual da fila + +

20 Remoção( ) / * pseudo código* / SE(tamanho da fila = = 0) fila vazia SENÃO SE (FRENTE = = tamanho do vetor-1) FRENTE = 0 SENÃO FRENTE+ + tamanho da fila - - Alternativa p/ controle da circularidade : Sentido da circulação SENÃO FRENTE = (FRENTE+ 1)% tamanho do vetor tamanhodafila - -