REVISÃO DE PILHAS E FILAS. Vanessa Braganholo Estruturas de Dados e Seus Algoritmos

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1 REVISÃO DE PILHAS E FILAS Vanessa Braganholo Estruturas de Dados e Seus Algoritmos

2 PILHAS E FILAS São tipos especiais de listas com disciplina restrita de acesso Acesso Consulta Inserção Remoção Disciplina Restrita Acesso permitido a apenas alguns nós

3 PILHAS

4 PILHAS Todas as operações são executadas na mesma extremidade da pilha: o último componente inserido é o primeiro a ser retirado LIFO: Last In, First Out inserções exclusões consultas INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 4

5 EXEMPLO DE APLICAÇÃO: RECURSÃO void recursivefunction(int num) { if (num < 5) { recursivefunction(num + 1); printf("%d\n", num); int main() { recursivefunction(0);

6 RECURSÃO void recursivefunction(int num) { if (num < 5) { recursivefunction(num + 1); printf("%d\n", num); int main() { recursivefunction(0);

7 OPERAÇÕES SOBRE PILHAS Operações válidas: Criar uma pilha vazia Inserir um nó no topo da pilha Excluir o nó do topo da pilha Consultar/Modificar o nó do topo da pilha Destruir a pilha inserções exclusões consultas topo base

8 ALTERNATIVAS DE IMPLEMENTAÇÃO Vetores Listas Encadeadas INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 8

9 IMPLEMENTAÇÃO DE PILHAS COM VETORES INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 9

10 EXEMPLO DE MANIPULAÇÃO DE PILHA COM VETOR 1. Inicializar pilha de inteiros com máximo de 10 nós lim base topo

11 EXEMPLO DE MANIPULAÇÃO DE PILHA COM VETOR 1. Inicializar pilha de inteiros com máximo de 10 nós 2. Inserir nó com valor 3 lim topo base

12 EXEMPLO DE MANIPULAÇÃO DE PILHA COM VETOR 1. Inicializar pilha de inteiros com máximo de 10 nós 2. Inserir nó com valor 3 3. Inserir nó com valor 7 lim topo base

13 EXEMPLO DE MANIPULAÇÃO DE PILHA COM VETOR 1. Inicializar pilha de inteiros com máximo de 10 nós 2. Inserir nó com valor 3 3. Inserir nó com valor 7 4. Inserir nó com valor 5 lim topo base

14 EXEMPLO DE MANIPULAÇÃO DE PILHA COM VETOR 1. Inicializar pilha de inteiros com máximo de 10 nós 2. Inserir nó com valor 3 3. Inserir nó com valor 7 4. Inserir nó com valor 5 5. Remover nó (nó removido é sempre o nó do topo) lim topo base

15 EXEMPLO DE MANIPULAÇÃO DE PILHA COM VETOR 1. Inicializar pilha de inteiros com máximo de 10 nós 2. Inserir nó com valor 3 3. Inserir nó com valor 7 4. Inserir nó com valor 5 5. Remover nó (nó removido é sempre o nó do topo) 6. Consultar pilha (Retorna 7) lim topo base

16 DECLARAÇÃO EM C typedef struct pilha { int info; TPilha; int base, lim, topo; INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 16

17 CRIAÇÃO DO VETOR NA FUNÇÃO MAIN E INICIALIZAÇÃO void inicializa(int *base, int *lim, int *topo) { *base = 0; *lim = 9; *topo = -1; int main() { TPilha pilha[10]; inicializa(&base, &lim, &topo);... lim base topo INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 17

18 CRIAÇÃO DO VETOR NA FUNÇÃO MAIN E INICIALIZAÇÃO void inicializa(int *base, int *lim, int *topo) { *base = 0; *lim = 9; *topo = -1; int main() { TPilha pilha[10]; inicializa(&base, &lim, &topo);... Note o uso de ponteiros para permitir alteração das variáveis base, lim e topo. INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 18

19 INSERÇÃO DE ELEMENTO: PUSH int push(tpilha *pilha, int lim, int *topo, int info) { if (pilha_cheia(lim, *topo)) { return -1; //pilha está cheia, inserção inválida else { //faz a inserção *topo = *topo + 1; pilha[*topo].info = info; return info; //retorna elemento inserido INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 19

20 INSERÇÃO DE ELEMENTO: PUSH int push(tpilha *pilha, int lim, int *topo, int info) { if (pilha_cheia(lim, *topo)) { return -1; //pilha está cheia, inserção inválida else { //faz a inserção *topo = *topo + 1; pilha[*topo].info = info; return info; //retorna elemento inserido Variáveis lim e info não serão alteradas (então não são ponteiros). Variável topo será alterada, então é ponteiro. Variável p é vetor, então é ponteiro. INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 20

21 CHECAR SE PILHA ESTÁ CHEIA int pilha_cheia(int lim, int topo) { if (topo == lim) return 1; else return 0; topo lim base INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 21

22 REMOÇÃO DE ELEMENTO: POP int pop(tpilha *pilha, int base, int *topo) { if (pilha_vazia(base, *topo)) { return -1; //pilha vazia, remoção inválida else { //faz a remoção int info = pilha[*topo].info; *topo = *topo - 1; return info; //retorna elemento removido INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 22

23 CHECAR SE PILHA ESTÁ VAZIA int pilha_vazia(int base, int topo) { if (topo < base) return 1; //pilha vazia else return 0; //pilha não vazia lim base topo INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 23

24 CONSULTAR TOPO DA PILHA: PEEK int peek(tpilha *pilha, int base, int *topo) { if (pilha_vazia(base, *topo)) return -1; //pilha vazia else { //faz consulta return pilha[*topo].info; lim topo base INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 24

25 IMPLEMENTAÇÃO COMPLETA A implementação completa está no site da disciplina INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 25

26 IMPLEMENTAÇÃO DE PILHAS COM LISTAS ENCADEADAS INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 26

27 pilha PILHA COM LISTA ENCADEADA topo info 5 prox #include "lista-encadeada.h" 7 typedef struct pilha{ TLista *topo; TPilha; λ

28 INICIALIZA pilha topo λ TPilha *inicializa() { TPilha *pilha = (TPilha *)malloc(sizeof(tpilha)); pilha->topo = NULL; return pilha; int main() { TPilha *pilha = inicializa();... INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 28

29 novo info 2 prox PUSH pilha topo 4 /* * * Insere elem no topo da pilha * */ void push(tpilha *pilha, int elem) { TLista *novo = (TLista*) malloc(sizeof(tlista)); novo->info = elem; novo->prox = pilha->topo; pilha->topo = novo; 8 1 λ INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 29

30 CHAMADA DO PUSH NA FUNÇÃO MAIN pilha int main() { TPilha *pilha = inicializa(); push(pilha, 5);... topo info 5 prox λ INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 30

31 EXERCÍCIO: IMPLEMENTAR O POP /* * * Exclui o elemento do topo da pilha * retorna o info do elemento excluído */ int pop(tpilha *pilha) { //TODO INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 31

32 EXERCÍCIO: IMPLEMENTAR O PEEK /* * * Consulta o elemento do topo da pilha * retorna info do elemento do topo */ int peek(tpilha *pilha) { //TODO INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 32

33 FILAS

34 FILAS Inserções são executadas em uma extremidade, e exclusões na outra: o primeiro componente inserido é o primeiro a ser retirado FIFO: First In, First Out inserções exclusões consultas INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 34

35 DECLARAÇÃO #include "lista-encadeada.h" typedef struct fila { TLista *inicio; TLista *fim; TFila; inicio fim INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 35

36 novo INSERÇÃO (SEMPRE NO FIM) inicio fim void insere(tfila *f, int elem){ TLista *novo = (TLista *)malloc(sizeof(tlista)); novo->info = elem; novo->prox = NULL; //inserção no fim da fila if (!fila_vazia(f)){ f->fim->prox = novo; else{ f->inicio = novo; f->fim = novo; //elt. novo é o novo fim da fila INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 36

37 FILA VAZIA int fila_vazia(tfila *f){ if (f->inicio == NULL) { return 1; else return 0; INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 37

38 RETIRAR ELEMENTO DA FILA (SEMPRE DO INÍCIO) inicio fim int retira(tfila *f){ if (fila_vazia(f)){ exit(1); int info = f->inicio->info; TLista *aux = f->inicio; f->inicio=f->inicio->prox; //se elemento removido era o único da fila //faz fim apontar para NULL também if (f->inicio == NULL) { f->fim = NULL; free(aux); return info; INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 38

39 EXERCÍCIOS 1. Faça uma função que imprime o conteúdo da fila, usando as funções de inserção e remoção (ver especificação no Google Classroom) 2. Faça uma função que altera o elemento do início da fila (ver especificação no Google Classroom) 3. Faça uma função que altera o elemento do topo da pilha (ver especificação no Google Classroom) INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 39

40 AGRADECIMENTOS Material baseado nos slides de Renata Galante Instituto de Informática, UFRGS Agradecimento a Isabel Rosseti pela implementação INSTITUTO DE COMPUTAÇÃO - UFF 40