Estruturas de dados. IPC2 1999/2000 F. Nunes Ferreira

Transcrição

1 Estruturas de dados IPC2 1999/2000 F. Nunes Ferreira Acetatos baseados no livro C: How to Program (second edition) H. M. Deitel P. J. Deitel Prentice Hall, 1994

2 Estruturas de dados Introdução 2 Arrays e Estruturas são estruras de dados de comprimento fixo Nas Estruturas de dados dinâmicas, o comprimento evolui conforme as necessidades Ex: Pilhas, Filas de espera, Árvores,... Estruturas auto-referenciadas struct noestrutura struct noestrutura { int elem; struct noestrutura *apontaprox; ; NULL

3 Estruturas de dados Alocação dinâmica de memória 3 Alocação dinâmica de memória - capacidade para obter ou para devolver memória, em tempo de execução void *malloc(size_t n); devolve um apontador void para n bytes de memória não inicializada, ou NULL se o pedido não for satisfeito void *calloc(size_t n, size_t m); devolve um apontador para um espaço inicializado com zeros correspondente a um array de n objectos de tamanho m, ou NULL se o pedido não for satisfeito

4 Estruturas de dados Alocação dinâmica de memória 4 Os apontadores devolvidos devem ser cast para o tipo apropriado. int *iptr; iptr = (int *) malloc(sizeof(int)); Função free free(iptr); liberta memória apontada por iptr

5 Estruturas de dados Listas ligadas 5 Lista ligada - colecção de elementos (estruturas autoreferenciadas) ligados linearmente entre si Uma lista ligada é acedida por um apontador para o seu primeiro elemento Os outros elementos da lista são acedidos através dos apontadores situados nos vários elementos da lista As Pilhas e Filas de espera também são estruras lineares. As Árvores não são estruturas lineares

6 Estruturas de dados Listas ligadas vs arrays 6 Para utilizar um array em vez de uma lista era necessário prever o número máximo de elementos. O tamanho do array é definido em tempo de compilação... e a previsão poderá falhar Inserir elementos de uma forma ordenada ou retirar elementos num array, implica empurrar ou puxar um certo número de elementos. Na lista, estas operações não implicam mexer com os restantes elementos Pelo contrário, o acesso através de índice no array é muito mais eficiente que o acesso através dos apontadores da lista

7 Listas ligadas: Inserir elemento anteptr currptr novoptr 95 anteptr currptr novoptr 1 95

8 Listas ligadas: Inserir elemento na cabeça novoptr 95 2 novoptr

9 Listas ligadas: Inserir elemento na cauda novoptr novoptr 95

10 Listas ligadas: Retirar um elemento anteptr currptr anteptr currptr 2- free

11 Indicar operacao: 1 para inserir um elemento na lista. 2 para eliminar um elemento da lista. 3 para terminar o programa.? 1 Indicar elemento inteiro a inserir: 4 A lista e : 4 --> NULL? 4 Operacao desconhecida Indicar operacao: 1 para inserir um elemento na lista. 2 para eliminar um elemento da lista. 3 para terminar o programa.? 1 Indicar elemento inteiro a inserir: 75 A lista e : 75 --> 4 --> NULL? 2... Exemplo

12 ... A lista e : 75 --> 4 --> NULL? 2 Indicar elemento inteiro a eliminar: 4 A lista e : 75 --> NULL? 2 Indicar elemento inteiro a eliminar: 4 4 nao foi encontrado A lista e : 75 --> NULL? 2 Indicar elemento inteiro a eliminar: 75 Lista vazia!!!...? 3 Vai terminar... Exemplo (cont.)

13 ... menu(); printf("? "); scanf("%d", &operacao); /* Corpo principal */ while (operacao!= 3) { switch (operacao){ case 1: /* inserir */... case 2: /* eliminar */... default: printf("operacao desconhecida!!!...\n\n"); menu(); break; printf("? "); /* continua... */ scanf("%d", &operacao); printf("vai terminar...\n");...

14 /* inserir e apagar elementos numa lista */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> struct nolista { int elem; struct nolista *proxelem; ; typedef struct nolista NOLISTA; void insere(nolista * *, int); void apaga(nolista * *, int); void visulista(nolista *); void menu(void);...

15 ... int main(void) { NOLISTA *inicioptr = NULL; int operacao, elem; menu(); printf("? "); scanf("%d", &operacao); while (operacao!= 3) { switch (operacao) { case 1: /* inserir */ printf("indicar elemento inteiro a inserir: "); scanf("%d", &elem); insere(&inicioptr, elem); /* &inicioptr é visulista(inicioptr); break; endereco de apontador */

16 case 2: /* apagar */ if (NULL!= inicioptr){ printf("indicar elemento inteiro a eliminar: "); scanf("%d", &elem); apaga(&inicioptr, elem); visulista(inicioptr); else printf ("Lista vazia!!!... \n\n"); break; default: printf("operacao desconhecida!!!...\n\n"); menu(); break; printf("? "); scanf("%d", &operacao); printf("vai terminar...\n"); return 0;

17 void insere(nolista * *apontainicioptr, int el) { NOLISTA *tempptr; tempptr = (NOLISTA *) malloc(sizeof(nolista)); tempptr->elem = el; tempptr->proxelem = *apontainicioptr; *apontainicioptr = tempptr; elem proxelem apontainicioptr inicioptr tempptr 15

18 void apaga(nolista * *apontainicioptr, int el) { NOLISTA *tempptr, *anteptr; tempptr = anteptr = *apontainicioptr; while (NULL!= tempptr && el!= tempptr->elem) { anteptr = tempptr; inicioptr tempptr = tempptr->proxelem; iniptr 15 anteptr tempptr if (NULL == tempptr) /* chegou ao fim sem encontrar... */ printf("%d nao foi encontrado\n\n", el); else { if (anteptr == tempptr) /* e' o primeiro elemento */ *apontainicioptr = tempptr->proxelem; else anteptr->proxelem = tempptr->proxelem; free(tempptr);

19 void apaga(nolista * *apontainicioptr, int el) { NOLISTA *tempptr, *anteptr; tempptr = anteptr = *apontainicioptr; while (NULL!= tempptr && el!= tempptr->elem) { anteptr = tempptr; tempptr = tempptr->proxelem; if (NULL == tempptr) /* chegou ao fim sem encontrar... */ printf("%d nao foi encontrado\n\n", el); else { if (anteptr == tempptr) /* e' o primeiro elemento */ *apontainicioptr = tempptr->proxelem; else anteptr->proxelem = tempptr->proxelem; free(tempptr); apontainicioptr inicioptr anteptr tempptr

20 void visulista(nolista *inicioptr) { if (NULL == inicioptr) printf("lista vazia!!!...\n\n"); else { printf ("A lista e':\n"); while (NULL!= inicioptr) { printf("%d --> ", inicioptr->elem); inicioptr = inicioptr->proxelem; printf("null\n\n"); void menu(void) { printf("\nindicar operacao:\n" "\t1 para inserir um elemento na lista.\n" "\t2 para eliminar um elemento da lista.\n" "\t3 para terminar o programa.\n");

21 Estruturas de dados Erros mais comuns 21 Não colocar NULL no último nó de uma estrutura ligada Assumir que o tamanho (em bytes) de uma estrutura é simplesmente a soma do tamanho dos seus elementos (atenção aos alinhamentos na memória). Usar sizeof... Não libertar memória alocada dinamicamente quando não é mais necessária Tentar aceder a memória já libertada

22 Estruturas de dados Regras de boa programação 22 Determinar o tamanho das estruturas com o operador sizeof Testar se malloc devolveu NULL Usar sistematicamente free quando a memória alocada dinamicamente já não é necessária Na criação de um novo nó, atribuir NULL ao membro que faz a ligação

23 23 Exercícios Escrever um programa que concatena duas listas ligadas de caracteres. O programa inclui a função concatena que toma apontadores para ambas as listas como argumentos e concatena a segunda lista com a primeira, ou seja, a lista resultante passa a ser a primeira lista. Escrever um programa que insere 25 inteiros de 0 a 100, gerados aleatoriamente, numa lista ligada. Escrever um programa que insere 10 caracteres, gerados aleatoriamente, numa lista ligada. Posteriormente, copia essa lista mas na ordem inversa.

24 24 Exercícios Escrever um programa que mantém diálogos do tipo: 1- push; 2- pop; 3- fim A pilha contem:? > NULL Indicar inteiro: 5 A pilha contem: 1- push; 2- pop; 3- fim 5 --> NULL? 2 Valor retirado: 5 1- push; 2- pop; 3- fim Pilha vazia? 1 Indicar inteiro: 6 1- push; 2- pop; 3- fim A pilha contem:? > 5 --> NULL Operacao desconhecida! 1- push; 2- pop; 3- fim 1- push; 2- pop; 3- fim? 2? 3 Valor retirado: 6 O programa vai terminar

25 25 Exercícios Escrever um programa que mantém diálogos do tipo: 1- in; 2- out; 3- fim A fila contem:? 1 B --> NULL Indicar um caracter: A A fila contem: 1- in; 2- out; 3- fim A --> NULL? 2 Caracter retirado: B 1- in; 2- out; 3- fim Fila vazia? 1 Indicar um caracter: B 1- in; 2- out; 3- fim A fila contem:? 4 A --> B --> NULL Operacao desconhecida 1- in; 2- out; 3- fim 1- in; 2- out; 3- fim? 2?3 Caracter retirado: A O programa vai terminar