Estrutura de Dados e Algoritmos e Programação e Computadores II Aula 4: Listas Estáticas e Dinâmicas Listas Estáticas: com Vetores Dinâmicas: Listas Ligadas (com ponteiros) Variáveis e Métodos de Controle: Classes 1
Listas Uma lista é uma estrutura que armazena elementos de forma alinhada, ou seja, com elementos dispostos um após o outro. Exemplos Lista Telefônica Lista de clientes de uma agência bancária Lista de setores de disco a serem acessados por um sistema operacional Lista de pacotes a serem transmitidos em um nó de uma rede de comutação de pacotes. Listas Operações Realizadas com Listas Criar uma lista vazia Verificar se uma lista está vazia Obter o tamanho da uma lista Obter/modificar o valor do elemento de uma determinada posição na lista Obter a posição de elemento cujo valor é dado Inserir um novo elemento após (ou antes) de uma determinada posição na lista Remover um elemento de uma determinada posição na lista Exibir os elementos de uma lista Concatenar duas listas 2
Listas Formas de Representação Estática (com vetores) pode ser representado por um vetor na memória principal ou um arquivo seqüencial em disco Atenção: aqui trabalharemos apenas com vetores Listas Dinâmicas (com ponteiros) esta estrutura é tida como uma seqüência de elementos encadeados por ponteiros, ou seja, cada elemento deve conter, além do dado propriamente dito, uma referência para o próximo elemento da lista. 3
Listas com Classes Listas necessitam de variáveis de controle para armazenar suas informações. Inicialmente, tamanho da lista e elementos da lista. (Futuramente existirão outras.) Listas também necessitam de métodos de controle, como os citados anteriormente. Variáveis + Métodos = Classes Principalmente devido aos rótulos de permissão das classes, que protege variáveis e métodos de uso interno da classe. Listas com Classes class Lista { int n; // Número de elementos da lista. tipo dados; // Elementos (vetor ou ponteiro). public: Lista(); // Criar a lista (vazia). bool Empty(); // Verificar se está vazia. int Length(); // Obter o tamanho da lista. void SetValues (int pos, tipo elem); ~Lista(); // Remover a lista. ; 4
Listas Estáticas Características os elementos na lista estão armazenados fisicamente em posições consecutivas; a inserção de um elemento na posição a(i) causa o deslocamento a direita do elemento de a(i) ao último; a eliminação do elemento a(i) requer o deslocamento à esquerda do a(i+1) ao último; o vetor alocado possui um tamanho. Listas Estáticas class Lista { int n; // Número de elementos da lista. tipo dados[]; // Vetor de elementos. public: Lista(); // Criar a lista (vazia). bool Empty(); // Verificar se está vazia. int Length(); // Obter o tamanho da lista. void SetValues (int pos, tipo elem); ~Lista(); // Remover a lista. ; 5
Listas Estáticas Operações simples utilizando lista seqüencial 1. Criar a lista void Lista (int tamanho) { n = 0; max = tamanho; // não definida antes. dados = new tipo[tamanho]; 2. Verificar se a lista está vazia bool Empty () { return (n == 0); Listas Estáticas 3. Verificar se uma lista está cheia bool Full () { return (n == MAX); 4. Obter o tamanho de uma lista int Length () { return (n); 5. Obter o i-ésimo elemento de uma lista int elemento (int pos, tipo *elem) { if ((pos > n) (pos <= 0)) return (0); *elem = dados[pos-1]; return (1); 6
Listas Estáticas Pronto, a parte dos professores já foi feita, agora é a vez dos alunos: 6. Pesquisar um dado elemento, retornando a sua posição int posicao (tipo elem) { 7. Inserção de um elemento em uma determinada posição int inserir (int pos, tipo elem){ 8. Remoção do elemento de uma determinada posição int remover (int pos, tipo elem){ Listas Estáticas 6. Pesquisar um dado elemento, retornando a sua posição int posicao (tipo elem) { for (int i = 0; i < n; i++) if (dados[i] == elem) return (i+1); return (0); 7
Listas Estáticas 7. Inserção de um elemento em uma determinada posição int inserir (int pos, tipo elem){ int i; if ((n == MAX)) (pos > n + 1) ) return (0); for (i = n; i >= pos; i--) dados[i] = dados[i-1]; dados[pos-1] = elem; n++; return (1); Atenção: esta não é a melhor solução pois não foi considerada a alocação de um vetor maior quando o existente já estiver cheio. Listas Estáticas 8. Remoção do elemento de uma determinada posição int remover (int pos, tipo *elem){ int i; if ((pos > n) (pos <= 0)) return (0); *elem = dados[pos-1]; for (i = pos; i <= n-1; i++) dados[i-1] = dados[i]; n--; return (1); 8
Listas Dinâmicas Características: 1. deve exestir um ponteiro que aponte para o primeiro elemento da lista (início da lista); 2. cada elemento, ou nó, da lista aponta para o próximo sucessivamente (daí o nome listas ligadas) 3. o último elemento deve apontar para NULL (ou NIL), indicando o final da lista. Listas Dinâmicas Representação Gráfica: Lista Vazia dados Lista com 1 elemento NULL Ponteiro para o primeiro dados Lista com 2 elementos Elemento da Lista Ponteiro para o próximo dados Lista com N elementos dados 9
Listas Dinâmicas class Lista { int n; // Número de elementos da lista. struct No { tipo elem; // Elemento armazenado. struct No *prox; // Ponteiro para o próximo. tipono; tipono *dados; // Ponteiro para o primeiro. public: Lista(); // Criar a lista (vazia). bool Empty(); // Verificar se está vazia. int Length(); // Obter o tamanho da lista. void SetValues (int pos, tipo elem); ~Lista(); // Remover a lista. ; Listas Dinâmicas Operações simples 1. Criar a lista void Lista (int tamanho) { n = 0; dados = NULL; 2. Verificar se a lista está vazia bool Empty () { return (n == 0); 3. Verificar se uma lista está cheia: não é pertinente 10
Listas Dinâmicas 4. Obter o tamanho de uma lista int Length () { return (n); 5. Obter o i-ésimo elemento de uma lista int elemento (int pos, tipo *elem) { if ((pos > n) (pos <= 0)) return (0); tipono *p = dados; for (int i = 1; i < pos; i++) p = p->prox; *elem = p->elem; return (1); Listas Dinâmicas 6. Pesquisar um dado elemento, retornando a sua posição int posicao (tipo elem) { int i = 0; tipono *p = dados; while (p!= NULL) { i++; if (p->elem = elem) return i; p = p->prox; return (0); 11
Listas Dinâmicas 7. Inserção de um elemento no início int inserir_inicio (tipo elem){ tipono *p; p = new tipono; p->elem = elem; p->prox = dados; dados = p; n++; return (1); dados p x Listas Dinâmicas 8. Remoção do último elemento int remover_ultimo (tipo *elem){ if (n == 0) // Lista vazia. return 0; int i = 1; tipono *p = dados, *q; if (n == 1) // Lista com 1 Elemento. dados = NULL; // continua o else no próximo slide 12
Listas Dinâmicas else { // Lista com N Elementos. while (p->prox!= NULL) { q = p; p = p->prox; i++; q->prox = NULL; *elem = p->elem; delete p; n--; return (i); Listas Dinâmicas Outras funções para serem feitas: 9. Inserção de um elemento no final; 10. Remoção do primeiro elemento; 11. Inserção de elemento em determinada posição; 12. Remoção de elemento em determinada posição; 13. Liberar a lista (destrutor); 14. e inúmeras outras. 13