fila pilha lista deque

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Estruturas de dados clássicas Vetores ou arrays Vetores, ou arrays, são estruturas de dados lineares e estáticas, isto é, são compostas por um número fixo (finito) de elementos de um determinado tipo de dados. O espaço de memória utilizado é alocado em tempo de compilação (declaração das variáveis), ou seja, quando o programa começa a ser executado, as variáveis do tipo vetor já estão alocadas na memória com o número total de elementos. O tempo de acesso aos elementos de um vetor é muito rápido, sendo considerado constante: os elementos são acessados pelo seu índice no vetor. Porém, a remoção de elementos pode ser custosa se não for desejável que haja espaços "vazios" no meio do vetor, pois nesse caso é necessário "arrastar" de uma posição todos os elementos depois do elemento removido. Essa é uma estrutura muito recomendada para casos em que os dados armazenados não mudarão, ou pouco mudarão, através do tempo. Lista A Lista é uma estrutura de dados linear, composta por uma sequência de nós ou nodos. Existem duas formas de representar as listas: - Alocação sequencial: os nós ocupam posições sequenciais contíguas. - Alocação dinâmica (encadeada): os nós (celulas) apontam para o próximo elemento da lista. Diferentemente dos vetores, na alocação dinâmica a reserva de memória para cada célula (nó) ocorre em tempo de execução do programa. Neste caso, a quantidade máxima de nós em uma lista será determinada pelo tamanho de memória disponível no computador. Outra vantagem da alocação dinâmica sobre a seqüencial é que o gasto de memória é proporcional ao número de nós da lista. Por exemplo, se a lista tiver apenas dois nós, serão gastos bytes de memórias referentes a estes dois nós. Noções da Linguagem C pág 1

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Material dado pela professora Juliana do Nascimento, que descreve como funciona'com exemplos.rsrs' fila, pilha, lista e deque em C.

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Page 1: Fila Pilha Lista Deque

Estruturas de dados clássicas

Vetores ou arrays

Vetores, ou arrays, são estruturas de dados lineares e estáticas, isto é, são compostas por um número fixo (finito) de elementos de um determinado tipo de dados.O espaço de memória utilizado é alocado em tempo de compilação (declaração das variáveis), ou seja, quando o programa começa a ser executado, as variáveis do tipo vetor já estão alocadas na memória com o número total de elementos.O tempo de acesso aos elementos de um vetor é muito rápido, sendo considerado constante: os elementos são acessados pelo seu índice no vetor. Porém, a remoção de elementos pode ser custosa se não for desejável que haja espaços "vazios" no meio do vetor, pois nesse caso é necessário "arrastar" de uma posição todos os elementos depois do elemento removido.

Essa é uma estrutura muito recomendada para casos em que os dados armazenados não mudarão, ou pouco mudarão, através do tempo.

Lista

A Lista é uma estrutura de dados linear, composta por uma sequência de nós ou nodos.Existem duas formas de representar as listas:- Alocação sequencial: os nós ocupam posições sequenciais contíguas.- Alocação dinâmica (encadeada): os nós (celulas) apontam para o próximo

elemento da lista.

Diferentemente dos vetores, na alocação dinâmica a reserva de memória para cada célula (nó) ocorre em tempo de execução do programa. Neste caso, a quantidade máxima de nós em uma lista será determinada pelo tamanho de memória disponível no computador.

Outra vantagem da alocação dinâmica sobre a seqüencial é que o gasto de memória é proporcional ao número de nós da lista. Por exemplo, se a lista tiver apenas dois nós, serão gastos bytes de memórias referentes a estes dois nós.

Para trabalhar com uma lista dinâmica (ligada), devemos guardar o primeiro elemento da lista.

Lista simplesmente encadeada (LSE): cada nó da lista ponta para o próximo nó.A LSE só pode ser percorrida em um único sentido

Lista duplamente encadeada (LDE): cada nó da lista aponta para o nó anterior e posterior.A LDE pode ser percorrida em ambos os sentidos

Lista Circular: O primeiro nó aponta para o último e o último aponta para o primeiro.

Noções da Linguagem C pág 1

Page 2: Fila Pilha Lista Deque

Pilha.É uma lista linear em que todas as inserções, as remoções e os acessos são feitos em uma única extremidade, chamada topo.

São baseadas no princípio LIFO (last in, first out) ou UEPS (Último a entrar, primeiro a sair) onde os dados que foram inseridos por último na pilha serão os primeiros a serem removidos.

Existem duas funções que se aplicam a todas as pilhas: PUSH, que insere um dado no topo da pilha, e POP, que remove o item no topo da pilha.

Exemplos de pilhas são as pilhas de pratos, pilhas de livros, etc.

Exemplo:

Considere a pilha abaixo:

13191410

Qual será seu o estado final, após executar as seguintes instruções:

Pop xPop yPop zPush yPush xPush z

14131910

Resposta:

Noções da Linguagem C pág 2

Page 3: Fila Pilha Lista Deque

Qual será o estado final das pilhas abaixo, após executar as seguintes instruções:

4321

A B C

Push(B,pop(A))Push(C,pop(A))Push(B,pop(A))Push(C,pop(A))Push(A,pop(B))Push(C,pop(B))Push(C,pop(A))

A B

2413

C

Resposta:

Noções da Linguagem C pág 3

Page 4: Fila Pilha Lista Deque

Fila

As filas são estruturas baseadas no princípio FIFO (first in, first out) ou PEPS (Primeiro a entrar, primeiro a Sair) em que os elementos que foram inseridos no início são os primeiros a serem removidos. Uma fila possui duas funções básicas: ENQUEUE (incluir - INC), que adiciona um elemento ao final da fila, e DEQUEUE (retirar - DEL), que remove o elemento no início da fila.

Ex: fila de bancos,

A política de inserção e remoção em filas é conhecida como:

A) FILOB) LIFOC) UEPSD) LILOE) FIFO

Resposta: E

A política de inserção e remoção em pilhas é conhecida como:

A) LIFOB) FILOC) PEPSD) LILOE) FIFO

Resposta: A

Qual será o estado final da Fila abaixo após executar as instruções:

INC “X”INC “T”DELDELINC “R”INC “J”DEL

Resposta:C – X – T – R - J

Deque de entrada restrita: A remoção poder ser feita por qualquer extremidade, porém as inclusões podem ser feitas apenas por uma.

Deque de saída restrita: A inclusão poder ser feita por qualquer extremidade, porém as remoções podem ser feitas apenas por uma.

Noções da Linguagem C pág 4

Y F C

inicio

Page 5: Fila Pilha Lista Deque

Noções da Linguagem C pág 5

Page 6: Fila Pilha Lista Deque

Estruturas de Dados Encadeadas Dinâmicas - Implementação Física

Listas Simplesmente Encadeadas (LSE)

A grande diferença da lista para as outras estruturas de dados, é que as listas não possuem critério de inclusão e remoção de dados.

Uma lista encadeada tem necessariamente uma variável ponteiro apontando para o seu primeiro elemento. Essa variável será  utilizada sempre, mesmo que a lista esteja vazia, e deverá apontar sempre para o início da lista (primeiro elemento). Caso esta primeira variável não seja atualizada corretamente (no caso da inclusão de um elemento na primeira posição), a lista poderá se perder na memória e não ser mais acessível.

Um elemento da lista é composto de duas partes: a informação propriamente dita e uma conexão com o próximo elemento.São chamadas de simplesmente encadeadas porque possuem somente o endereço do seu próximo (próximo elemento).

typedef struct celula { int dados;                    /* campo para os dados */    struct celula *proximaCelula;        /* ponteiro para a proxima celula */ }tipoCelula; /* nome do novo tipo de estrutura */

Uma lista encadeada é toda alocada dinamicamente. Sabemos que a memória alocada dinamicamente não possui um nome como acontece nas variáveis comuns, portanto, todas as listas devem possuir uma variável padrão, do tipo ponteiro, que vai apontar para o seu inicio.

Uma vez que o primeiro elemento será uma célula, e cada célula é uma estrutura, então a variável que apontará para o início da lista será um ponteiro de estrutura.

A variável  início  mostrada na figura acima será então definida como:

TipoCelula * inicio; /* ponteiro para uma estrutura tipoCelula */

Uma vez que a lista não possui elementos ainda, então:

inicio = NULL;

Para uma lista vazia (sem células), a variável  inicio  possui valor NULL:

Noções da Linguagem C pág 6

Page 7: Fila Pilha Lista Deque

Incluindo o primeiro elemento (primeira célula):

TipoCelula aux;            /* variavel auxiliar: ponteiro para uma estrutura tipoCelula

Para reservar memória para nova célula, utilizamos o comando malloc

aux = malloc (sizeof (tipoCelula));

Temos então:

e precisamos atualizar os ponteiros para que a lista receba seu primeiro elemento. Sendo assim: 1)  aux->proximaCelula = NULL;   // atribui  NULL  ao campo proximacelula da célula apontada por aux 2)  inicio = aux;   // copia o endereco de aux em inicio

Para inserir dados nesta primeira célula, podemos utilizar o ponteiro aux, que permanece apontando para a célula.

aux->dados = 10;    /*atribui o valor 10 ao campo dados da célula pontada por aux

Obs: Cada célula de uma lista também é chamada de nó ou nodo

O programa a seguir cria uma lista com três nós, conforme exibida a abaixo

Noções da Linguagem C pág 7

1

2

inicio

 

1

matricula proximo

1 2 3

Page 8: Fila Pilha Lista Deque

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>

main( ){ typedef struct no {int matricula; stuct no *proximo; } tipoNo;

tipoNo *inicio, *novo, *atual;

/* cria o primeiro registro (nodo 1) */ novo = malloc(sizeof (tipoNo)); /* aloca o nó na memória */ novo->matricula = 1; /* atribui 1 para amatrícula */ novo->proximo = NULL; /* NULL = Fim */ inicio = novo; /* inicio aponta para o primeiro nó */ atual = novo; /* cria o segundo registro (nodo 2) */ novo = malloc(sizeof (tipoNo)); /* instancia o segundo nó */ novo->matricula = 2; novo->Proximo = NULL; /* NULL = Fim */ atual->proximo = novo; /* nó anterior aponta para o segundo lista */ atual = novo;

/* cria o terceiro registro (nó 3) */ novo = malloc(sizeof (tipoNo)); /* instancia o terceiro nó */ novo->matricula = 3; novo->Proximo = NULL; /* NULL = Fim */ atual->proximo = novo; /* nó anterior aponta para o segundo lista */ atual = novo;

/* exibe os nós da lista */ atual = inicio; while (atual != NULL) { printf("\n matricula = %d ",atual->matricula); atual=atual->proximo; } getchar();}

Noções da Linguagem C pág 8

Page 9: Fila Pilha Lista Deque

O programa abaixo cria uma lista dinâmica (FILA) com 5 nós, contendo as matrículas:1, 2, 3, 4, e 5, respectivamente.

#include "stdio.h"#include <stdlib.h>

main(){ typedef struct no {int matricula; struct no *proximo; }tipoNo;

tipoNo *inicio, *novo, *atual; int i; clrscr();

inicio = atual = NULL; for (i=1;i<6;i++) { novo = malloc(sizeof(tipoNo)); novo->matricula = i; novo->proximo=NULL; if (inicio == NULL) inicio = novo;

else atual->proximo = novo; atual = novo; } /* exibe a lista */ atual = inicio; while (atual != NULL) { printf("\n matricula = %d ",atual->matricula); atual=atual->proximo; }getch();

}

Noções da Linguagem C pág 9

Inicio  

 

1

matricula prox

1 2 3 4 5

Page 10: Fila Pilha Lista Deque

O programa abaixo cria uma lista dinâmica (tipo Pilha) com 3 nós, contendo as matrículas:1, 2, e 3.

#include <stdio.h>

main(){

typedef struct no {int matricula; struct no *proximo; }tipoNo;

tipoNo *topo, *novo, *atual;

clrscr(); /* inclui primeiro registro na pilha */ novo = malloc(sizeof(tipoNo)); novo->matricula = 1; novo->proximo = NULL; topo = novo;

/* inclui segundo registro na pilha */ novo = malloc(sizeof(tipoNo)); novo->matricula = 2; novo->proximo = topo; topo = novo;

/* inclui terceiro registro na pilha */ novo = malloc(sizeof(tipoNo)); novo->matricula = 3; novo->proximo = topo; topo = novo;

/* exibe os registros da pilha */ atual = topo; while (atual != NULL) { printf("\n matricula = %d ",atual->matricula); atual=atual->proximo; }getch();}

Será exibido: matricula = 3matricula = 2matricula = 1

Noções da Linguagem C pág 10

3 2 1

topo

matriculaa

prox

Page 11: Fila Pilha Lista Deque

O programa abaixo cria uma lista encadeada do tipo Pilha, com as matrículas, 1, 2,3,4 e 5.

#include "stdio.h"main(){ typedef struct no {int matricula; struct no *proximo; }tipoNo;

tipoNo *topo, *novo, *atual; int i;

clrscr();

topo = atual = NULL; for (i=1;i<6;i++) { novo = malloc(sizeof(tipoNo)); novo->matricula = i; if (topo == NULL)

novo->proximo = NULL; else

novo->proximo = topo; topo = novo; } /* exibe os registros da pilha */ atual = topo; while (atual != NULL) { printf("\n matricula = %d ",atual->matricula); atual=atual->proximo; }getch();

}

Será exibido: matricula = 5matricula = 4matricula = 3matricula = 2matricula = 1

Noções da Linguagem C pág 11

topo

1

matricula proximo

5 4 3 2 1

Page 12: Fila Pilha Lista Deque

Percorrendo a lista

Para percorrer uma lista (fila ou pilha) temos que utilizar uma variável auxiliar (ponteiro auxiliar).Inicialmente, aux deverá apontar para o início da fila (ou para o topo, no caso das pilhas).Depois, aux receberá o endereço contido no campo proximo, ou seja, receberá o endereço da próxima célula (próximo nó).Enquanto aux for diferente de NULL, repete-se o processo acima. Observe o trecho de programa a seguir que exibirá todos os nós da lista.

aux = inicio; while (aux != NULL) { printf("\n matricula = %d ",aux->matricula); aux = aux->proximo; } getchar();}

Noções da Linguagem C pág 12

Inicio  

 

1

matricula proximo

1 2 3 4 5

Page 13: Fila Pilha Lista Deque

Incluindo um nó no final da lista (Fila)

O último nó da lista não apontava para nenhum outro, agora, este deverá apontar para o novo nó.

- se a lista não é vazia, percorrer a lista até a última célula (aux apontará para o último nó) - alocar memória para o novo nó (malloc)- atribuir dados aos campos de dados - atribuir NULL ao campo ponteiro da nova célula incluída - atribuir ao campo ponteiro da última célula o endereço da nova célula

TipoNo *aux, *inicio, *novo; if (inicio != NULL) { aux = inicio;   while(aux->proximo != NULL)        aux = aux->proximo;

    novo = malloc(sizeof(tipoNo))     novo->valor = 55;     novo->proximo = NULL;     aux->proximo = novo; }

Desta forma, a lista ficará assim:

Noções da Linguagem C pág 13

valor

Início

Próximo Proximo

10 27

valor

Início

ValorProximo

10 55

valor

27

valor

Proximo Proximo

Page 14: Fila Pilha Lista Deque

Excluindo o primeiro nó da lista

apontar aux para o inicio da fila (aux = inicio)início recebe o endereço do segundo nó (inicio = aux-prox ou inicio = inicio->prox)retirar o primeiro nó da memória ( free(aux) );

tipoNo *aux, *inicio; aux = inicio; /* aux aponta para o início da fila */inicio = aux->prox; /* inicio aponta para o segundo nó */free(aux); /* libera da memória do primeiro nó */

A lista ficará da seguinte forma:

Noções da Linguagem C pág 14

inicio

1

Dado prox

7 3

Page 15: Fila Pilha Lista Deque

Excluindo um nó qualquer da lista

Observe a lista:

Desejamos fazer a exclusão do nó com valor 7 (segundo nó)- percorrer a lista até o nó anterior ao de valor 7 (primeiro nó)- atribuir o endereço do nó de valor 7 a um ponteiro auxiliar (para poder liberar a memória) - alterar o endereço apontado pelo nó 1, para que ela aponte para onde o nó de valor 7 aponta atualmente (nó 3). - liberar a memória do nó de valor 7 ( free(aux) )

A lista ficará da seguinte forma:

tipoNo aux, apaga; aux = inicio; while(aux->prox->valor != 7)    aux = aux->prox; apaga = aux->prox; /* apaga recebe o endereço do nó 2 */ aux->prox = apaga->prox; /* nó 1 aponta para o nó 3 */free(apaga); /* libera área do nó 2 */

Noções da Linguagem C pág 15

Page 16: Fila Pilha Lista Deque

Listas Duplamente Encadeadas (LDE)

As listas duplamente encadeadas são aquelas em que cada nó possui não só o endereço do nó anterior mas também o endereço do próximo nó. Observe o gráfico e a declaração abaixo:

typedef struct celula {     struct celula *anterior;  /* ponteiro da celula anterior */    int indice;                      /* campo de dado */    char nome[15];                /* campo de dado */    struct no *proxima;  /* ponteiro da proxima célula */} tipoCelula;

tipoCelula *cabeca, *cauda;

Noções da Linguagem C pág 16

Page 17: Fila Pilha Lista Deque

Exercícios

1) Cite duas características das LSE (listas simplesmente encadeadas)

Resposta:Cada nó aponta para o nó posteriorSó pode ser percorrida em um único sentido

2) Cite duas características das LDE (listas duplamente encadeadas)

Resposta:Cada nó aponta para o nó posterior e para o nó anteriorPode ser percorrida nos dois sentidos

3) Cite duas características das estruturas com alocação estática de memória

Resposta:A quantidade de memória a ser alocada para as variáveis é definida em tempo de compilação (na declaração das variávies)

A alocação de memória é feita pela quantidade máxima de elementos definida no vetor.

Não podemos alterar a quantidade máxima de elementos declarados (e alocados) ao longo da execução do programa.

4) Cite duas características das estruturas com alocação dinâmica de memória

Resposta:A quantidade de memória a ser alocada para as variáveis é definida em tempo de execução.

A alocação de memória é feita para cada célula (nó) individualmente.

A quantidade máxima de elementos depende exclusivamente da memória total disponível no computador.

5) Sobre o trecho de programa abaixo, pode-se afirmar que:

typedef struct no { int matricula; char nome[30]; struct no *proximo; } tipoNo; tipoNo *inicio;

A)B) A) Pode ser a estrutura de uma fila estáticaC) B) Pode ser a estrutura de um registro de vetorD) C) Pode ser a estrutura de uma lista duplamente encadeadaE) D) Pode ser a estrutura de uma lista encadeada dinâmicaF) E) Pode ser a estrutura de uma lista estática

Noções da Linguagem C pág 17

Page 18: Fila Pilha Lista Deque

6) Sobre o trecho de programa abaixo, pode-se afirmar que:

typedef struct no { int matricula; char nome[30]; int proximo; } tipoNo; tipoNo x[50];

G) A) Pode ser a estrutura de uma lista simplesmente encadeada estáticaH) B) Pode ser a estrutura de um PILHA dinâmica

C) Pode ser a estrutura de uma lista duplamente encadeadaD) Pode ser a estrutura de uma lista encadeada dinâmica

K) E) Pode ser a estrutura de uma FILA dinâmica

7) Sobre o trecho de programa abaixo, pode-se afirmar que:

Typedef struct no {struct no *anterior ; int matricula; char nome[30]; struct no *proximo; } tipoNo; tipoNo *inicio;

a) A) Pode ser a estrutura de uma fila estáticab) B) Pode ser a estrutura de um registro de vetor

C) Pode ser a estrutura de uma lista duplamente encadeadad) D) Pode ser a estrutura de uma lista encadeadae) E) Pode ser a estrutura de uma lista estática

8) Sobre o trecho de programa abaixo, pode-se afirmar que: Typedef struct no { int anterior ; int matricula; char nome[30]; int proximo; } tipoNo; tipoNo x[50];

A) Pode ser a estrutura de uma Fila dinâmicag) B) Pode ser a estrutura de uma lista duplamente encadeada estáticah) C) Pode ser a estrutura de uma lista duplamente encadeada dinâmica

D) Pode ser a estrutura de uma lista simplesmente encadeadaE) Pode ser a estrutura de uma Pilha dinâmica

9) A política de inserção e remoção em filas é conhecida como:

F) A) FILOG) B) LIFOH) C) UEPS

D) LILOE) FIFO

Noções da Linguagem C pág 18

Page 19: Fila Pilha Lista Deque

10) A política de inserção e remoção em pilhas é conhecida como:

F) A) LIFOG) B) FILOH) C) PEPS

D) LILOE) FIFO

11) Sobre o deque de saída restrita podemos afirmar que:

A) A) Podemos excluir em ambas as extremidadesB) B) Podemos incluir em apenas uma extremidadeC) C) Podemos excluir em apenas uma extremidadeD) D) Não é permitido excluir elementosE) E) Não é permitido incluir elementos

12) Sobre o deque de entrada restrita podemos afirmar que:

A) Podemos incluir em ambas as extremidadesA) B) Podemos incluir em apenas uma extremidadeB) C) Podemos excluir em apenas uma extremidadeC) D) Não é permitido excluir elementosD) E) Não é permitido incluir elementos

13) Qual será o estado final da fila, após executar as instruções abaixo:

INC “C”INC “D”INC “H”DELDELINC “B”

Noções da Linguagem C pág 19

Y T F

inicio

Page 20: Fila Pilha Lista Deque

14) Considerando a pilha ao lado, qual será o seu estado final após executar as seguintes instruções:

Pop xPop yPop zPop wPush yPush xPush wPush z

2245175

Resposta:

15) Qual será o estado final das pilhas ao lado, após executar as seguintes instruções:

Push(B,pop(A))Push(C,pop(A))Push(B,pop(A))Push(C,pop(A))Push(A,pop(B))Push(C,pop(B))Push(C,pop(A))

40312715

A B C

A B C

Resposta:

Noções da Linguagem C pág 20

Page 21: Fila Pilha Lista Deque

16) Percorrendo a lista abaixo, qual a seqüência obtida ?

1 2 3S 7 O 3 A 5

4 5 6R 9 1 B 2

7 8 9O 4 E T 8

A) BOASORTEB) BOA SORTEC) SORTEBOAD) SORTE BOAE) SOR TEBOA

17) Percorrendo a lista abaixo, qual a seqüência obtida ?

1 2 3X 8 Y 6 Z 9

4 5 6R 3 T 1 C 4

7 8 9A 5 G M 7

18) Considerando a lista abaixo que implementa uma PILHA qual será o primeiro e o último valor a ser excluído desta lista?

Endereço 00 01 02 03 04 05 06Valor K W I A H Z B

proximo 03 NULL 06 05 02 04 01

19) Suponha que a tabela abaixo represente uma lista encadeada de nomes, organizada sobre os 5 elementos de um vetor. Qual o primeiro elemento desta lista?

Elemento Nome Próximo12345

MariaAntonio

JoãoCarlos

Josefina

04531

Noções da Linguagem C pág 21

Page 22: Fila Pilha Lista Deque

20) Suponha que a tabela deva representar uma lista duplamente encadeada de cores, organizada sobre os 5 elementos de um vetor:

Elemento Cor Anterior Próximo12345

?????

41250

23014

Sabendo-se que a ordem das cores na lista é BEGE – VERDE – AZUL – VERMELHO – AMARELO, a coluna intitulada cor, na tabela acima, deveria apresentar, de cima para baixo, o seguinte preenchimento:

A) BEGE- VERMELHO-AMARELO-AZUL-VERDEB) AZUL-BEGE-VERDE-VERMELHO-AMARELOC) AMARELO-AZUL-BEGE-VERMELHO-VERDED) VERMELHO-AZUL-AMARELO-BEGE-VERDEE) AZUL-VERMELHO-AMARELO-VERDE-BEGE

21) Considerando que a lista abaixo encontra-se instanciada na memória, o que será exibido pelo trecho de programa a seguir: aux = inicio;while (aux->proximo != NULL) aux = aux -> proximo;novo = malloc(sizeof(tipoNo));novo->valor = “F”;novo->proximo = NULL;aux->proximo = novo;

aux = inicio;while (aux != NULL){ printf(“\n %c “,aux->valor); aux = aux->próximo;}

Noções da Linguagem C pág 22

H K M

inicio

letra

proximo

Page 23: Fila Pilha Lista Deque

Noções da Linguagem C pág 23