huglægt skipulag gagna · 2006. 10. 30. · • gagnagrind ætti aðeins að nota í gegnum...

Kafli 8

Huglægt skipulag gagna

© 2007 Pearson Addison-Wesley.All rights reserved

© 2007 Pearson Addison-Wesley. All rights reserved 8-2

Kafli 8: Huglægt skipulag gagna

• 8.1 Grunnatriði gagnagrinda (data structures)• 8.2 Útfærsla gagnagrinda• 8.3 Stutt sýnidæmi• 8.4 Sérhannaðar gagnagrindur• 8.5 Klasar og hlutir• 8.6 Bendar í vélarmáli


Grunngagnagrindur

• Einsleitt fylki (homogeneous array)• Sundurleitt fylki (heterogeneous array)• Listi

– Stafli (stack)– Biðröð (queue)

• Tré (tree)


Mynd 8.1 Listar, staflar og biðraðir


Helstu lista hugtök

• Listi: safn gagna þar sem stökin eru geymd íröð

• Haus (head): fremst í listanum• Hali (tail): aftast í listanum


Helstu stafla hugtök

• Stafli (stack): listi þar sem stökin eru sett inn og tekin út að framan

• LIFO: "last-in-first-out"• Toppur (top): haus listans (staflans)• Botn (bottom): hali listans (staflans)• Pop: taka stak af toppnum• Push: setja inn stak á toppinn


Helstu biðraðar hugtök

• Biðröð (queue): listi þar sem stökin eru sett inn í halann og tekin út á hausnum

• FIFO: "first-in-first-out"


Mynd 8.2 Dæmi um skipulagstré


Helstu tré hugtök

• Tré (tree): safn gagna þar sem stökin eru geymd í trjáskipulagi

• Hnútur (node): stak í trénu• Rótarhnútur (root): Efsti hnúturinn• Lauf (leaf): Hnútur neðst í trénu


Helstu tré hugtök (framh.)

• Foreldri (parent): hnúturinn beint fyrir ofan tiltekinn hnút

• Barn (child): hnútur beint fyrir neðan tiltekinn hnút

• Forfaðir (ancestor): foreldri, foreldri foreldris, o.s.frv.

• Niðji (descendent): barn, barnabarn, o.s.frv.• Systkini (siblings): hnútar með sama foreldri


Helstu tré hugtök (framh.)

• Tvíundartré (binary tree): tré þar sem hver hnútur hefur mest tvö börn

• Dýpi (depth): fjöldi hnúta í lengstu leið frá rót til laufs


Mynd 8.3 Tré hugtök


Fleiri hugtök

• Kyrrleg (static) gagnagrind: stærð og lögun gagnagrindarinnar breytist ekki

• Kvikleg (dynamic) gagnagrind: stærð og lögun gagnagrindarinnar getur breyst

• Bendar (pointers): notaðir til að staðsetja gögn


Mynd 8.4 Bækur raðaðar eftir titli, en tengdar eftir höfundi


Geymsla fylkja

• Einsleit fylki– Línuröð (row-major) eða dálkröð (column-major)– Vistfangsmargliða

• Sundurleit fylki– Einstakir hlutar geymdir hver á eftir öðrum í

samfelldu minnissvæði– Einstakir hlutar geymdir á mismunandi stöðum og

vísað í þá með bendum


Mynd 8.5 Fylki með hitastigs-gildum geymt í minni sem byrjar í vistfangi x


Mynd 8.6 Tvívítt fylki með fjórum línum og fimm dálkum geymt í línuröð


Mynd 8.7 Geymsla á sundurleita fylkinu Employee


Geymsla á listum

• Samfelldur listi: listi sem er geymdur íeinsleitu fylki

• Tengdur listi (linked list): listi þar sem stökin eru tengd með bendum– Hausbendir (head pointer): bendir á fyrsta stak

listans– NULL bendir (NIL pointer): ólöglegt bendagildi

sem notað er til að tákna enda listans


Mynd 8.8 Nöfn geymd í minni sem samfelldur listi


Mynd 8.9 Skipulag tengds lista


Mynd 8.10 Eyðing staks úr tengdum lista


Mynd 8.11 Innsetning staks ítengdan lista


Geymsla stafla og biðraða

• Staflar oftast geymdir sem samfelldir listar• Biðraðir oftast geymdar sem Hringbiðraðir

(circular queue)– Geymt í samfelldu svæði þar sem fyrsta stakið

kemur á eftir aftasta stakinu– Kemur í veg fyrir að biðröð skríði út úr

minnissvæðinu sem henni hefur verið úthlutað


Mynd 8.12 Stafli í minni


Mynd 8.13 Útfærsla biðraðar með haus- og halabendum


Geymsla á tvíundartré

• Tengd gagnagrind– Hver hnútur = gagnasvæði + tveir bendar á börn– Aðgangur í gegnum bendi á rótarhnút

• Varpað í samfellt fylki– A[1] = rótarhnútur– A[2],A[3] = börn A[1]– A[4],A[5],A[6],A[7] = börn A[2] og A[3]– …


Mynd 8.14 Uppbygging hnútar ítvíundartré


Mynd 8.15 Huglægt- og raunskipulag tvíundartrés sem geymt er með tengdu skipulagi


Mynd 8.16 Tré sem geymt er án benda


Mynd 8.17 Strjált tré í ójafnvægi sýnt á huglægu formi og eins það myndi vera geymt án benda


Notkun gagnagrinda

• Gagnagrind ætti aðeins að nota í gegnum fyrirfram-skilgreind stef– Dæmi: Stafli þarf að minnsta kosti stefin push og pop

– Gagnagrindin ásamt þessum stefjum myndar heilsteypt huglægt verkfæri


Mynd 8.18 Stef til að prenta tengdan lista


Notkunardæmi

Verkefni: Smíða huglægt verkfæri sem samanstendur af lista af nöfnum ásamt aðgerðum til að leita, prenta og setja inn.


Mynd 8.19 Stafirnir A til M íröðuðu tré


Mynd 8.20 Tvíundarleit eins og hún væri ef listinn væri útfærður sem tengt tvíundartré


Mynd 8.21 Stefið í Mynd 8.20 skoðar sífellt smærri tré þegar það leitar að bókstafnum J


Mynd 8.22 Prentun á leitartré ístafrófsröð


Mynd 8.23 Stef til að prenta gögnin í tvíundartré


Mynd 8.24 Innsetning staksins M innílistann B, E, G, H, J, K, N, P, sem er geymdur sem tré


Mynd 8.25 Stef til að setja nýtt stak inní lista sem er geymdur sem tvíundartré


Notenda-skilgreint gagnatag

• Mót fyrir sundurleita grind• Dæmi:define type EmployeeType to be

{char Name[25];int Age;real SkillRating;}


Huglægt gagnatag (abstract datatype)

• Notenda-skilgreint gagnatag með aðferðum fyrir aðgang og notkun

• Dæmi:define type StackType to be{int StackEntries[20];int StackPointer = 0;procedure push(value)

{StackEntries[StackPointer] ← value;StackPointer ¬ StackPointer + 1;

}procedure pop . . .

}


Klasi (class)

• Huglægt gagnatag með viðbótum– Eiginleikar geta erfst– Hægt að hjúpa innihald– Smiðir til að upphafsstilla nýja hluti


Mynd 8.26 Stafli af heiltölum útfærður í Java og C#


Bendar í vélarmáli

• Gildisvistfang (immediate addressing): skipunin inniheldur gögnin sem á að nota

• Bein tilvísun (direct addressing): skipun inniheldur vistfang gagnanna sem á að nota

• Óbein tilvísun (indirect addressing): skipun inniheldur staðsetningu vistfangs gagnanna sem á að nota


Mynd 8.27 Fyrsta tilraun til að útvíkka vélarmálið í Viðauka C til að nota benda


Mynd 8.28 Hleðsla á gisti úr minnishólfi sem vísað er í með bendi sem er í gisti

huglægt skipulag gagna · 2006. 10. 30. · • gagnagrind ætti aðeins að nota í gegnum...

Documents