Estrutura de Dados Listas e Filas - .pdf

8/17/2019 Estrutura de Dados Listas e Filas - .pdf

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Estrutura de DadosCarlos Eduardo Batista

Centro de Informática - UFPB

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Estruturas de Dados

Listas e Filas

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Estrututuras de dados

lineares


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Pilhas

Operações◦ Empilhar ( push) Insere um novo elemento no topo da pilha

◦ Desempilhar (pop) Recupera e remove um elemento do topo da pilha

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Listas

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Lista sequencial

Lista encadeada


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Listas

Lista sequencial◦ Acesso a qualquer elemento em tempo

constante◦ Movimentação e inserção custosa◦ Tamanho máximo definido◦ Ideal para: Listas de tamanho conhecido (pequenas),inserção remoção no fim

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Listas

Lista encadeada◦ Não precisa deslocar elementos nas operações

de inserção e remoção◦ Crescimento em tempo de execução◦ Limite é a memória disponível◦ Acesso a elementos, porém, requer busca

prévia◦ Ideal para: Listas grandes, inserção/remoção no meio, semtamanho máximo definido

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Listas encadeadas

Ponteiros

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typedef struct no {

t_elemento dado; // elemento contendo os dadosstruct no * prox; // ponteiro para o proximo elemento

} t_no; // tipo da estrutura

t_no * p;


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Listas encadeadas10

free(P);

P = NULL;


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Lista encadeada11

// Tipo base dos elementos da lista

typedef struct elementos {char nome[50];

// Outros elementos} t_elemento;

// Estrutura listatypedef struct no {

t_elemento dado; // elemento contendo os dados

struct no * prox; // ponteiro para o proximo elemento


// define t_lista como sendo um outro nome para "t_no *"

typedef t_no* t_lista;


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t_no * criaNo() {

t_no * no = (t_no*) malloc(sizeof(t_no));

if (no)

no->prox = NULL;

return no;

}

int isVazia(t_lista lista) {

return (lista == NULL);

}

int getTamanho(t_lista lista) {

int n = 0;

while (lista != NULL) {

lista = lista->prox;

n++;}

return n;

}


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Lista encadeada13

t_no * getNo(t_lista lista, int pos) {int n = 0;

if (posprox;n++;

}return 0;

}


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Lista encadeada14

t_elemento * getElemento(t_lista lista, int pos)

{

t_no * no = getNo(lista, pos);

if (no != NULL)return &(no->dado);

else

return NULL;

}


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Lista encadeada15

int getPosicao(t_lista lista, t_elemento dado) {

int n = 0; while (lista != NULL) {

if (compara(lista->dado, dado)==0)return n;


n++;

}return -1;

}

int compara(t_elemento dado1, t_elemento dado2) {

return strcmp(dado1.nome, dado2.nome);

}


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Lista encadeada: implementação16

int inserir(t_lista *lista, int pos, t_elemento dado) {

t_no * p, * novo;

if (pos == 0) {

novo = criaNo();if (novo == NULL)

return 0;

novo->dado = dado;

novo->prox = *lista;

*lista = novo;

return 1;

}

p = getNo(*lista, pos-1);

if (p == NULL)return 0;

novo = criaNo();

if (novo == NULL)

return 0;

novo->dado = dado;novo->prox = p->prox;

p->prox = novo;

return 1;

}


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Lista encadeada17

int remover(t_lista *lista, int pos) {

t_no *anterior, *p;

if (isVazia(*lista)) return 0; // erro: lista vazia

if (posprox;

} else { // remocao em qualquer posicao

anterior = getNo(*lista, pos-1);

if (anterior == NULL)return 0; // erro: posicao invalida

p = anterior->prox;

if (p == NULL)

return 0; // erro: posicao invalida

anterior->prox = p->prox;

}

free(p);return 1;

}


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Listas

Distribuição na memória◦ Sequencial

◦ Encadeada Tamanho

◦ Estática◦ Dinâmica

Ordenamento◦ Ordenada◦ Desordenada

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Listas ordenadas

Implementação sequencial ou encadeada Nós ordenados de acordo com os dados

que possuem e uma lógica de ordenação Complexidade de implementação

comparável com as não ordenadas

Diferente apenas na operação de inserção◦ Não é necessário passar a posição de inserção◦ É efetuada uma busca pela posição correta

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Lista encadeada ordenada20

int getPosicaoInsercaoOrdenada(t_lista lista, t_elemento dado)

{

int n = 0; while (lista != NULL) {

if (compara(lista->dado, dado)>=0)

return n;


n++;

}

// lista vazia, ou nao achou elemento, retorna posicao zero

return n;

}


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Listas encadeadas

Listas circulares

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Listas circulares

Último elemento aponta para o primeiro, enão mais para NULL

É possível atingir qualquer elemento dalista a partir de qualquer nó.

Convencionalmente utiliza-se como

ponteiro para a lista um ponteiro para oúltimo elemento.◦ Tem-se acesso direto ao “último” e “primeiro”elemento.

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Lista encadeada23

Lista duplamente encadeada

Lista circular duplamente encadeada


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Lista duplamente encadeada24


typedef struct elementos {

char nome[50];

} t_elemento;

// Estrutura lista

typedef struct no {

struct no * anterior; // ponteiro para o proximo elemento

t_elemento dado; // elemento contendo os dados

struct no * prox; // ponteiro para o proximo elemento



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Lista duplamente encadeada

É possível percorrer a lista em ordeminversa

O nó atual acessa o antecessor e osucessor

Último e primeiro nós são equivalentes

Desvantagem: Mais memória com oponteiro extra

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Filas

Conjunto de itens onde o acesso aelementos é feito em uma extremidade

(início da fila) e as inserções deelementos são realizadas na outraextremidade (final da fila)

First in, first out (FIFO) Lista linear em que a inserção é feitanuma extremidade e a eliminação na

outra.

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Filas

Fila de um banco Fila do cinema

Fila de atendimento◦ Quem primeiro entrar na fila, é o primeiro a seratendido (a sair da fila).

Grupo de carros esperando sua vez para passarno pedágio

Gerenciador de impressão num ambientemultiusuário (impressora compartilhada) Escalonamento de tarefas: fila de processos

aguardando os recursos do sistema operacional. Fila de pacotes a serem transmitidos numa rede

de computadores

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Filas

Implementação◦ Realizada a partir de uma lista com duas

cabeças (ponteiros).◦ A implementação encadeada dinâmica tornamais simples as operações de inserção eremoção.

◦ Já a implementação sequencial é um poucomais complexa, mas pode ser usada quandohá previsão do tamanho máximo da fila.

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Filas

Fila sequencial◦ Um vetor de elementos

◦ Um campo para controlar o início da fila◦ Outro campo para controlar o final da fila

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Filas30


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Filas

Existem mais dois elementos livres na fila,mas nenhum outro elemento pode ser

inserido Fila.final chegou à condição de limite (MAX -1)

Podemos chegar à situação absurda em quea fila está vazia, mas nenhum elemento novopode ser inserido

A representação sequencial descritaanteriormente não é adequada

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Filas

Problemas… Existem mais dois elementos livres na fila,

mas nenhum outro elemento pode serinserido

Fila.final chegou à condição de limite (MAX -1)

Podemos chegar à situação absurda em que

a fila está vazia, mas nenhum elemento novopode ser inserido. Conclusão: A representação sequencial

descrita anteriormente não é adequada!

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Fila circular33

Forçar final a usar oespaço liberado na

frente Para permitir a

reutilização dasposições já ocupadas,usa-se o conceito deFila Circular

x x x x x

fim inicio


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Fila circular

Fila cheia? Quando o fim == (inicio-1) ou Se o inicio for zero? Quando o fim == (MAX-1); O ponteiro do fim não pode passar pelo

do inicio;

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x x x x x

fim inicio


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Filas - Implementação

Operações◦ Criar fila

◦ Verificar se fila está vazia◦ Verificar se fila está cheia◦ Inserir item na fila◦ Remover item da fila

◦ Exibir fila◦ Esvaziar fila

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Fila sequencial36

// tamanho maximo da fila

#define MAX 5

// Tipo base dos elementos da filatypedef struct elementos {

char nome[50];

} t_elemento;

typedef struct fila {

t_elemento vetor[MAX]; // vetor que armazena a fila

int inicio; // posicao do primeiro elemento

int fim; // posicao do ultimo elemento

int quant_element; // numero de elementos da fila

} t_fila;


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Fila sequencial37

t_fila criar()

{

t_fila fila;

fila.inicio = 0;

fila.fim = -1;

fila.quant_element = 0;

return fila;

}

int isVazia (t_fila * fila){

return (fila->quant_element == 0);

}

int isCheia(t_fila * fila)

{return (fila->quant_element == MAX);

}


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Fila sequencial38

int inserir (t_fila * fila, t_elemento valor)

{

if (isCheia(fila))return 0;

(fila->quant_element)++;fila->fim = (fila->fim + 1) % MAX;

fila->vetor[fila->fim] = valor;

return 1;

}

t_elemento remover(t_fila * fila)

{

t_elemento valor = { "" } ;if (isVazia(fila))

return valor; // Erro: fila vazia

valor = fila->vetor[fila->inicio];

fila->vetor[fila->inicio].nome[0] = '\0';// zera, opcional

(fila->quant_element)--;

fila->inicio = (fila->inicio + 1) % MAX;return valor;

}


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Fila sequencial39

void exibir(t_fila * fila) {

int i;

if (isVazia(fila)) {

printf("Fila vazia\n");

return;}

printf("\nExibindo fila:\n");

printf("inicio: %d\n", fila->inicio);

printf("fim: %d\n", fila->fim);

for (i=0 ; ivetor[i].nome);

}

}


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Fila encadeada

Lista simplesmente encadeada “especial” Para remover da fila, implementa-se uma

função que retira sempre do início Para inserir na fila, implementa-se uma

função que acrescenta sempre no final

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Fila encadeada

Características◦ Ponteiro para o primeiro nó;

◦ Ponteiro para o último nó;◦ Informação sobre a quantidade de elementosda lista.

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Fila encadeada

Operações◦ Criar fila

◦ Verificar se fila está vazia◦ Inserir item na fila◦ Remover item da fila◦ Exibir fila

◦ Esvaziar fila

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Fila encadeada44


typedef struct elementos {

char nome[50];

} t_elemento;

typedef struct no {

t_elemento dado;

struct no * prox;

} t_no;

typedef struct fila {t_no* inicio;

int quant_element;

t_no* final;

} t_fila;


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Fila encadeada46

int isVazia (t_fila * fila)

{

return (fila->quant_element == 0);

}

int inserir (t_fila *fila, t_elemento valor) {

t_no *novo;

novo = criaNo();

if (novo == NULL)

return 0; // Erro: memoria insuficiente

novo->dado = valor;if (isVazia(fila))

fila->inicio = novo;

else

(fila->final)->prox = novo;

fila->final = novo;

fila->quant_element++;

return 1;}


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Fila encadeada47

t_elemento remover (t_fila *fila)

{

t_no *aux;

t_elemento valor = { "" } ;

if (isVazia(fila))return valor; // Erro: fila vazia

valor = (fila->inicio)->dado;

if (fila->inicio == fila->final)

fila->final = NULL;

aux = fila->inicio;

fila->inicio = (fila->inicio)->prox;

free(aux);

fila->quant_element--;

return valor;

}


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Fila de prioridade

Filas de prioridade – A fila fica ordenada por ordem de prioridade. – A operação de inserção não insere somente no final, pode

ser em qualquer posição obedecendo a ordem deprioridade. – A operação de remoção remove sempre o primeiro

elemento. – Implementação:

• Remoção rápida: O(1)• Inserção lenta: O(n), ou O(log n). Depende da

implementação. Para atingir O(log n) teria que serimplementada usando árvores na implementaçãoencadeada; ou busca binária na implementaçãosequencial.

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Próximas aulas

Estruturas de dados não lineares

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Referências

Notas de Aula do Prof. Bruno B. Boniati Notas de Aula do Prof. João Luís Garcia

Rosa Notas de Aula do Prof. Derzu Omaia

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https://code.google.com/p/learnc/


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