1. Introdução 1.1 Tipos de Estruturas

(VWUXWXUDVGH'DGRV
1. Introdução •
Disciplina que estuda as técnicas computacionais para a
organização e manipulação eficiente de quaisquer quantidades
de informação.
•
Em um projeto de software, 2 aspectos devem ser considerados
para sua implementação:
o De que forma estão organizados os dados ? Qual a sua
estrutura ?
o Quais procedimentos atuam sobre estes dados ? Que
operações podem ser realizadas sobre eles ?
•
Ao estudar estruturas de dados teremos sempre este par:
o Um conjunto estruturado de informações
Uma classe de objetos ou um tipo de dados.
o Um conjunto definido de operações sobre estes dados:
Um conjunto de métodos ou funções.
ƒ
ƒ
1.1 Tipos de Estruturas
3ULPLWLYDV
ƒ
ƒ
ƒ
Implementadas diretamente pelo compilador
Exemplos (simples): Booleano, Inteiros, ...
Exemplos (compostas) : Strings, Registros, Vetores ...
Operações: Inserção, Remoção, Ordenação, Máximo, Mínimo, Inversão, ...
1mR3ULPLWLYDV
ƒ
ƒ
Implementadas pelo programador
Exemplos: Listas, Árvores, Tabelas de Dispersão ...
1
/LVWDV/LQHDUHV
Define-se uma lista como sendo o conjunto de N • elementos [ [ [ organizados estruturalmente de forma a refletir as posições relativas dos
mesmos:
• SDUDN1RQy[ pSUHFHGLGRSHORQy[
HVHJXLGRSHORQy[
•TXDQGR1
1
HQWmRDOLVWDHVWiYD]LD
∀ i, j entre 1 e n se i < j → Ei antecede Ej
E1
E2
EN
nó
5HSUHVHQWDomR
ItVLFD
alocação seqüencial (por contigüidade)
simplesmente encadeada
alocação encadeada
duplamente encadeada
A escolha da forma de representação dependerá da freqüência com que
determinadas operações serão executadas sobre a lista. O objetivo é reduzir o
esforço computacional para sua execução.
Operações mais freqüentes
- Incluir um nó antes do k-ésimo nó da lista
- Remover o k-ésimo nó da lista
- Alterar o k-ésimo nó de uma lista
- Acessar o k-ésimo nó de uma lista
- Buscar um nó através de seu conteúdo
Alocação seqüencial (Contígua)
Usa estrutura estática (vetor) para representar a estrutura dinâmica
(lista de elementos)
2
É a solução mais simples, pois usa um vetor para colocar os nós da
lista em posições contíguas.
EN = vetor[N]
tempo fixo de acesso a qualquer nó da lista
3UREOHPDV
• Operações de inserção e remoção de elementos da lista
provocam movimentação de dados
• Quantidade de armazenamento limitada pelo tamanho
físico do vetor
Esse tipo de representação só é adequada qdo o n° de consultas for >
n° de inserções e remoções da lista
Alocação encadeada
Início
Leite
Tomates
Pão
Cada elemento, ou nó da lista, possui uma referência indicando a
localização do próximo elemento.
9DQWDJHQVFRPUHODomRjDORFDomRVHTHQFLDO
• Operações de inserção e remoção não exigem
movimentação de dados;
'HVYDQWDJHQVFRPUHODomRjDORFDomRVHTHQFLDO
• Algoritmos mais complexos
• Tempo de acesso aos elementos da lista não é mais
constante – devemos percorrer a lista
3
// Inserir um nó antes do k-ésimo nó de uma lista
int inserir (OLVWD x, LQW k, LQW fim, WLSRGDGR val)
^
LQW
i;
se k < 0
RX
k > fim
RX
fim = MAX -1
HQWmR
retorne –1; // situação de erro
VHQmR
^
i = fim;
HTWR
i >= k
IDoD
{
x[i+1] = x[i];
i = i – 1;
}
fim = fim + 1;
x[k] = val;
`
`
// Remover o k-ésimo nó de uma lista
remover (OLVWD x; LQW k, LQW fim)
{
VH k < 0 RX k > fim
HQWmR
erro;
VHQmR
{
HTWR
k < fim
IDoD
^
x[k] = x[k+1];
k = k + 1;
`
fim = fim - 1;
}
}
4
5HSUHVHQWDomRHQFDGHDGDEDVHDGDHPYHWRU
([HPSOR/HLWRVGHKRVSLWDO
,QtFLR
3
4
João
223344
1
Maria
66677
-1
Lúcia
88899
Inserção no início da lista
Início
Leite
Tomates
Pão
Leite
Tomates
Pão
Batata
Início
Batata
Estrutura que representa a lista
constante MAX 100
tipo no = registro {
WLSRGDGR dados;
LQW prox;
}
tipo WOLVWD = registro {
no elem[MAX];
int inicio;
}
WOLVWD
lista;
5
Inserção no início da lista
pos := aloca_nó(); // pos é o índice no vetor
// onde o novo item foi colocado
lista.elem[pos].prox := lista.inicio;
lista.elem[pos].dados := Novo_Elemento;
lista.inicio
:= pos;
Inserção no fim da lista
Início
Leite
Tomates
Pão
Leite
Tomates
Pão
Batata
Início
Batata
LQW
next;
pos := aloca_nó(); // pos é o índice no vetor
// onde o novo item será colocado
lista.elem[pos].prox := -1;
lista.elem[pos].dados := Novo_Elemento;
VH
lista.inicio = -1
HQWmR {
lista.inicio := pos;
}
senão {
next := lista.inicio;
HTWR lista.elem[next].prox <> -1 IDoD
next := lista.elem[next].prox;
lista.elem[next].prox := pos;
}
6
Inserção no meio da lista
Início
Leite
Tomates
Pão
X
Leite
Tomates
Pão
X
Batata
Início
Batata
LQW
next, ant;
pos := aloca_nó(); // pos é o índice no vetor
// onde o novo item foi colocado
lista.elem[pos].prox := -1;
lista.elem[pos].dados := Novo_Elemento;
VH
lista.inicio = -1
{
lista.inicio := pos;
HQWmR
}
senão {
// percorre a lista procurando a posição onde inserir
next := lista.inicio;
HTWR next <> -1 H Novo_Elemento > lista.elem[next].dados
{
ant := next;
next := lista.elem[next].prox;
}
lista.elem[pos].prox := lista.elem[ant].prox;
lista.elem[ant].prox := pos;
}
7
Remoção no início da lista
Início
Leite
Tomates
Pão
Leite
Tomates
Pão
Início
// Remove o primeiro elemento da lista
VH lista.inicio = -1
HQWmR
erro(); // não pode remover nó de lista vazia !!!
VHQmR
{
LQW
tmp;
tmp
:= lista.inicio;
lista.inicio := lista.elem[inicio].prox;
desaloca(tmp);
}
8
Remoção no meio da lista
Início
Leite
Tomates
Pão
Leite
Tomates
Pão
Início
VH
lista.inicio = -1
HQWmR
erro();
// não pode remover nó de lista vazia !
VHQmR
{
LQW
next, ant;
// percorre a lista procurando a posição onde remover
next := lista.inicio;
HTWR next <> -1 H não for a posicao onde remover IDoD
{
ant := next;
next := lista.elem[next].prox;
}
VH
next = -1
HQWmR erro(); // chegou no fim da lista!
VHQmR
{
lista.elem[ant].prox := lista.elem[next].prox;
desaloca(next);
}
}
9
Remoção no fim da lista
Início
Leite
Tomates
Pão
Leite
Tomates
Pão
Início
LQW
VH
next, ant, tmp;
lista.inicio = -1
HQWmR
erro();
// não pode remover nó de lista vazia !
VHQmR
VH
lista.elem[lista.inicio].prox = -1
HQWmR {
tmp
:= lista.inicio;
lista.inicio := -1;
desaloca(tmp);
}
VHQmR
{
// percorre a lista até chegar no último elemento
next := lista.inicio;
HTWR lista.elem[next].prox <> -1 IDoD{
ant := next;
next := lista.elem[next].prox;
}
lista.elem[ant].prox := -1;
desaloca(next);
}
10