Algoritmos e Estruturas de Dados I IEC012 Listas Encadeadas

Algoritmos e Estruturas de Dados I
IEC012
Listas
Encadeadas
Prof. César Melo
Todos os créditos reservados ao
professor Leandro Galvão
Listas Encadeadas
❖ Listas encadeadas ou listas ligadas
representam uma seqüência de objetos
na memória do computador.
❖ Exemplo: Lista de afazeres
1. Comprar uma lâmpada
2. Trocar uma lâmpada queimada
3. Procurar uma conta no quarto
4. Pagar uma conta na internet
5. Desligar o computador
6. Dormir
Listas Encadeadas
❖ Na lista de afazeres anterior, uma tarefa
dependia da execução da tarefa anterior
Ação atual
Próxima
ação
Listas Encadeadas
1.
2
Comprar
lâmpada
2. Trocar
lâmpada
3
3.
Procurar
conta
4
4. Pagar
conta
5
5.
Desligar
micro
6
6. Dormir
fim
Listas Encadeadas
:: Representação por vetores
❖ Como representar a lista anterior em um
programa escrito na Linguagem C?
◗ Primeira opção: vetores ou matrizes
Tarefa:
Índice:
Comprar Trocar Procurar
lâmpada lâmpada conta
1
2
3
Pagar
conta
4
Desligar
micro
5
Dormir
6
Listas Encadeadas
:: Representação por vetores
❖ Primeira opção: vetores ou matrizes
◗ Como acrescentar “Ligar micro”?
Tarefa:
Índice:
Comprar Trocar Procurar
lâmpada lâmpada conta
1
2
3
Pagar
Ligar
micro
conta
4
Desligar
micro
5
Dormir
6
7
Listas Encadeadas
:: Representação por vetores
❖ Primeira opção: vetores ou matrizes
◗ Os itens da lista são armazenados em posições
contíguas de memória.
◗ A lista pode ser percorrida em qualquer
direção.
◗ A inserção de um novo item pode ser realizada
após o último item com custo constante.
◗ A inserção de um novo item no meio da lista
requer um deslocamento de todos os itens
localizados após o ponto de inserção.
◗ Retirar um item do início da lista requer um
deslocamento de itens para preencher o
espaço deixado vazio.
Listas Encadeadas
:: Representação por ponteiros
❖ Segunda opção: ponteiros
◗ Estruturas de dados dinâmicas: estruturas de
dados que contém ponteiros para si próprias.
struct lista {
char nome_tarefa[30];
float duracao;
char responsavel[30];
...
struct lista *prox;
};
ponteiro para a
própria estrutura
lista
Listas Encadeadas
:: Representação por ponteiros
❖ Representação gráfica de um elemento da lista:
campos de informação
próximo
nó
◗ Cada item é encadeado com o seguinte, mediante uma
variável do tipo ponteiro.
◗ Permite utilizar posições não contíguas de memória.
◗ É possível inserir e retirar elementos sem necessidade
de deslocar os itens seguintes da lista.
Listas Encadeadas
:: Representação por ponteiros
❖ Cada item em particular de uma lista pode ser
chamado de elemento, nó, célula, ou item.
❖ O apontador para o início da lista também é
tratado como se fosse uma célula (cabeça), para
simplificar as operações sobre a lista.
❖ O símbolo / representa o ponteiro nulo (NULL),
indicando o fim da lista.
p
3
5
2
4
/
162
Operações sobre lista encadeada
❖ Podemos realizar algumas operações
sobre uma lista encadeadas, tais como:
◗ Inserir itens;
◗ Retirar itens;
◗ Buscar itens.
❖ Para manter a lista ordenada, após
realizar alguma dessas operações, será
necessário apenas movimentar alguns
ponteiros (de um a três elementos).
Operações sobre lista encadeada
❖ Outras operações possíveis:
◗ Criar uma lista
◗ Destruir uma lista
◗ Ordenar uma lista
◗ Intercalar duas listas
◗ Concatenar duas listas
◗ Dividir uma lista em duas
◗ Copiar uma lista em outra
Operações sobre lista encadeada
:: Inserção de itens
❖ Podemos inserir itens:
◗ No começo de uma lista
◗ No final de uma lista
◗ No meio de uma lista
Operações sobre lista encadeada
:: Inserção de itens no início
❖ O endereço armazenado no ponteiro p
deve ser alterado para o endereço do item
a ser acrescido à lista.
p
5
2
4
/
3
163
Operações sobre lista encadeada
:: Inserção de itens no final
❖ O endereço armazenado em p será
alterado caso a lista esteja vazia ou
❖ O campo prox do último item será
alterado.
/
p
3
p
3
/
5
/
164
Operações sobre lista encadeada
:: Inserção de itens no meio
❖ Campo prox do item a ser inserido recebe
o campo prox do item posterior
❖ Campo prox do item antecessor recebe o
endereço do item a ser inserido
p
3
2
4
/
5
165
Operações sobre lista encadeada
:: Remoção de itens no início
❖ O endereço armazenado no ponteiro p
deve ser alterado para o endereço do item
que segue o primeiro item da lista.
p
5
2
4
/
166
Operações sobre lista encadeada
:: Remoção de itens no final
❖ O campo prox do último item será
alterado caso a lista contenha mais de um
item ou
❖ O endereço armazenado em p será
alterado para NULL.
p
3
p
3
/
5
/
/
167
Operações sobre lista encadeada
:: Remoção de itens no meio
❖ Item antecessor recebe o campo prox do
item a ser removido
p
3
5
2
4
/
168
Questões
Um outro exemplo
❖ O programa abaixo...
169
Outros tipos de Listas Encadeadas
❖ Existem ainda outras variações de lista
encadeada, dentre elas:
◗ Listas Duplamente Encadeadas
◗ Listas Circulares
Listas Duplamente Encadeadas
❖ Cada elemento da lista é ligado a seu
sucessor e a seu predecessor.
❖ Possibilita um trajeto em ambos os
sentidos, simplificando o gerenciamento
da lista.
Listas Duplamente Encadeadas
❖ A estrutura de dados de um nó de uma
lista duplamente encadeada recebe um
novo campo: um ponteiro para o nó
antecessor.
typedef struct Elementar TElementar;
struct elementar {
int
nro;
TElementar *ant;
TElementar *prox;
};
170
Listas Duplamente Encadeadas
❖ Vantagens:
◗ Facilitar as operações de manuseio dos
elementos da lista;
◗ Caminhar em ambas as direções
❖ Desvantagem:
◗ Espaço a mais para armazenar um outro
ponteiro;
❖ Considere as operações de inserção,
inserção ordenada, e remoção;
170
Listas Circulares
❖ São listas encadeadas cujo fim aponta
para o seu início, formando um círculo que
permite uma trajetória contínua na lista.
Podem ser:
◗ Singularmente encadeadas
◗ Duplamente encadeadas
Listas Circulares
❖ A estrutura de um nó de uma lista circular
permanece a mesma. Dependerá apenas
se o encadeamento da lista é duplo ou
singular.
❖ O que modifica é que não há mais
necessidade de dois ponteiros para indicar
o início e o fim da lista.
❖ Basta marcar um nó da lista para evitar
loops.
171
Exercício
❖ Considere o seguinte problema que deve
ser implementado usando lista
encadeada;
◗ Uma sequência de números Deve ser
armazenada em uma lista;
◗ Pede-se que os elementos dessa lista sejam
impressos na ordem inversa com que estão
encadeado na lista;
◗ Ao examinar a sua implementação, indique a
que se assemalha a dinâmica de inclusão dos
elementos.
171
Questões