Lezione n. Parole chiave: Corso di Laurea: Insegnamento: Email Docente: A.A. 2009-2010 Salvatore Cuomo Strutture dati di tipo astratto 19 Strutture dati,

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1 Lezione n. Parole chiave: Corso di Laurea: Insegnamento: Email Docente: A.A. 2009-2010 Salvatore Cuomo Strutture dati di tipo astratto 19 Strutture dati, pile code, liste Informatica Programmazione II, modulo di Laboratorio salvatore.cuomo@unina. it

2 Introduzione Definizione un ADT (Abstract Data Type) è un modello (formale) che generalizza ed estende i tipi di dato primitivi e le operazioni definite su di essi; Un ADT (es. contatore) è connotato da: lo stato dell’ADT (es. conteggio); i metodi che definiscono le operazioni ammesse sul dato astratto (modifica e/o accesso allo stato) (es. crea, elimina, azzera, incrementa, decrementa). consente pertanto di estendere l’insieme dei tipi di dato predefiniti del linguaggio.

3 Esempio 1 La pila Una pila (detta anche stack) è un ADT in cui l’accesso ai dati è realizzato con strategia LIFO (Last In First Out): l’operazione di estrazione restituisce l’elemento più recentemente inserito. I metodi sono: init, crea e inizializza un’istanza vuota dell’ADT; push, inserisce un elemento; pop, estrae l’elemento più recentemente inserito; empty, restituisce vero se la pila è vuota, viceversa falso; destroy, elimina l’istanza dell’ADT.

4 Esempio 1 cont Figura: Rappresentazione grafica di una pila

5 Esempio 2 La coda una coda è un ADT in cui l’accesso ai dati è realizzato con strategia FIFO (First In First Out): l’operazione di estrazione restituisce l’elemento presente da più tempo. I metodi sono: init, crea e inizializza un’istanza vuota dell’ADT; enqueue, inserisce un elemento; dequeue, estrae l’elemento presente da più tempo; empty, restituisce vero se la coda è vuota, viceversa falso; destroy, elimina l’istanza dell’ADT.

6 È possibile realizzare uno stack utilizzando una lista concatenata. Si può definire un nuovo tipo di dato elem come: struct elem{ datad; struct elem*next; }; typedef struct elem elem; È possibile definire lo stack mediante una dichiarazione del tipo: struct stack { intcnt; elem *top; }; typedef struct stack stack ; Dichiarazione di uno stack

7 Le funzioni da implementare sono: voidinitialize(stack *stk); utilizzata per inizializzare lo stack. void push(data d, stack *stk); utilizzata per inserire all’interno dello stack. void pop(data *d, stack *stk); utilizzata per estrarre dallo stack. booleanempty(const stack *stk); Per verificare quando lo stack è vuoto. Dichiarazione di uno stack

8 In particolare la funzione push deve prevedere i seguenti passi fondamentali: Dichiarazione un puntatore p di tipo elem Allocazione memoria per un elemento puntato da p Puntare al dato di input p -> d = dato di input Aggiornare il puntatore p ->next = stk -> top Aggiornare il puntatore alla testa dello stack stk -> top = p Aggiornare il numero di elementi presenti nello stack stk -> cnt++ La funzione push cnt top data NULL data

9 In particolare la funzione push deve prevedere i seguenti passi fondamentali: Dichiarazione un puntatore p di tipo elem Allocazione memoria per un elemento puntato da p Estrarre il dato dalla testa ed aggiornare opportunamente i puntatori: d = stk -> top -> d p = stk -> top stk->top=stk->top->next Aggiornare il numero di elementi presenti nello stack stk -> cnt-- Liberare la memoria a cui punta p La funzione pop cnt top data NULL data

10 Header file In questa parte di codice scritto in Linguaggio C si descrive come puo’ essere sviluppato un header file dal nome stack.h per la gestione di uno stack. Mostra codice Linguaggio C – stack.h

11 Problema Sviluppare in linguaggio C un programma per una gestione di una Pila ( Stack ) basata su array, che implementi si seguenti i principali metodi: Aggiungi un elemento ( Push ) Preleva un elemento ( Pop ) Mostra l'elemento in cima alla Pila ( top ) Mostra il numero di elementi nella Pila ( size ) Verifica se la Pila e' vuota ( isEmpty ) Verifica se la Pila e' piena ( isFull ) Esercizi sulla Pila

12 Osservazione La Pila e' un insieme ordinato di elementi. L' ordine degli elementi nella pila e' determinato dalle operazioni di inserimento e prelievo. L'inserimento ed il prelievo avvengono ad una estremita' dell'insieme detta cima della pila. Esempi di applicazione della struttura Pila si trovano: * nella gestione dell'indirizzo della prossima istruzione nelle chiamate ( eventualmente nidificate ) a sottoprogrammi * nella verifica dell'accoppiamento delle parentesi aperte e chiuse in una espressione. Esercizi sulla Pila

13 La pila In questa parte di codice scritto in Linguaggio C si descrive un programma di tipo main che richiama diversi moduli per la gestione di una pila Mostra main parte 1 Mostra main parte 2 Esercitazione

14 La pila: funzioni principali Descriviamo alcuni dettagli di tipo realizzativo. s puntatore alla struttura definita TipoStack costituita da: 1. array puntatore all'array di elementi 2. maxElem variabile che contiene il numero degli elementi dell'array puntato da array 3. itop variabile che contiene l'indice corrente della pila. Inoltre: s->array indirizzo dell'array di elementi ovvero nome dell'array di elementi; s->itop indice corrente della pila s->array[s->itop] valore dell'elemento dell'array s->array di indice s->itop Mostra funzione TipoStack() Esercitazione

15 La pila: funzioni principali La funzione void push(TipoStack *s, tipoElemento data), inserisce un elemento nella pila. La funzione tipoElemento pop(TipoStack *s) estrae un elemento dalla pila La funzione tipoElemento top(TipoStack *s), ritorna il primo elemento della pila. Mostra funzione push() Mostra funzione pop() Mostra funzione top() Esercitazione

16 La pila: funzioni principali La funzione int size(TipoStack *s), ritorna la lunghezza della pila La funzione void destroy(TipoStack *s), distrugge la la memoria allocata per la pila La funzione void deleteElement(TipoStack *s, tipoElemento data), elimina un elemento della pila medinante la definizione delle operazioni ammesse per una pila: inserimento e prelievo dei dati solo dalla cima (top) della struttura Mostra funzione size() Mostra funzione destroy() Mostra funzione deleteElement() Esercitazione

17 La pila: funzioni principali La funzione void display(TipoStack *s), visualizza gli elementi della pila. La funzione int isEmpty(TipoStack *s) segnala se la pila è vuota. La funzione int isFull(TipoStack *s) segnala se la pila è piena. Mostra funzione display() Mostra funzione isEmpty(), isFull() Esercitazione

18 Materiali di studio Libri consigliati (a) Donald Knuth. The Art of Computer Programming, Volume 1: Fundamental Algorithms, Third Edition.Addison- Wesley, 1997. ISBN 0-201-89683-4. Section 2.2.1: Stacks, Queues, and Deques, pp. 238--243. Sitografia essenziale [1] Definizione del National Institute of Standards and Technology (NIST) ( visitato ottobre 2009 ) http://www.itl.nist.gov/div897/sqg/dads/HTML/linkedList.html [2] Definzione di Lista Concatenata ( visitato ottobre 2009 ) http://it.wikipedia.org/wiki/Lista_concatenata