Dynamiczne struktury danych -nieuporządkowane(część I)
1. Pojęcie rekurencyjnych typów danych
2. Klasyfikacja struktur danych
3. Podstawowe nieuporządkowane rodzaje dynamicznych struktur danych
3.1. Stos
3.2. Kolejka
3.3. Lista jednokierunkowa
Przykład (Wirth N. „Algorytmy + Struktury Danych = Programy”, WNT 1989)
a) deklaracja modelu drzewa dziedziczenia:
type osoba = record
if znany then
(imię : alfa;
ojciec, matka: osoba)
end;
b) opis reprezentacji zmiennej rodowód typu osoba:
jeśli znany = False, to istnieje tylko pole znacznikowe znany równe False (F)
jeśli znany = True, to istnieją jeszcze trzy pola (imię, ojciec, matka)
c) przypadek danych: rodowód =
(T, Jan,
(T, Marek,
(T, Adam,
(F),
(F)
),
(T, Maria,
(T, Ewa,
)
Struktury danych można podzielić na:
1) typy o stałych rozmiarach - realizowane jako tablice lub struktury z bezpośrednim dostępem do każdego elementu tych struktur za pomocą operatorów indeksowania „[ ]” lub wyboru: „->” oraz „.”
2) typy z możliwością zmiany rozmiarów, - rekurencyjne typy danych realizowane jako dynamiczne struktury danych z pośrednim dostępem do ich elementów, przez:
2.1) użycie struktur
2.2) użycie wskaźników do deklaracji składowych tych struktur,
2.3) dynamiczny przydział pamięci dla tych składowych,
2.4) algorytm dostępu do poszczególnych składowych tej struktury określa programista dzięki jawnemu użyciu wskaźników.
· Dynamiczne przydzielanie pamięci zmiennej typ*P.
· Wskaźnikowy model rekurencyjnych typów danych:
Przykład Wskaźnikowy model rodowodu
a) deklaracja typu
struct osoba
{
char imie [10];
osoba* ojciec, *matka;
}
b) wskaźnikowa struktura rodowodu
osoba* Poczatek;
2. Podstawowe nieuporządkowane dynamiczne struktury danych
Decyzja o zastosowaniu rekurencyjnych struktur danych jest podejmowana przy projektowaniu interfejsu nowego typu
Algorytm dostępu do poszczególnych elementów tej struktury określa programista dzięki jawnemu użyciu wskaźników.
Algorytm dostępu jest podstawą do klasyfikacji dynamicznych struktur danych.
4.1. Stos
Etap 1 - Opis ADT
Nazwa typu - Stos elementów
Własności typu: Potrafi przechować ciąg elementów o dowolnym rozmiarze
Dostępne działania:
Inicjalizacja stosu
Określenie, czy stos jest pusty
Dodanie elementu do stosu,
Usuwanie ze stosu,
Przejście przez stos i przetwarzanie każdego elementu
Wyszukanie elementu ze szczytu stosu i przetwarzanie tego elementu
Usunięcie stosu
Etap 2 - Budowa interfejsu
struct OSOBA //typ informacji umieszczanej na stosie
{ int Numer;
char Nazwisko[DL];
};
typedef struct ELEMENT* PELEMENT; //typ wskazania na element stosu
struct ELEMENT //typ elementu stosu
OSOBA Dane; //informacja umieszczanej na stosie
PELEMENT Nastepny;
int Wstaw(PELEMENT& Poczatek, OSOBA Dana);
{działanie: dodaje element na początek ciągu, zwany szczytem stosu
warunki początkowe: Dana jest daną do wstawienia na szczyt zainicjowanego stosu
warunki końcowe: jeśli to możliwe, funkcja dodaje daną Pozycja na szczyt stosu i zwraca wartość 0, w przeciwnym wypadku 1 }
int Usun(PELEMENT& Poczatek);
{działanie: usuwa element na początku ciągu wstawionego do stosu
warunki początkowe: Poczatek jest zainicjowanym stosem
warunki końcowe: jeśli jest to możliwe, funkcja usuwa element na szczycie stosu i zwraca 3, w przeciwnym wypadku 2 }
void Usun_pamiec(PELEMENT& Poczatek);
{działanie: usuwa elementy ze stosu i inicjuje stos jako pusty
warunki końcowe: liczba elementów na stosie jest równa 0}
int Wyswietl(PELEMENT Poczatek);
{działanie: wyświetla dane umieszczone w każdym wstawionym elemencie do stosu
warunki początkowe: Poczatek jest zainicjowanym stosem, Pokaz_dane jest funkcją, która wyświetla strukturę typu OSOBA umieszczoną w elemencie stosu
warunki końcowe: jeśli stos nie jest pusty, funkcja Pokaz_dane tylko raz wyświetla każdą strukturę typu OSOBA wstawioną do stosu i funkcja zwraca 4, w przeciwnym przypadku 2 }
Etap 3. Implementacja stosu -
void Inicjalizacja(PELEMENT& Poczatek)
{ Poczatek = NULL; }
{static - funkcja prywatna modułu mstos.cpp zawierającego definicję funkcji interfejsowych}
static PELEMENT Nowy_Element(OSOBA N_Dane)
{ PELEMENT Nowy;
Nowy = new ELEMENT;
if (!Pusty(Nowy))
Nowy->Dane= N_Dane;
return Nowy;
· wstawianie elementów zawsze na początek struktury
int Wstaw(PELEMENT& Poczatek, OSOBA Dana)
Nowy = Nowy_Element(Dana);
if ( Nowy == NULL) return 1;
Nowy->Nastepny= Poczatek; //nowy element na początek stosu
Poczatek= Nowy;
return 0;
· usuwanie elementów zawsze na początku struktury
int Usun(PELEMENT& Poczatek)
{ PELEMENT Pop;
if ( Poczatek == NULL) return 2;
Pop = Poczatek; //zapamiętanie pierwszego elementu do usunięcia
Poczatek = Poczatek->Nastepny; //odłączenie pierwszego elementu od listy
delete Pop; //usunięcie pierwszego elementu z pamięci
return 3; }
void Usun_Pamiec(PELEMENT& Poczatek)
{ PELEMENT Pom;
while ( Poczatek != NULL)
{ Pom= Poczatek;
...
chesschempion