Salvatore Cuomo
Strutture dati di tipo astratto
Lezione n.19
Parole chiave:
Strutture dati, pile
code, liste
Corso di Laurea:
Informatica
Insegnamento:
Programmazione II,
modulo di Laboratorio
Email Docente:
salvatore.cuomo@unina.
it
A.A. 2009-2010
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.
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.
Esempio 1 cont
Figura: Rappresentazione grafica di una pila
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.
Dichiarazione di uno stack
È possibile realizzare uno stack utilizzando una lista concatenata. Si può definire un nuovo tipo di dato
elem come:
struct elem{
data
d;
struct elem
*next;
};
typedef
struct elem
elem;
È possibile definire lo stack mediante una dichiarazione del tipo:
struct stack {
int
cnt;
elem *top;
};
typedef
struct stack
stack;
Dichiarazione di uno stack
Le funzioni da implementare sono:
•
void
initialize(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.
boolean
empty(const stack *stk);
Per verificare quando lo stack è vuoto.
La funzione push
In particolare la funzione push deve prevedere i seguenti
passi fondamentali:
• Dichiarazione un puntatore p di tipo elem
cnt
• Allocazione memoria per un elemento puntato da p
top
• Puntare al dato di input
p -> d = dato di input
data
data
• 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++
data
NULL
La funzione pop
In particolare la funzione push deve prevedere i seguenti
passi fondamentali:
• Dichiarazione un puntatore p di tipo elem
cnt
• Allocazione memoria per un elemento puntato da p
top
• Estrarre il dato dalla testa ed aggiornare opportunamente
data
data
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
data
NULL
Linguaggio C – stack.h
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
Esercizi sulla Pila
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
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.
Esercitazione
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
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 funzioneTipoStack()
Esercitazione
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
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
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()
Materiali di studio
Libri consigliati
(a) Donald Knuth. The Art of Computer Programming, Volume 1: Fundamental Algorithms, Third Edition.AddisonWesley, 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)
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
( visitato ottobre 2009 )
